專利名稱:電氣化鐵道供電系統(tǒng)新型主結(jié)線的制作方法
本發(fā)明屬于電氣化鐵道供電系統(tǒng)結(jié)線型式。
現(xiàn)有的國內(nèi)外電氣化鐵道供電系統(tǒng)主結(jié)線電路，其牽引變電所的輸出局限于最多劃分為兩個(gè)相別特征的連網(wǎng)形式，輪換電壓相位的同相饋電區(qū)牽引網(wǎng)長度不超過牽引變電所間距L。從而導(dǎo)致主變壓器設(shè)備容量利用率不足，如蘇聯(lián)Y/
與Y/Δ-
-AT結(jié)線專利，(1981年1月18日以羅斯托夫鐵道學(xué)院A.C.鮑契夫名義申請批準(zhǔn)的結(jié)線專利)因其局限于兩個(gè)相別特征輸出，故導(dǎo)致主變壓器有輕載相容量虛設(shè)問題，ηmax＝75%〔1〕。日本三相-兩相變換主變壓器方式，其銅鐵材料相對利用率約為79.9%，〔2〕。
在連續(xù)的同相牽引網(wǎng)饋電區(qū)長度l＝ (L)/2 (單邊供電)或l＝L(雙邊并聯(lián)供電)之內(nèi)，無列車取流的機(jī)率較高，造成主變壓器容量的平均利用率進(jìn)一步降低，我國電氣化鐵道供電系統(tǒng)ηav、min＝10～20%，〔3〕。
現(xiàn)電氣化鐵道供電系統(tǒng)電路本身對于電力系統(tǒng)的不對稱影響與對沿線弱電線路設(shè)施的干擾影響的自抑制性能不足。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一綜合效益與可靠性高，能改善不對稱與干擾影響，且適于重載與高速列車運(yùn)行的供電系統(tǒng)結(jié)線。
新型結(jié)線的特征是一、新型結(jié)線解決了每一個(gè)牽引變電所都能機(jī)會均等的向鐵路兩側(cè)輸出具有三個(gè)相別特征的牽引網(wǎng)饋電區(qū)的劃分問題。使?fàn)恳W(wǎng)系統(tǒng)被改造成為，每個(gè)牽引變電所與牽引網(wǎng)饋電區(qū)的銜接從現(xiàn)行最多兩個(gè)相別特征形式擴(kuò)展為三個(gè)相別特征形式，牽引變電所主變壓器接線為Δ/Y0(或Y/Z0)。
二、復(fù)線電氣化鐵道直供型(或附加BT)主結(jié)線如圖1，以中間牽引變電所(1)為例，其上行牽引網(wǎng)(2)在牽引變電所的左右兩側(cè)分別由a、b相供電，而下行牽引網(wǎng)(2)在牽引變電所左右兩側(cè)均由c相供電，其它交替類推之l＝2L。
三、單線電氣化鐵道直供型(或附加BT)主結(jié)線如圖2，這種接線增加有并列異相輸電線路(5)，串補(bǔ)電容(6)，(6)用以補(bǔ)償(5)的電抗分量，(5)與(6)分別附掛與附支固定于支柱(7)的外側(cè)，構(gòu)成異相交叉鏈形并聯(lián)供電牽引網(wǎng)系統(tǒng)。l＝ (L)/2 +(L)+ (L)/2 (其中L為交叉插入的并行異相輸電線距離。)四、復(fù)線附加AT型主結(jié)線有兩種方式如圖3、圖4，圖3中牽引變電所(1)的低壓側(cè)由Y-λ0接線構(gòu)成六相星形電路，再分為2Ua，2Ub，2Uc三組輸出并附加普通AT(10);在圖4中(1)的低壓側(cè)(牽引側(cè))保持通用形式(與直供或附加BT時(shí)相同)的Y0接線，增設(shè)并行第三相輸電線路。附加的(11)為特殊形式的四端子自耦變壓器，(11)有I00′與Ⅱ0′Ⅲ兩個(gè)鐵芯繞組，0′為ⅡⅢ的對稱中點(diǎn)，UI0＝UE(牽引網(wǎng)(2)的額定電壓);U00′＝ 1/2 UE;UⅡ0′＝U0′Ⅲ＝32]]>UE;W1＝2W2;W3＝W4。與普通AT(9)不同之處在于(9)的倍壓為2UE，(2)與(2′)間流通 1/2 Ⅰj(Ⅰj指電力機(jī)車從(2)上取流數(shù)值);而(11)的倍壓為 3/2 UE，如由(2)上電力機(jī)車取流在(2)與(2′)、(5)間流通 2/3 Ⅰj其中(2′)、(5)各分擔(dān) 1/3 Ⅰj。
圖4的優(yōu)越性在于(1)不必增加與改造設(shè)備，不必全部AT化，既達(dá)到抑制干擾影響，又簡化了接線，還減小了附加設(shè)備與投資。特別是本相牽引網(wǎng)電流的減少部分，被瞬時(shí)轉(zhuǎn)移到了另外兩相分擔(dān)，為提高運(yùn)輸通過能力儲備了裕度條件，這是現(xiàn)有AT接線所不具備的。
五、單線附加AT型主結(jié)線，可由圖2再增加一條并列第三相輸電線路(6)與引入特殊形式的AT(11)組成。
