[实用新型]一种电气化铁道同相牵引供电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气化铁道牵引同相供电系统。

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，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。现有的分段分相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：

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。

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，原有分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。

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一种电气化铁道同相牵引供电系统，该系统能实现铁路全线同相供电而无需分相，且供电电压稳定，保证机车的高速、稳定运行，尤其适用于高速、重载铁路使用；该系统同时能消除铁路牵引负荷对公用电网电能的负序、无无功和谐波影响，成本低、实施方便。

本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案为：

一种电气化铁道同相牵引供电系统，其结构特点是：牵引变压器为YNd11接法的三相变压器，该变压器的YN接法的三个原边三相接高压公用电网，该变压器d接法的低压侧三个端子与潮流控制器的三个电流输出端相连，且其中的两个端子同时连接电气化铁道接触网。

本实用新型的工作原理是：将公用高压电网上的三相高压电，经YNd11接法的牵引变压器变换后，其低压侧的两个端子接到铁道接触网，向电力机车供电，实现单相供电。同时由于牵引变压器的低压侧的三个端子连接潮流控制器的电流输出端，由潮流控制器的电流检测与脉宽调制控制器对牵引变压器次边输出的三相电流和铁道接触网上流过的电流进行检测、运算，确定潮流控制器的三个电流输出端的输出电流大小，从而在保证铁道接触网单向供电的同时，也保证牵引变压器次边三相电流对称且没有谐波。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、铁路线上所有使用本实用新型的变电所均输出同一个单相电压给铁道机车供电，这样整个铁路线上无需采用相序轮换、分相分段供电，从根本上避免了电分相环节；既使机车运行可靠，又使机车能够高速、稳定运行，尤其适用于重载、高速列车。

二、由潮流控制器对牵引变压器次边的电流进行补偿，保证索引变压器次边三相电流对称且没有谐波，从而实现铁路牵引负荷从公用电网上三相对称取电，避免了原分相取电产生负序电流，严重影响电网电能质量的问题；消除铁路牵引负荷的大量无功成分与谐波对公用电网电能质量的影响，使铁路和电力系统的经济与安全可靠运行得到保证。