高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，屬于高速動車組牽引供電領域。本發(fā)明在錨段支柱上端的腕臂上設有兩條承力索，承力索與吊弦相連，吊弦與由牽引變壓器副邊輸出的單相α和β接觸線連接，單相α與單相β互相平行彼此絕對絕緣，并經雙相受電弓輸入動車組內部的供電系統(tǒng)，分別與彼此獨立的基本供電單元TUB1和TUB2連接。因此無需在單相α和β上設斷路器開關或中性絕緣段，在三相高壓供電網也不引起負序電流。本發(fā)明還介紹了8廂動車組CRH1型和CRH5型改進為6廂動車組、10廂動車組、12廂動車組和兩列8廂重組的16廂動車組，以及剎車再生制動的線路結構。
【專利說明】高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]電氣化高速客運專線供電系統(tǒng)是保證列車安全、穩(wěn)定、高效運營的動力源。擔負著由高壓供電網安全取電，向列車提供穩(wěn)定、持續(xù)、可靠的供電任務，是電氣化高速鐵路的重要基礎設施之一。本發(fā)明涉及一種高速列車的牽引弓網供電系統(tǒng)，特別適用于CRHl型及CRH5型動車組不設過分相的弓網供電系統(tǒng)，也不在三相高壓供電網引起負序電流的工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電氣化鐵路是以電能作為列車的牽引動力供電和列車輔助供電的電力源，是專門供給高速鐵路動車組輸送電能的供電系統(tǒng)。本申請的發(fā)明人已針對CRH2型和CRH3型動車組提出了一個專利申請。高速鐵路供電系統(tǒng)由兩大部分組成，即外部和內部供電系統(tǒng)。
[0003]外部供電系統(tǒng):外部供電系統(tǒng)首先是將發(fā)電廠輸出的三相電升壓或將公用三相高壓電降壓到IIOKV(高速電氣鐵路為220KV)，然后輸至鐵路專用三相高壓電網。一條電氣化鐵路沿線設有多個牽引變電所，相鄰變電所間的距離約為40?50km，牽引變電所的核心設備為牽引變壓器，牽引變壓器將110KV或220KV的三相高壓電變換為27.5KV(額定電壓25KV)的兩路單相工頻交流電，分別給鐵路上下行牽引供電網輸電，如圖6所示。由于單相供電系統(tǒng)結構簡單、建設成本低、運行和維護方便，所以鐵路系統(tǒng)希望電氣化列車采用單相工頻交流供電。而電力系統(tǒng)的供電部門則希望鐵路系統(tǒng)從電網三相平衡對稱取電，以避免電網中三相不平衡，引起大量負序電流。負序電流會在電網中引起電壓諧波、閃變、非線性等，這便嚴重影響電網的電能質量、降低功率因素，致使電網的能量線損增加，變壓器效率降低、電動機產生附加震動，發(fā)電機出力不足，電機局部發(fā)熱等。嚴重時以致影響保護的正常進行，甚至對電力系統(tǒng)引起巨大危害。為了減小牽引負荷對三相電網產生負序影響，電氣化鐵路的牽引變電所普遍采用換相輪換接入電力系統(tǒng)中不同相的供電方式，這些方式為:單相牽引變電所的換相聯接，V, V牽引變電所的換相聯接，YN, dn牽引變電所的換相聯接。兩個相鄰變電所的電壓為牽引供電網電壓，電壓相位差60°。為了避免電網中的負序電流，電氣化鐵路采用相序輪換、分段分相供電的方案，在鐵路沿線每20?25km作為一個供電區(qū)段，各個區(qū)段依次分別由電網中的不同相供電，就形成了電氣化線路牽引供電系統(tǒng)的過分相結構。過分相結構為主斷路器或分相絕緣器:
[0004]I)過分相時需配置主斷路器，斷開主斷路器開關，只靠慣性通過中性段，如圖7所示。由于主斷路器的頻繁開閉，影響其使用壽命，增加了投資和運行費用，又影響列車的運行速度。而且切換頻繁會造成過電壓，影響列車的電器設備，在切換過程中，還可能出現鐵磁諧振現象，影響自動過分相的可靠性。