六、適應(yīng)重載列車通過的主結(jié)線措施如圖6，由牽引變電所(1)并列投入一臺單相備用(增容)變壓器(12)，其(12)跟隨重載列車(13)所在饋電區(qū)相別相應(yīng)轉(zhuǎn)換，直至將重載列車(13)送出(1)的實(shí)際有效供電范圍后為止，其必要與充分性在于△/Y0接線主變壓器的三相彼此具有等價(jià)的獨(dú)立性，(與現(xiàn)有Y/△ ⊥/L不同)互無影響。
并列投入的設(shè)備容量(12)具有最大的利用率，無多余與浪費(fèi)。
不影響、不限制其它相別饋電區(qū)列車的正常運(yùn)行。
七、兼顧提供與輸送非牽引動力供電時(shí)，對圖1、2接入特殊形式的V/Y0(或V/△)三相變壓器(14)如圖7。其原邊兩相繞組分別由匝數(shù)相等的W1、W2與W3、W4組成，三柱鐵芯中其中柱上設(shè)置W2、W3另兩柱上分別設(shè)置W1，W4。由此構(gòu)成對稱三相勵(lì)磁，保證二次側(cè)輸出對稱三相電壓;對圖3、4引入普通三相電力變壓器兼顧非牽引動力供電。
新型結(jié)線的優(yōu)點(diǎn)1.新型結(jié)線能輸出三個(gè)相別特征的牽引網(wǎng)饋電區(qū)，與現(xiàn)有兩相別饋電區(qū)方式相比，主變壓器容量相對最大利用率可由Y/△主變壓器的ηmax＝75%提高到100%。減少了設(shè)備的總裝容量。
2.新型結(jié)線可以由小容量電力系統(tǒng)就近供電，可節(jié)省現(xiàn)有結(jié)線由大容量電力系統(tǒng)供電所必須沿鐵路架設(shè)的專用高壓輸電線路。
3.新型結(jié)線上下行牽引網(wǎng)(2)(2′)為兩異相并行方式，與現(xiàn)有上下行同相并聯(lián)供電方式相比，牽引網(wǎng)最大壓損可減小約23%，L可相應(yīng)增大23%以上，總裝設(shè)備容量相應(yīng)減少。
4.新型結(jié)線牽引網(wǎng)系統(tǒng)的比鄰電路，如上下行牽引網(wǎng)之間、連續(xù)的同相饋電區(qū)l范圍內(nèi)的兩個(gè)L之間，具有現(xiàn)有接線所不具備的相互屏蔽作用，可不附加AT、BT，或簡化與減少附加AT、BT的數(shù)目。
5.由上述1、3牽引變電所與牽引網(wǎng)系統(tǒng)能兼顧提供與輸送三相非牽引供電。如對鐵路沿線站區(qū)供電，養(yǎng)路機(jī)械化作業(yè)用電或地方負(fù)荷供電等，可減少重復(fù)工程費(fèi)用。
6.同相饋電區(qū)的l范圍內(nèi)形成三點(diǎn)分布并聯(lián)供電方式如圖1，比現(xiàn)有的單、雙邊供電方式聯(lián)系緊密，l比現(xiàn)有接線擴(kuò)大了一倍。(2)的分相電分段(3)相應(yīng)減少了50%，減少了(2)的薄弱環(huán)節(jié)。
7.為利用單相變壓器組成三相連接組的運(yùn)行方式與冷備用方式提供了有利條件，(在ηmax提高與投資降低，效益提高的基礎(chǔ)上)8.由4新型結(jié)線又有利于提高供電可靠性。
9.由6牽引網(wǎng)負(fù)載的等值電源內(nèi)阻降低，牽引網(wǎng)網(wǎng)損減小，由1負(fù)序電流附加損耗減小以及由4.5牽引網(wǎng)系統(tǒng)的不變損耗、重復(fù)設(shè)備損耗減小。
10.由1、4又導(dǎo)致對電力系統(tǒng)不對稱影響與對沿線弱電路設(shè)施的干擾影響進(jìn)一步減小與抑制。
圖1是復(fù)線電氣化鐵道新型牽引網(wǎng)系統(tǒng)連網(wǎng)接線圖，圖中a、b、c、o為電力系統(tǒng)中的a相，b相，c相和中性點(diǎn);L為牽引變電所間距，l為連續(xù)的同相牽引網(wǎng)饋電區(qū)長度，(1)為牽引變電所，(2)為上行牽引網(wǎng)，(2′)為下行牽引網(wǎng)，(3)為牽引網(wǎng)的分相電分段，(4)為鋼軌與大地。
圖2是單線電氣化鐵道新型牽引網(wǎng)系統(tǒng)連網(wǎng)接線圖，圖中(5)為并行異相輸電線，(6)為串聯(lián)補(bǔ)償電容器，(7)為牽引網(wǎng)支柱，(8)為絕緣子。
圖3是復(fù)線Δ/Y-λ0-AT結(jié)線，圖中(9)為普通自耦變壓器，(10)上行倍壓輸電線，(10′)為下行倍壓輸電線，a′、b′、c′為相應(yīng)a、b、c的反相位電壓符號，2Ua、2Ub、2Uc為相應(yīng)的兩倍輸出電壓。
圖4是復(fù)線Δ/Y0-AT結(jié)線，(11)為四端子自耦變壓器。
圖5四端子自耦變壓器電路，Ⅰ接本相牽引網(wǎng)，Ⅱ接另一相牽引網(wǎng)，Ⅲ接第三相并行異相輸電線路，o接(4)鋼軌與大地。
圖6為適應(yīng)重載列車通過時(shí)的主電路增容措施結(jié)線圖，(12)單相備用(增容)變壓器，(13)重載引車。
