[发明专利]电气化铁道同相牵引供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁道同相牵引供电系统。

背景技术

单相交流系统具有结构简单、成本低、运行维护费用低等优点， 所以在电气化铁路中普遍采用单相工频交流电为电力机车供电。电 力机车作为大容量单相非线性负荷，通过牵引变压器接入三相对称 电力系统时，通常会向电力系统注入负序分量、谐波分量和无功分 量，这些分量将影响供电系统的电能质量和正常运行。所以电力系 统对其负载的三相对称性有严格的指标要求，同时电力系统也要求 其负荷无功分量和谐波分量能控制在一定范围内，以减少对系统的 危害。

为满足电力系统对负荷三相对称的要求，电气化铁道采用了相 序轮换分段分相供电方式。在铁路沿线上，以每15-35km铁路作为 一个供电区段，各个区段依次分别由电力系统中的不同相供电，各 区段之间设置30m左右的分相区段。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平衡。 但是在实际运行中，由于各区段牵引负荷的大小不可能随时相同， 于是分相分段方式只能在一定程度上减轻了三相不平衡的影响，并 没有从根本上解决不对称运行问题。常常因不能满足电力系统的要 求而被迫造成铁路系统运行费用大幅提高。此外由于分段分相供电， 存在电分相装置，当机车运行到一个供电区段末端过分相时，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。尤其在铁路高速重载下，问 题尤为严重。

电力机车作为大容量单相非线性负荷，运行中会产生大量的谐 波，给电力系统造成极大“污染”，而现有的牵引变电系统并没有防 止铁路谐波进入电力系统的能力。还有由于电力机车重载和轻载运 行没有规律，无功补偿难度较大，整个铁路负荷功率因素偏低，也 难于满足电力系统对负荷的要求，从而造成铁路系统运行费用大幅 提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电气化铁道同相牵引供电系统。基 于本发明，可以大大提高列车的运能，并且使电力机车这个大容量 谐波源给电力系统造成的谐波“污染”大为下降。

本发明提供了一种电气化铁道同相牵引供电系统，包括交-直- 交变压变相装置、馈线断路器、网联断路器、接触网、馈电线、回 流线和轨道。其中：所述交-直-交变压变相装置用于实现交流电-直 流电-交流电的转换，将三相交流电源转变为单相工频电源，设置有 三相输入端、第一输出端和第二输出端；所述交-直-交变压变相装置 的三相输入端与三相交流电源相连接，所述第一输出端通过回流线 与电气化轨道相连接，所述第二输出端通过馈电线及馈线断路器与 接触网相连接。

上述电气化铁道同相牵引供电系统，优选所述交-直-交变压变相 装置包括依次连接的换流变压器、整流器、电感和逆变器，为电流 源型变频器电源。

上述电气化铁道同相牵引供电系统，优选所述整流器为可控整 流器。

上述电气化铁道同相牵引供电系统，优选所述逆变器为PWM 逆变器。

另一方面，本发明还提供了一种电气化铁道同相牵引供电系统， 包括多个上述电气化铁道同相牵引供电系统，所述电气化铁道同相 牵引供电系统通过所述网联断路器与所述接触网连接，并将所述铁 轨连接。

本发明采用交-直-交变压变相装置，既保证了铁路系统单相供 电的要求，同时又满足电力系统对负荷三相对称的要求，可以消除 牵引网电分相装置，进而解决由于电分相带来的一系列问题，大大 提高列车的运能。并且，通过控制交-直-交系统中的第一部分交-直 变换，可以大幅提高铁路负荷在电力系统侧的功率因素；而交-直- 交变压变相装置本身又有切断了27.5KV侧谐波与电力系统之间的通 路的能力，使电力机车这个大容量谐波源给电力系统造成的谐波“污 染”大为下降。

附图说明

图1为本发明电气化铁道同相牵引供电系统实施例的结构示意 图；

图2为图1所示的实施例中，变压变相装置的结构示意图；

图3为本发明电气化铁道同相牵引供电系统另一实施例的结构 示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面 结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。