專利名稱：電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵道同相牽弓I供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
單相交流系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，所以在電氣化鐵路中普遍采用單相工頻交流電為電力機(jī)車供電。電力機(jī)車作為大容量單相非線性負(fù)荷，通過 牽引變壓器接入三相對稱電力系統(tǒng)時(shí)，通常會向電力系統(tǒng)注入負(fù)序分量、諧波分量和無功 分量，這些分量將影響供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和正常運(yùn)行。所以電力系統(tǒng)對其負(fù)載的三相對 稱性有嚴(yán)格的指標(biāo)要求，同時(shí)電力系統(tǒng)也要求其負(fù)荷無功分量和諧波分量能控制在一定范 圍內(nèi)，以減少對系統(tǒng)的危害。為滿足電力系統(tǒng)對負(fù)荷三相對稱的要求，電氣化鐵道采用了相序輪換分段分相供 電方式。在鐵路沿線上，以每15-35km鐵路作為一個(gè)供電區(qū)段，各個(gè)區(qū)段依次分別由電力系 統(tǒng)中的不同相供電，各區(qū)段之間設(shè)置30m左右的分相區(qū)段。當(dāng)各相分別供電的區(qū)段上運(yùn)行 的機(jī)車負(fù)荷相同時(shí)，就可使電力系統(tǒng)在大的范圍內(nèi)三相負(fù)荷平衡。但是在實(shí)際運(yùn)行中，由于 各區(qū)段牽引負(fù)荷的大小不可能隨時(shí)相同，于是分相分段方式只能在一定程度上減輕了三相 不平衡的影響，并沒有從根本上解決不對稱運(yùn)行問題。常常因不能滿足電力系統(tǒng)的要求而 被迫造成鐵路系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用大幅提高。此外由于分段分相供電，存在電分相裝置，當(dāng)機(jī)車運(yùn) 行到一個(gè)供電區(qū)段末端過分相時(shí)，必須經(jīng)過退級、斷電等一系列復(fù)雜的操作，滑行到下一個(gè) 區(qū)段再逐項(xiàng)恢復(fù)正常運(yùn)行，這既增加了機(jī)車操作的復(fù)雜程度，同時(shí)又嚴(yán)重制約了機(jī)車運(yùn)行 速度的提高和牽引力的發(fā)揮。尤其在鐵路高速重載下，問題尤為嚴(yán)重。電力機(jī)車作為大容量單相非線性負(fù)荷，運(yùn)行中會產(chǎn)生大量的諧波，給電力系統(tǒng)造 成極大“污染”，而現(xiàn)有的牽引變電系統(tǒng)并沒有防止鐵路諧波進(jìn)入電力系統(tǒng)的能力。還有由 于電力機(jī)車重載和輕載運(yùn)行沒有規(guī)律，無功補(bǔ)償難度較大，整個(gè)鐵路負(fù)荷功率因素偏低，也 難于滿足電力系統(tǒng)對負(fù)荷的要求，從而造成鐵路系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用大幅提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)?；诒景l(fā)明，可以大 大提高列車的運(yùn)能，并且使電力機(jī)車這個(gè)大容量諧波源給電力系統(tǒng)造成的諧波“污染”大為 下降。本發(fā)明提供了一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，包括交-直-交變壓變相裝置、 饋線斷路器、網(wǎng)聯(lián)斷路器、接觸網(wǎng)、饋電線、回流線和軌道。其中所述交-直-交變壓變相 裝置用于實(shí)現(xiàn)交流電_直流電-交流電的轉(zhuǎn)換，將三相交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗喙ゎl電源，設(shè)置 有三相輸入端、第一輸出端和第二輸出端；所述交-直_交變壓變相裝置的三相輸入端與三 相交流電源相連接，所述第一輸出端通過回流線與電氣化軌道相連接，所述第二輸出端通 過饋電線及饋線斷路器與接觸網(wǎng)相連接。上述電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，優(yōu)選所述交-直-交變壓變相裝置包括依次連接的換流變壓器、整流器、電感和逆變器，為電流源型變頻器電源。上述電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，優(yōu)選所述整流器為可控整流器。上述電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，優(yōu)選所述逆變器為PWM逆變器。另一方面，本發(fā)明還提供了一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，包括多個(gè)上述電 氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，所述電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)通過所述網(wǎng)聯(lián)斷路器與所 述接觸網(wǎng)連接，并將所述鐵軌連接。本發(fā)明采用交-直-交變壓變相裝置，既保證了鐵路系統(tǒng)單相供電的要求，同時(shí)又 滿足電力系統(tǒng)對負(fù)荷三相對稱的要求，可以消除牽引網(wǎng)電分相裝置，進(jìn)而解決由于電分相 帶來的一系列問題，大大提高列車的運(yùn)能。并且，通過控制交-直-交系統(tǒng)中的第一部分 交-直變換，可以大幅提高鐵路負(fù)荷在電力系統(tǒng)側(cè)的功率因素；而交-直-交變壓變相裝置 本身又有切斷了 27. 5KV側(cè) 諧波與電力系統(tǒng)之間的通路的能力，使電力機(jī)車這個(gè)大容量諧 波源給電力系統(tǒng)造成的諧波“污染”大為下降。