[0005]2)過分相時需配置分相絕緣器，分相絕緣器一般由三塊相同的玻璃鋼絕緣件組成，每塊玻璃鋼絕緣件長1.8m,寬25mm，高60mm，其底面制成斜槽，以增加表面泄漏距離。三塊絕緣件之間的區(qū)域是不帶電的，稱為中性區(qū)域，中性區(qū)域的長度是以列車升雙弓時不致短接不同相位為限，列車通過中性區(qū)域時必須不帶電滑過，所以中性區(qū)域不能設置太長，以便越區(qū)供電，如圖8所示。
[0006]內部供電系統(tǒng):內部供電系統(tǒng)主要由動車組的動力供電系統(tǒng)和輔助供電系統(tǒng)兩部分組成。對于CRH3型動車組和CRH2型動車組，由于二者內部供電系統(tǒng)的負荷和線路結構基本相同，故可將其分成兩個互相獨立，彼此對稱的基本單元。本申請發(fā)明人在已申請的“高速客運專線全程無負序供電系統(tǒng)”(發(fā)明專利申請?zhí)?2014101823580)，結合CRH3和CRH2型動車組，提出了高速鐵路全程無負序電流，在供電網也不設斷路器開關和中性區(qū)絕緣器的技術方案。該申請的外部供電系統(tǒng)如圖4(a)、4(b)、4(c)所示:圖4(a)為外部供電系統(tǒng)的正視圖，含牽引變電所、供電網、受電弓、動車組和軌道。圖4(b)為圖4(a)的仰視圖，在運行全程不設過分相的中性段。圖4(c)為圖4(a)的B — B側視圖，該圖將現有的單相受電弓改進為雙相受電弓，雙相受電弓分左右兩臂，左右兩臂彼此由絕緣器良好絕緣，在左右臂的上端分設有與供電網滑動接觸的絕緣器，供電網的兩路單相電通過滑動接觸器輸入動車組的內部供電系統(tǒng)，在受電弓的上部設有雙相滑動兩路接觸器，比單相一路滑動接觸器，具有更好的機械傳遞穩(wěn)順，電能傳輸更加可靠和穩(wěn)定的特色，當一個雙相受電弓升起時，另一個雙相受電弓必須降下。該專利申請的內部供電系統(tǒng)如圖5所示:將內部供電系統(tǒng)的電力供電和輔助供電分為兩個相互對稱，彼此絕緣的獨立基本單元，兩個基本單元由斷路開關KA、KB完全分開；把單相受電弓改進為兩相雙相受電弓T1和T2,當雙相受電弓T1升起，T2降下時，雙路切斷開關Kl α與基本單元TUBl連接，Kl β與基本單元TUB2連接；當雙相受電弓T1降下，T2升起時，Κ2α與基本單元TUBl連接，Κ2β與基本單元TUB2連接。于是便實現了供電網不設過分相中性段，在高壓三相電網也不引起負序電流。
[0007]由于CRH1、CRH5型8廂動車組與CRH3、CRH2型8廂動車組的排列順序、受電弓設在車頂上方的位置不同。如圖3所示:圖3(a)為CRHl型8廂動車組編組示意圖；圖3 (b)為CRH5型8廂動車組編組示意圖。而且CRHl型8廂編和CRH5型8廂動車組的內部供電系統(tǒng)結構不同，因此，針對CRHl型和CRH5型動車組全程不設過分相，在三相高壓電網也不引起負序電流，同時在線路中作適當的改進，也是電氣化鐵路供電系統(tǒng)亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明設計一種發(fā)明高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，動車組的受電弓由供電網取得電能后，經CRHl型或CRH5型8廂動車組內部進行合理的重配，既要保證牽引變壓器兩路單相輸出不設過分相結構，又要保證由高壓三相電網平衡取電，在三相電網不引起負序電流，是本發(fā)明的宗旨。
[0009]對于外部供電系統(tǒng)，針對CRH3型和CRH2型動車組，本申請發(fā)明人已提出申請?zhí)枮?2014101823580的專利申請，在該申請中已敘述了如圖4(a)的外部線路的正視圖，包含牽引變電所、供電網、受電弓、動車組和軌道。如圖4(b)的A — A仰視圖，在圖中取消了原有的牽引變電所，為上下行兩路運行不設過分相中性段。如圖4(c)的B — B側視圖，主要是雙相受電弓的結構圖，將牽引變壓器輸出的上下行單相α或單相β受電弓改進為雙相受電弓，單相受電弓I改為雙相受電弓T1和T2，分別設在相應車廂的車頂上，在雙相受電弓左右兩臂的上端分別設置接觸器和，接觸器為凹型結構，而且分別與兩路單相供電網的單相α和單相β有良好的滑動接觸，受電弓左右兩臂彼此由絕緣器Ml和M2實現良好的絕緣。將原有的單相接觸受電弓改設為雙相接觸受電弓，這比只在受電弓中間設置一個單相接觸器的接觸受電，具有機械傳遞穩(wěn)順，電能傳輸更加可靠和穩(wěn)定，當T1或T2任一個雙相受電弓升起時，另一個雙相受電弓必須降下。供電網的α和β單相電，便同時進入動車組的內部供電系統(tǒng)。在此無需贅述。本專利申請主要是敘述CRHl型或CRH5型8廂動車組的內部線路結構。
