[实用新型]YN,vd接线变压器构成的铁道机车牵引同相供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铁道机车交流牵引同相供电装置。

背景技术

单相系统所具有的结构简单、建设成本低、运用和维护方便等优点，决定了在电气化铁路普遍采用单相工频交流电为铁路机车供电。而电力系统希望所有的负载都从电网取用三相对称的基波电流，以充分利用设备，线路的容量，减少无功电流和谐波电流对系统的危害。为满足该要求，电气化铁道采用相序轮换、分段分相供电的方案，也即铁路沿线每20-25km作为一个供电区段，各个区段依次分别由电网中的不同相供电，各区段之间设置30m左右的分相区段，并由分相装置进行分相。当各相分别供电的区段上运行的机车负荷相同时，就可使电力系统在大的范围内三相负荷的平衡。

但是，由于各区段的牵引负荷的大小不可能随时相同，分相分段方案只是在一定程度上减轻了三相不平衡的影响，没有从根本上解决铁路负荷单相用电对整个公用电网的影响。电气化铁道由于影响电能质量的问题，被迫修改设计方案，增大投资，处境被动的情况时有发生。

同时，由于电分相装置的存在，当机车运行到一个供电区段末端时，必须经过退级、断电等一系列复杂的操作，滑行到下一个区段再逐项恢复正常运行，这既增加了机车操作的复杂程度，同时又严重制约了机车运行速度的提高和牵引力的发挥。

对于我国现行的状态而言，急需发展高速重载铁路。现有的机车牵引供电系统在实现高速、重载机车牵引时，更加不适应，主要表现在：

(1)高速和重载运输要求机车受电弓平滑连续受流，而分相环节的存在，使受电弓上的电流时断时续，这大大影响了机车的运行速度。同时分相环节也是整个系统中最薄弱的环节之一。虽然有自动过分相装置，但因其电压高、转换动作频繁，其准确性和可靠度都存在严重问题，还不能完全解决电分相对机车运行的不利影响。

(2)高速、重载运输都需要大容量供电，为满足国家标准中电力系统对电气化铁道以负序为突出的电能质量的限制指标，原有单相供电方式所使用的无功补偿技术已无法适应。若在牵引变电所采用可调对称补偿技术，即使在机车上使用交-直-交的电源(不计其无功和谐波)，因容量更大，负序更为突出，技术和经济上均难达到理想状态。

(3)我国将建设的高速铁路可能是高、中速混跑模式，若出现交-直-交电源的机车与交-直电源的机车混用局面，除负序外，无功和谐波仍然存在，电能质量不能改善，制约了铁路与电力双方的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供YN，vd接线变压器构成的铁道机车牵引同相供电装置，该装置能实现铁路全线同相供电而无需分相，各牵引变电所区段供电电压稳定，保证机车的高速、重载运行；铁路牵引负荷的供电系统从公用电网上三相取电，消除铁路牵引负荷对公用电网电能质量的影响。且该装置可以利用现有牵引变压器进行改造而成，成本低，便于实施。

本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案为：YN，vd接线变压器构成的铁道机车牵引同相供电装置，其结构特点是：

牵引变压器为YN，vd接法的三相-两相平衡变压器，该变压器的YN接法的三个原边绕组接高压公用电网，v接法的次边绕组的两输出端(b′、c′)作为线电压输出端；d接法中的一个次边绕组的两端作为相电压输出端，且该绕组所缠绕的铁芯上未缠绕v接法的次边绕组；

变压器线电压输出端与相电压输出端之间接有整流逆变器，且线电压输出端或相电压输出端作为牵引机车的供电端；同时，整流逆变器的控制装置与牵引机车的供电端相连。

本实用新型的工作原理是：公用高压电网上的三相高压电(通常为110kV或220kV)经YN，vd三相-两相平衡变压器变换后，分别从其相电压输出端和线电压输出端输出两相平衡的相电压和线电压(27.5kV或25kV)，该线电压和相电压的大小幅值相等、频率相同，但相位相差90°。根据牵引机车的需要可将其中的相电压直接输出给牵引机车；整流逆变器的控制装置检测出供电端交流电的相位，然后在控制装置的控制下，整流逆变器则将变压器中未直接输出给牵引机车的线电压，先变为直流电，再转换为与相电压的相位相同的交流电，再输送给牵引机车。同理，也可将线电压直接输出给牵引机车，则相电压经过整流逆变器的作用同样变为与线电压相位相同的交流电，共同输出给牵引机车。这样，即实现了相电压与线电压输出端口之间的有功功率传递，使其牵引功率增大一倍，并使负序为零。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：