圖1為本發(fā)明電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的實(shí)施例中，變壓變相裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照圖1，圖1為本發(fā)明電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。電 源來自電力系統(tǒng)的三相110KV或是220KV線路，經(jīng)交-直-交變壓變相裝置1變換為單相 27. 5KV工頻交流電源。單相27. 5KV工頻交流電源一端接饋電線4的一端，饋電線4其間接 有饋線斷路器2，饋電線4的另一端接于接觸網(wǎng)5其間，接觸網(wǎng)5的一端接網(wǎng)聯(lián)斷路器3，接 觸網(wǎng)5的另一端接臨近的另外一個(gè)同相牽引供電系統(tǒng)的網(wǎng)聯(lián)斷路器；單相27. 5KV工頻交流 電源的另一端經(jīng)回流線7接鐵軌6。饋線斷路器2的作用是完成接觸網(wǎng)5與單相27. 5KV工頻交流電的連接和斷開。網(wǎng) 聯(lián)斷路器3的作用是將整個(gè)電氣化鐵道的接觸網(wǎng)5連成一條導(dǎo)線。正常運(yùn)行時(shí)，饋線斷路器2和網(wǎng)聯(lián)斷路器3閉合。參照圖2，圖2為圖1所示的實(shí)施例中，變壓變相裝置1的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中， 交-直-交變壓變相裝置采用的是電流源型變頻器電源。電力系統(tǒng)三相交流電源110KV或 是220KV經(jīng)過換流變壓器降壓，然后整流為脈動直流。所用整流器為可控整流器(比如采 用晶閘管)，通過對可控整流器的觸發(fā)角的控制就可以調(diào)節(jié)負(fù)荷在電力系統(tǒng)側(cè)的功率因素 來滿足電力系統(tǒng)對負(fù)荷功率因素的要求。直-交部分可以采用PWM逆變器方式。逆變出工 頻27. 5KV單相交流電。目前可控整流器和交-直-交變壓變相這種變頻器技術(shù)都是成熟 的，所以本發(fā)明不涉及可控整流器和交-直-交變壓變頻裝置的具體電路原理。參照圖3，圖3為本發(fā)明電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中用2個(gè)電氣化鐵道同相供電系統(tǒng)連接來示意。整個(gè)電氣化鐵道的軌道是連接在一起的，而整個(gè)電氣化鐵道的接觸網(wǎng)則是通過網(wǎng)聯(lián)斷路器連接在一起的成為同相供電接觸網(wǎng)。 顯然，圖3只是一個(gè)示例，實(shí)際可以包括多個(gè)電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)。與現(xiàn)有的牽引供電系統(tǒng)相比，本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)是1、采用交-直-交變壓變相裝置，既保證了鐵路系統(tǒng)單相供電的要求，同時(shí)又滿足 電力系統(tǒng)對負(fù)荷三相對稱的要求。2、由于鐵路系統(tǒng)單相供電并且同相供電，這樣可以消除牽引網(wǎng)電分相裝置，進(jìn)而 解決由于電分相帶來的一系列問題，大大提高列車的運(yùn)能。3、通過控制交-直-交系統(tǒng)中的第一部分交_直變換，可以大幅提高鐵路負(fù)荷功 率因素(相對于電力系統(tǒng)而言)。4、采用交-直-交變壓變相裝置，可以切斷27. 5KV諧波與電 力系統(tǒng)之間的通路， 使電力機(jī)車這個(gè)大容量諧波源給電力系統(tǒng)造成的諧波“污染”大為下降。以上對本發(fā)明所提供的一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，本文中 應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫 助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對 本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，其特征在于，包括交-直-交變壓變相裝置、饋線斷路器、網(wǎng)聯(lián)斷路器、接觸網(wǎng)、饋電線、回流線和軌道。其中所述交-直-交變壓變相裝置用于實(shí)現(xiàn)交流電-直流電-交流電的轉(zhuǎn)換，將三相交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗喙ゎl電源，設(shè)置有三相輸入端、第一輸出端和第二輸出端；所述交-直-交變壓變相裝置的三相輸入端與三相交流電源相連接，所述第一輸出端通過回流線與電氣化軌道相連接，所述第二輸出端通過饋電線及饋線斷路器與接觸網(wǎng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，其特征在于，所述交-直-交 變壓變相裝置包括依次連接的換流變壓器、整流器、電感和逆變器，為電流源型變頻器電 源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，其特征在于，所述整流器為 可控整流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器為 PWM逆變器。
5.一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)如權(quán)利要求1至4中任一 項(xiàng)所述的電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，所述電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)通過所述網(wǎng)聯(lián) 斷路器與所述接觸網(wǎng)連接，并將所述鐵軌連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣化鐵道同相牽引供電系統(tǒng)，包括交-直-交變壓變相裝置、饋線斷路器、網(wǎng)聯(lián)斷路器、接觸網(wǎng)、饋電線、回流線和軌道。本發(fā)明采用交-直-交變壓變相系統(tǒng)，保證了鐵路系統(tǒng)單相供電的要求，同時(shí)消除牽引網(wǎng)電分相裝置，進(jìn)而提高列車的運(yùn)能；并且通過控制交-直-交系統(tǒng)中的第一部分交-直變換，可以大幅提高鐵路負(fù)荷在電力系統(tǒng)側(cè)的功率因素，而采用交-直-交變壓變相裝置可使電力機(jī)車這個(gè)大容量諧波源給電力系統(tǒng)造成的諧波“污染”大為下降。
文檔編號H02M5/10GK101817316SQ20101013385
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者劉平竹 申請人:北京交通大學(xué)