[发明专利]一种电气化铁路AT供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化铁路的牵引供电系统，尤其涉及一种电气化铁路的AT供电系统。

背景技术

牵引供电系统是一种特殊的单相供电方式，目前世界上使用的牵引供电方式主要有直接供电方式和AT供电方式。传统直接供电方式供电距离短、防通信干扰能力弱，已不能适应高速、重载铁路的发展要求。AT供电方式供电距离长、传输功率大、抗通信干扰能力强，是高速、重载铁路发展的主要方向。

目前使用的AT供电方式主要有日本AT供电模式和法国AT供电模式。

一、日本AT供电模式

日本AT供电模式的结构：日本模式为55kVAT供电系统，如图1所示，牵引变电所的牵引变压器次边输出55kV电压，牵引变电所SS出口带自耦变压器ATS01和ATS02。牵引变压器次边一个端口Q2与出口自耦变压器ATS01、ATS02的a端相连，牵引变压器次边另一端口Q1与出口自耦变压器ATS01、ATS02的b端相连。沿线布置的其他自耦变压器(如图1中的ATS1、ATS2、ATS3、ATS4)的a端与接触网接触线T连接，这些变压器的中点o与钢轨R连接，b端与接触网负馈线F连接。

日本AT供电模式的工作原理：

1)列车运行在牵引变电所出口的第一个AT段

以列车运行在第一个AT段(图1中的ATS01-ATS3)为例，说明该供电模式的工作原理。列车电流的传输路径的如图1所示，列车总电流为i，其中k为列车电流在钢轨R两侧的分配系数，该系数与列车位置有关，其值在0-1之间变化，当列车位于自耦变压器ATS01时，k接近0，列车远离自耦变压器ATS01，逐渐向自耦变压器ATS 3靠近时，k逐渐增加到1；由于列车位置的变化，自耦变压器ATS01到自耦变压器ATS3之间的接触线T电流、钢轨R电流、负馈线F电流是变化的，其电流取值范围分别为0-i、0-i、0-i；牵引变压器SS出口到接触线T之间的电流、牵引变压器SS出口到负馈线F之间的电流始终为列车电流i的一半即0.5i，该电流也等于牵引变压器SS次边绕组流过的电流，决定了牵引变压器SS的次边绕组容量，牵引变压器SS次边绕组容量(55kV×0.5i)等于负荷容量(27.5kV×i)。

2)列车运行在第一个AT段之外的AT段

以列车运行在图1中牵引变电所左侧供电臂的ATS1-ATS2段为例，说明列车运行在第一个AT段之外的原理。列车总电流为i，其中k为列车电流在钢轨R两侧的分配系数，其值在0-1之间变化，当列车位于自耦变压器ATS1时，k接近1，列车远离自耦变压器ATS1，逐渐向自耦变压器ATS2靠近时，k逐渐减小到0。由于列车位置的变化，自耦变压器ATS1到自耦变压器ATS2之间的接触线T电流、钢轨R电流、负馈线F电流是变化的，其电流取值范围分别为0-i、0-i、0-i；ATS2到ATS02之间的接触线T电流、负馈线F电流、牵引变压器SS出口到接触线T之间的电流、牵引变压器SS出口到负馈线F之间的电流始终为列车电流i的一半0.5i。

日本AT供电模式的优点是：1)牵引变压器的次边绕组容量等于负荷容量，与列车位置的变化无关；2)列车在第一个AT段之外运行时，第一个AT段的接触线线路和负馈线线路最大容量均为负荷容量的一半。但其不足是：牵引变压器出口带有自耦变压器，投资较大。

二、法国AT供电模式

法国AT供电模式结构如图2所示。为2×27.5kV AT供电方式，牵引变压器SS中间抽头，每相输出3个端口，分别为Q1、Q2、Q3，端口Q1和Q2之间的电压为27.5kV，端口Q2和Q3之间的电压为27.5kV，钢轨通过N线连接到牵引变压器中间抽头端口Q2，端口Q1连接到负馈线F，端口Q3连接到接触线T。