[实用新型]电气化铁路无分相贯通供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气化铁道供电装置。 

背景技术

电气化铁道供电系统为保证公用电力系统的平衡，减少负序和无功，牵引变电所的牵引变压器必须采取三相进线、轮流换相输出，相应的牵引变压器多采用三相-二相结构。当牵引变电所中采用三相-二相平衡牵引变压器时，变压器的两输出相α相和β相，分别向上行和下行的供电臂供电，有利于实现供电的平衡，减少负序的影响。变电所内由α相到β相的转换由电分相环节实现。同时，如果相邻变电所的相邻供电臂的相位也不相同，则需要在两变电所之间的分区所内也设置有分相环节，总之，在铁路沿线每隔约30km设有一个分相环节，因此机车在运行时要不断地过分相。 

通常机车过分相的过程是：当机车运行到分相环节处，机车受电弓需要先与α相供电臂断开，进入到中性段，然后再由中性段进入到β相。 

过分相过程的存在给铁路运输带来了一系列的问题： 

一、大多数的过分相操作，均有一个断电过程，在中性段机车是依靠惯性运行，从而使列车在短时间内失去动力，速度降低，在长大坡道和出站地段，影响更大；尤其对于高速、重载运输机车，甚至可能造成列车非正常停车。 

二、在高速运行条件下，自动过电分相装置虽然不需要人工的干预，但因工作电压高、转换动作频繁，使其准确性和可靠性不高，也严重影响机车的安全运行。 

总之，现有电气化铁路供电系统中的过分相环节的存在，直接影响了电气化铁路的安全高速运行；更是高速重载运输发展的瓶颈所在，是一个急待解决的问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种电气化铁路无分相贯通供电装置，该装置能实现同一供电网内的铁路全线连通，无分相贯通供电，简化了工程设计，节省了投资和维护费用；保证了列车的高速、稳定、安全运行，尤其适用于高速、 重载铁路使用。 

本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案为，一种电气化铁路无分相贯通供电装置，其组成是： 

牵引变电所内的牵引变压器为三相-两相平衡变压器，各牵引变电所的三相-两相平衡变压器的原边三相均与同一公用电网的三相对应相连，潮流控制器连接在三相-两相平衡变压器的两输出相之间，两输出相中的一相的为机车供电；且各牵引变电所均用同一相为机车供电； 

所述的潮流控制器由单相隔离变压器一、电压源型逆变器一、直流耦合电容、电压源型逆变器二和单相隔离变压器二依次相连组成。 

本实用新型的工作原理是： 

一、本实用新型在三相-两相平衡变压器的低压侧两输出相之间连接潮流控制器，并由任意一输出相为机车供电。通过潮流控制器(PFC)的作用，实现单相供电的同时取消了牵引变电所左、右供电臂之间的分相环节。此外，潮流控制器的引入进一步减小了牵引供电系统产生的负序和无功功率，改善了电网电能质量。 

二、本实用新型对铁路沿线的各牵引变电所由同一公用电网供电，并且所有牵引变电所的三相-二相平衡变压器、潮流控制器的结构和连接方式均相同，并由同一输出相为机车供电，因此，各牵引变电所的供电相位均相同，从而将相邻牵引变电所之间分区所内的分相环节取消，将二者直接连通；同时取消电分相，也不会造成较大的穿越功率，从而使交流电气化铁道在同一供电网内，彻底无分相，全线贯通供电。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： 

同一供电网内的电气化铁路全线无分相贯通，简化了工程设计，节省了投资和运行、维护费用。常规牵引供电方式中，由于相邻牵引变电所是由中间分相环节分开的，一个牵引变电所只能给其供电区间(大约30km)内的电力机车供电，由于列车运行的不均衡性，同一时段各供电区间上运行的列车数量有多有少，导致牵引所内包括牵引变压器在内的主设备容量必须留有较大的余量，从而使牵引变压器等主设备的成本增加；特别是在高速重载运输条件下，更增加了牵引变压器等主设备的制作难度。而贯通供电方式下，线路上的所有机车由沿线所有牵引变电所供电，因此变电所内包括牵引变压器在内的主设备容量 可以选择较小，降低了制作难度和设备成本，同时也节省了投资和运行费用，特别是固定容量电费支出。 

在贯通供电方式下，列车不再频繁地过分相，从而不会不断地由于过分相而减速，尤其是列车重载运输时，也不会由于分相所引起的速度降低甚至于停车，可以保证列车以及重载列车的高速、平稳运行。同时，由于取消了所有的分相环节，避免了分相环节由于频繁开断易出故障的缺陷，列车运行更安全。 

上述的三相-两相平衡变压器(T)为Scott变压器、阻抗匹配平衡变压器或YN，vd接线平衡变压器。