圖7為特殊兩相三相變壓器。
參考文獻(xiàn)〔1〕電氣化鐵道供電系統(tǒng)，鐵道出版社1983年〔2〕牽引變電所中平衡變壓器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，同濟(jì)大學(xué)，周鴻昌1981年〔3〕電力牽引供電系統(tǒng)主結(jié)線電路研究，華北電力學(xué)院，劉聯(lián)和1985年
權(quán)利要求
1.一電氣化鐵道供電系統(tǒng)，從電力系統(tǒng)中獲得電力，經(jīng)牽引變電所向鐵路兩側(cè)牽引網(wǎng)系統(tǒng)供電。本發(fā)明的特征在于牽引網(wǎng)系統(tǒng)被改造成為使每個(gè)牽引變電所與牽引網(wǎng)饋電區(qū)的銜接。從現(xiàn)行最多兩個(gè)相別特征形式，擴(kuò)展為三個(gè)相別特征形式；牽引變電所主變壓器接線為△/Yo(或Y/Zo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的供電系統(tǒng)，其特征是復(fù)線電氣化鐵路直供(或附加BT)型主結(jié)線，主變壓器輸出與a0，b0，c0三個(gè)相別特征的牽引網(wǎng)饋電區(qū)相連接。l＝2L。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的供電系統(tǒng)，其特征是單線電氣化鐵路直供(或附加BT)型主結(jié)線，由并列異相輸電線路(5)，串補(bǔ)電容(6)與牽引網(wǎng)(2)構(gòu)成異相交叉鏈形并聯(lián)供電牽引網(wǎng)系統(tǒng)。l＝ (L)/2 +(L)+ (L)/2 。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的供電系統(tǒng)，其特征是復(fù)線附加AT結(jié)線的牽引側(cè)由Y-λ0構(gòu)成六相星形電路，劃分為2Ua，2Ub，2Uc三個(gè)相別特征輸出并附加普通AT。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的供電系統(tǒng)，其特征是復(fù)線附加AT結(jié)線，牽引變電所(1)不增改設(shè)備，牽引側(cè)為通用型Y0接線;僅增加一條并行輸電線路(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1、5所述的供電系統(tǒng)，其特征是其牽引網(wǎng)系統(tǒng)引入一特殊形式的四端子AT(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1、3所述的供電系統(tǒng)，其特征是單線附加AT結(jié)線增加有第二條異相輸電線路并引入了AT(11)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3所述的供電系統(tǒng)，其特征是牽引變電所并列投入適于重載行車的一單相備用變壓器(12)增容。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的供電系統(tǒng)，其特征是牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)置特殊V/Y0、V/Δ三相變壓器(14)或普通三相電力變壓器兼顧向鐵路沿線提供非牽引三相動力供電。
專利摘要
電氣化鐵道供電系統(tǒng)新型主結(jié)線。屬于電氣化鐵道主結(jié)線形式的發(fā)明。目前電氣化鐵道供電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)獲得電力，其牽引變電所的輸出最多劃分為兩相牽引網(wǎng)饋電區(qū)，輪換相位的同相饋電區(qū)長度不超過變電所間距L。新型結(jié)線的牽引網(wǎng)系統(tǒng)被改造成為，使每個(gè)牽引變電所都機(jī)會均等地與三個(gè)相別牽引網(wǎng)饋電區(qū)相銜接的形式，同相牽引網(wǎng)饋電區(qū)長度擴(kuò)展為2L。由此可減少設(shè)備安裝容量，降低造價(jià)提高綜合效益與可靠性，改善不對稱與干擾影響。
文檔編號B60M3/00GK86101664SQ86101664
公開日1988年3月2日 申請日期1986年3月15日
發(fā)明者劉聯(lián)和 申請人:華北電力學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan