[发明专利]一种27.5KV交流电气化铁道AT牵引供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化铁道AT牵引供电系统。

背景技术

当前交流电气化铁道牵引供电系统主要采用直接供电方式、BT供电方式和AT供电方式三种供电方式。

直接供电方式：如附图1所示，由牵引变压器S输出27.5KV的单相电压，直接与接触线T和铁轨R相连构成。其优点是结构简单，投资最小；缺点是钢轨上有电流流过从而在钢轨上产生电压降，使钢轨的电位较高，火车驶离牵引变压器越远、其钢轨电压越高，对铁路沿线地面通信线的电磁干扰大，只适用于线路较少的明线通信线路或很易将受扰通信线迁改路径的铁路沿线。

BT供电方式有两种：BT-钢轨方式和BT-回流线方式。其中BT-回流线方式效果更好，其结构如图2所示：除了接触网线及铁轨外，增加了回流线；每隔约1.5km-4km接入一个BT(双线圈)变压器形成一个BT段，BT变压器的一次线圈串在接触网T上，二次线圈串在回流线F′上，回流线F′相隔1.5km-4km的两边分别通过吸上线HL与钢轨R相连。任意BT的一次侧绕组有牵引电流流过时，在其二次侧绕组产生感应电势，从而在吸流闭合回路(由回流线F′、绕组、左右吸上线HL、钢轨R构成)中产生一个感生电流，由于BT变压器为1∶1的变压器，因此该感生电流与牵引电流大小基本相同、方向相反，因此在该段距离内，钢轨中基本无电流流过，钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。BT方式的缺点是：增加了牵引网结构的复杂性，提高了造价；同时由于BT变压器的串入使牵引网阻抗变大，损耗增加，牵引变压器的供电臂长度将减小，约为直接供电方式的3/4。另外，机车通过牵引网串入的BT变压器原边线圈时，不能直接通过原边线圈，而只能通过并联于原边线圈旁的有断电(绝缘)间隙的BT分段，从而产生火花间隙现象，既不利于高速、重载等大电流机车的运行，也会对通讯产生干扰。

AT供电方式：如图3所示，牵引变压器S的输出端分别与铁路供电网的接触线T和正馈线F相连。在铁路供电网每隔约10km设置有2∶1的自耦变压器AT，自耦变压器并联于接触线T与正馈线F之间，自耦变压器中性点接钢轨R。当机车位于一个AT段中时，在该AT段至牵引变电所之间的其他AT段内，牵引变压器的工作电流沿接触线T流出，沿正馈线F流入，钢轨R中电流为零；而在机车所在的AT段内，钢轨上仍然有电流存在，并且在机车位置处分别向前、向后流向前一变压器AT和后一变压器AT，在该AT段内钢轨电流对外的电磁影响相互抵消，因此仍然可以抑制对通信线路的干扰。

AT供电方式中的自耦变压器以并联方式与牵引网相连，机车(受电弓)无需通过自耦变压器的原边，克服了BT供电方式需通过BT分段产生火花间隙的缺陷，牵引损失小，也减少了对通信的干扰；同时，AT供电方式的接触线与正馈线间供电回路电压提高至55kV，供电电压高，且由于所有的AT变压器是并联在牵引网中，牵引网阻抗小，网上电压损失和电能损失都小，供电距离长，约为直接供电方式的170％～200％。总之，AT供电方式是一种适于高速、重载等大电流运行的牵引方式，在发展高速重载铁路时，采用大容量AT供电方式将是必然趋势，但现有的AT供电方式存在以下的不足：

一、AT方式的牵引变电器牵引侧电压为55kV或2×27.5kV，而直供方式或BT方式的变电所内牵引变压器电压等级均为27.5kV，因此，将直供方式或BT方式牵引供电系统改造为AT牵引供电系统时，需要更换包括牵引变压器在内的主设备，增加了工程数量和设备投资。

二、若牵引变压器次边绕组无中点抽头，如斯科特(Scott)接线变压器，当构成AT供电系统时，需要在牵引变电所出口增设自耦变压器，增加了工程数量和设备投资。

三、当前55kV和2×27.5kV两种AT供电方式的同时使用，导致了工程设计中牵引变电所设备和主接线的不同，因此不便于设计标准的统一。

四、由于国内AT段距离一般较长，最长可达20多公里，在高速重载运行条件下，若牵引变压器为55kV，对牵引变压器绕组容量要求高，而高容量、高电压变压器制作难度大，成本高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种27.5KV交流电气化铁道AT牵引供电系统，该系统具有AT供电系统的优点，设备投资少，工程量小，检修、维护容易；且其对现有的直供及BT方式铁路的改造容易，实施方便；有利于高速重载铁路的发展。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案为，一种27.5KV交流电气化铁道AT牵引供电系统，其组成是：