[发明专利]全程无负序间歇无供电网的电气化铁路电网系统

说明书

技术领域

牵引供电系统是保证高速列车安全、稳定、高效运行的动力源，担负着向高速动车组稳定、持续、可靠的供电，是电气化铁路的重要基础设施之一。本发明涉及电气化铁路全程无负序且间歇无接触网的供电系统，特别适用于高速铁路全程无负序、间歇不设接触供电网的支撑供电系统，是电气化铁路电网节材、安全、可靠性好的重要创新。

背景技术

电气化铁路是以电能作为列车的动力源，专门供给动车组外部供电和内部供电系统。

现有电气化高速铁路的外部供电系统主要由牵引变电所组成，在一条电气化铁路的沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离约为40～50km，牵引变电所的核心设备为牵引变压器，牵引变压器是将发电厂发出的三相电升压或将公用三相高压电降压为110KV(高速电气铁路为220KV)，再变换为27.5KV(额定电压25KV)单相工频交流电，分别为铁路上下行两路单相接触网供电。由于单相供电系统，结构简单、建设成本低、运用和维护方便，所以铁路系统希望电气化列车采用单相工频交流供电，如图6所示。供电部门的电力系统则希望铁路系统从电网三相平衡对称取电，以避免电网中三相不平衡引起负序电流。由于每个供电区段的相位不同，段与段之间为中性段，因此电气化铁路就需采用相序轮换、分段分相的供电方案，在铁路沿线每20－25km作为一个供电区段，每个区段依次分别由电网的不同相供电，这种分相供电、轮流换相的方式形成了电气化铁路牵引供电系统的电力过分相结构。由于分相的三相电网的不平衡引起大量负序电流，负序电流会在电网中形成电压谐波、闪变、非线性等，严重影响电网的电能质量、降低功率因素，致使电网的线路损耗增加，变压器效率降低、电动机产生附加振动、发电机出力不足、电机局部发热等，严重时以致影响保护的正常进行，甚至对电力系统引起巨大危害。为了避免电网的负序电流，电气化铁路采用相序轮换、分段分相供电的方案，在铁路沿线每20～25km作为一个供电区段，各个区段依次分别由电网的不同相供电，就形成了电气化线路牵引供电系统的中性过分相结构。过分相结构为主断路器或分相绝缘器。

1)过分相时需设置主断路器，断开主断路器开关Ks，只靠惯性通过中性段，如图7所示。由于主断路器的频繁开闭，影响其使用寿命，增加了投资和运行费用，又影响列车的运行速度。而且切换频繁会造成过电压，影响列车的电器设备，在切换过程中，还可能出现铁磁谐振现象，影响自动过分相的可靠性。

2)过分相时需配置分相绝缘器Ms，分相绝缘器Ms一般由三块相同的玻璃钢绝缘件组成，每块玻璃钢绝缘件长1.8m，宽25mm，高60mm，其底面制成斜槽，以增加表面泄漏距离。三块绝缘件之间的区域是不带电的，称为中性区域，中性区域的长度是以列车升双弓时不致短接不同相位为限，列车通过中性区域时必须不带电滑过，所以中性区域不能设置太长，以便越区供电，如图8所示。