[0010]由于CRHl型、CRH5型8廂動車組和CRH3型、CRH2型8廂動車組只是動車組的排列順序、雙相受電弓設在車頂的位置不同，如圖3(a)和3(b)所示。故本發(fā)明主要是針對CRHl型和CRH5型8廂動車組內部動力供電系統(tǒng)和輔助供電系統(tǒng)的結構，敘述
【發(fā)明內容】
。
[0011]本發(fā)明的技術方案結合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
[0012]一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，由牽引變壓器副邊輸出的兩路單相α和單相β與兩條供電臂連接，兩路單相α和單相β彼此平行，互相絕緣，并與設在CRHl動車組相應車頂上的雙相受電弓接觸器α '和β '滑動接觸，經α '和β '將α和β輸入動車組的內部供電系統(tǒng)；
[0013]將設在CRHl型8廂動車組2拖、7拖車頂的兩個單相牽引受電弓(①)，改為兩個雙相牽引受電弓！\、T2，雙相受電弓的左右兩臂彼此由絕緣器Ml和M2實現良好的絕緣，雙相受電弓比單相受電弓具有機械傳遞平順，電能傳輸可靠和穩(wěn)定。
[0014]所述CRHl型8廂動車組改進為6廂動車組，將4動和5拖完全刪去，將I動、2拖、3動設為基本單元TUBlJf 6動、7拖、8動設為基本單TUB2，在TUBl基本單元和TUB2基本單元之間的A — A和B — B間增設斷路開關KA和ΚΒ，便將TUBl和TUB2分為相互獨立、彼此對稱的基本單元， 當需要雙相受電弓T2降下時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kla和Kl β，雙相切斷開關Kl α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ?β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，接通雙相切斷開關Κ2 α和K2 β，K2 α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電，由于α相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2的線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相α和單相β在運行全程始終對稱供電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段絕緣器，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、B、C的負載不平衡，引起負序電流。
[0015]將CRHl型8廂動車組改進為10廂動車組、12廂動車組和16廂雙列重組動車組的改進設計如下:對于改進的10廂動車組，將6動、7拖、8動刪掉，將I動、2拖、3動、4動、5拖分為兩列5廂編組，分別設為基本單元TUBl和基本單元TUB2 ;對于改進的12廂動車組，將4動、5拖刪去，將I動、2拖、3動、6動、7拖、8動，分別組成兩列相同的6廂動車組，設為基本單元TUBl和基本單元TUB2 ;對于雙列重組16廂動車組，將兩列8廂動車組分別設為基本單元TUBl和TUB2。
[0016]由牽引變壓器副邊輸出的兩路單相α和單相β與兩條供電臂連接，兩路單相a和單相β彼此平行，互相絕緣，并與設在CRH5動車組相應車頂上的雙相受電弓接觸器a，和β '滑動接觸，經a '和β '將α和β輸入動車組的內部供電系統(tǒng)；
[0017]由于CRH5型8廂動車組和CRHl型8廂動車組的排列順序和雙相受電弓設置的車頂位置不同，對于CRH5型8廂動車組改進為6廂動車組，雙相受電弓是設在3拖、6拖的車頂上，刪去4動、5拖，將一組I動、2動、3拖和另一組6拖、7動、8動分別設為基本單元TUBl和TUB2，TUBl和TUB2之間機械連接，TUBl和TUB2之間增設斷路開關KA和KB，TUBl和TUB2便分為相互獨立、彼此對稱的基本單元，當需要雙相受電弓T2下降時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kla和Kl β，雙相切斷開關Kl α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Kl β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，接通雙相切斷開關K2 α和K2 β，雙相開關Κ2α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。
[0018]8廂動車組改進為10廂動車組，刪去6拖、7動、8動，將兩列編組I動、2動、3拖、4動、5拖分別設為基本單元TUBl和TUB2，將雙相受電弓設在兩列編組的3拖車頂上，或者刪去I動、2動、3拖，將兩列編組4動、5拖、6拖、7動、8動設為基本單元TUBl和TUB2，將雙相受電弓設在6拖的車頂上，兩個基本單元之間機械連接，并增設斷路開關，改進的CRH5型10廂編組，其余線路結構與改進的CRHl型10廂線路結構相同；將CRH5型8廂動車組改進為12廂動車組，刪去4動、5拖，將兩組相同的I動、2動、3拖、6拖、7動、8動，分別設為基本單元TUBl和TUB2，并將雙相受電弓設在一組3拖和6拖的車頂上，其余線路結構與CRHl型改進的12廂編組線路結構相同，便組成改進的CRH5型12廂動車組；與CRHl型改進的16廂重組相同,便組成CRH5型16廂重組的編組。
[0019]在現有CRHl型8廂動車組結構中增設二極管(9)和(10)，其作用是在制動剎車時，雙相切斷開關Kl和Κ2便同步斷開，無電流由主變壓器(7)和主變流器(8)輸入電動機變流器(12)，再經電動機變流器(12)流入牽引電動機(14)，機械能經牽引電動機轉換為發(fā)電機，發(fā)電機發(fā)出的電能經電動機輔助變流器(12)整流為直流電，直流電分為兩路:一路因有二極管(10)，不能反向流回主變流器(8);另一路通過二極管(9)，再經輔助變流器(11)、濾波變壓器(13)、充電機(15)、電磁開關(16)為蓄電池(17)充電，并經直流開關
(18)為列車輔助用電提供IlOV的直流電。
[0020]所述TUBl基本單元和TUB2基本單元彼此獨立，相互對稱，不設牽引變壓器，在三相高壓電網也不引起負序電流，只由電阻損耗造成電壓在輸送過程的降低。因此，可以大量減少牽引變電所的建設和維修資金。
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明的上述技術方案作進一步說明:
[0022] 1、對于CRHl型8廂動車組改進為6廂動車組。將CRHl型8廂動車組結構圖中的雙相受電弓T1和T2分別設在2拖和7拖的車頂上。將4動和5拖完全刪去，將I動、2拖、3動設為基本單元TUBlJf 6動、7拖、8動設為基本單TUB2。在TUBl基本單元和TUB2基本單元之間的A — A和B — B增設斷路開關KA和ΚΒ，便將TUBl和TUB2分為相互獨立、彼此對稱的基本單元。當需要雙相受電弓T2降下時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kl α和Κ?β。雙相切斷開關Kl α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ?β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，接通雙相切斷開關K2 α和Κ2β，雙相開關K2a的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。由于α相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2的線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相α和單相β在運行全程始終對稱供電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、B、C的負載不平衡，引起負序電流。
[0023]參照CRHl型8廂動車組改進為6廂動車組。將CRHl型8廂動車組改進為10廂動車組、將CRHl型8廂動車組改進為12廂動車組、將兩列CRHl型8廂動車組重組為16廂動車組的線路結構，進行動車組的改進。即使不設過分相的主斷路器開關或中性段，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相A、B、C的負載不平衡，引起負序電流。
[0024]2、對于CRH5型的改進編組:由于CRH5型8廂動車組和CRHl型8廂動車組的排列順序和雙相受電弓設置的車頂位置不同，CRH5型8廂動車組的雙相受電弓需設在3拖、6拖的車頂上。將CRH5型8廂動車組的改進為6廂動車組、8廂動車組改進為10廂動車組、8廂動車組改進為12廂動車組、兩列8廂動車組改進為兩列16廂重組的動車組的線路結構，可作相似的改進連接。
[0025]CRHl型動車的改進編組中，將已有CRHl型8廂動車組結構中增設兩個二極管，其作用是在剎車時，雙相切斷開關Kl和K2便同步斷開，無電流由主變壓器和牽引變流器輸入牽引電動機。當牽引電動機轉換為發(fā)電機時，發(fā)電機發(fā)出的電能經電動機變流器整流為直流電，直流電分為兩路，一路因有二極管，不能反向流回牽引變流器，另一路通過另一個二極管，再經輔助變流器、濾波變壓器、充電機、電磁開關為蓄電池充電，并經直流開關為列車輔助用電提供IlOV的直流電。
[0026]由上CRHl型的改進編組和CRH5型的改進編組可知，因TUBl基本單元和TUB2基本單元彼此獨立，相互對稱，于是不設許多牽引變壓器，在專用三相高壓電網也不引起負序電流。線路電壓降低，只由電阻損耗造成。因此，可以減少許多牽引變電所。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]1.由于沒有過分相設置，徹底解決了過中性段的問題。節(jié)省了斷路器和中性段絕緣器，也不需要靠慣性通過中性段，這便增加了列車運行的安全性，保證了電能質量的功率因素，保持了電網中的電能傳輸、變壓器的效率和發(fā)電機的出力；
[0029]2.由于將三相高壓電輸入牽引變壓器的原邊，并經副邊繞組輸出的供電網設計為兩條平行的單相供電線路，兩條單相供電線路彼此絕緣，對每一條單相供電線路都不需設置中性段，這便徹底解決了在三相高壓電網引起負序電流的問題，大大簡化了電網系統(tǒng)的設計和建設、維護費用；
[0030]3.由于采用雙接觸器α '、β '與雙相α、β供電線在運行中始終互相接觸，而且α '和β '之間始終互相良好絕緣，增加了受電弓與供電網之間的機械平滑性、穩(wěn)定性和供電網電能傳輸的安全性、可靠性；
[0031]4.由于采用再生制動，剎車時將電動機轉換為發(fā)電機的線路設計，并將發(fā)電機的電能用于蓄電池的充電，突出了線路結構的安全性和實施簡便性的優(yōu)點。
[0032]5、由于不設過分相的斷路器或中性段絕緣器，牽引變電所之間的距離僅由輸電線路的電壓損耗決定，便可大大增加牽引變電所之間的距離，節(jié)省了許多牽引變電所的建設費用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的CRHl動車組一種高速列車不設過分相的內部供電系統(tǒng)的結構圖；[0034]圖2為已有CRHl線路結構圖。
[0035]圖3 (a)為CRHl型8廂動車組編組示意圖；
[0036]圖3 (b)為CRH5型8廂動車組編組示意圖；
[0037]圖4(a)為已申請的發(fā)明專利(申請?zhí)?014101823580)的一種高速列車全線不設過分相線路弓網結構外部供電的正視圖；
[0038]圖4(b)為圖4(a)的仰視圖；
[0039]圖4 (C)為圖4 (a)的B — B側視圖；
[0040]圖5為已申請的發(fā)明專利(2014101823580)CRH3型8廂動車組的結構圖；
[0041]圖6為已有電氣化鐵路外部單相供電系統(tǒng)示意圖；
[0042]圖7為已有電氣化鐵路交流單相慣性過分相供電示意圖；
[0043]圖8為已有電氣化鐵路單相絕緣器過分相供電示意圖；
[0044]圖中:
[0045]A、B、C為輸入牽引變壓器原邊的110KV或220KV三相交流電；
[0046]S為牽引變壓器，α或β為由牽引變壓器副邊輸出的27.5KV(額定電壓25KV)的單相交流電，α和β為兩條始終相互平行、彼此絕緣的交流供電線；
[0047]TUBl和TUB2為基本動力單元，R為軌道，始終接地；
[0048]α '、β '為與單相α、β相互接觸的滑動接觸器，M1'M2為雙相受電弓左右兩臂間的絕緣器，單相交流電α、β經接觸器α '和β '輸入到動車組⑷為中性段絕緣器；
[0049]K為分相斷路器開關；K1或K2為雙相并聯主斷路器。KA和KB為斷路開關，當KA和KB接通時連接基本單元TUBl和TUB2，當KA、KB斷開時，斷開基本單元TUBl和TUB2。
[0050]I為接地開關，2為主電路斷路器，3為電壓測量變壓器，4為濾波器，5為電流互感器，6為電涌放電器(避雷器)，7為主變壓器，8為牽引變流器，9、10為單相二極管，11為輔助變流器，12為電動機變流器，13為濾波變壓器，14為牽引電動機兼作剎車發(fā)電機，15為充電機，16為電池開關，17為蓄電池，18為直流開關，19,20為外接電源和外部電源開關。
【具體實施方式】
[0051]下面結合附圖所示實施例進一步說明CRHl型和CRH5型動車組外部供電和改進的內部編組的實施方式。
[0052]外部供電系統(tǒng):
[0053]如圖2和圖3所示，由鐵路高壓三相電網輸入牽引變壓器的原邊，由牽引變壓器副邊輸出的α單向電始終只與供電網α單相線路連接，由副邊輸出的β單相電始終只與供電網β單相線路連接，而且α單相和β單相電，同時由牽引變壓器輸入邊的三相電Α、Β、C負擔。于是在單相α和單相β無需設置主斷路器開關或中性段。將錨段支柱上端腕臂設定成兩條相互平行、彼此絕緣的供電線路，牽引變壓器輸出的上行單相α和單相β與錨段支撐腕臂的兩條線路連接；將牽引變壓器輸出的下行單相α和單相β與錨段支撐供電臂的結構也設計成兩條相互平行的供電線，而且兩條供電線彼此始終不能接通或短路。如圖4所示，將單相受電弓I改為雙相受電弓T1和T2，分別設在相應車廂的車頂上方，在雙相受電弓左右兩臂的上端分別設置接觸器α '和β'，接觸器為凹型結構，而且分別與供電網的單相α、單相β有良好的滑動接觸。受電弓左右兩臂為碳結構，左右兩臂彼此由絕緣器Ml和M2實現良好的絕緣，絕緣器由玻璃鋼制成，以便使受電弓的左右兩臂完全絕緣。受電弓的升弓方式采用氣囊裝置，輸入壓縮空氣的壓力為0.4~IMPa，靜態(tài)接觸壓力為70N時的標稱工作壓力約為0.35MPa，弓頭垂向位移60mm。將原有的單相接觸受電弓改設為雙相接觸受電弓，這比只在受電弓中間設置一個單相接觸器的接觸受電，具有機械傳遞穩(wěn)順，電能傳輸更加可靠和穩(wěn)定。當一個雙相受電弓升起時，另一個雙相受電弓必須降下。當任一個雙相受電弓升起時，單相α和單相β電便由雙相受電弓進入內部供電系統(tǒng)。
[0054]內部供電:
[0055]1、如圖1所示，為CRHl型動車組改進為雙相受電弓！\、T2的動車編組。如圖2所示，為原有CRHl型單相受電弓的編組。本專利申請的主要創(chuàng)新點是說明圖1與圖2的不同之處。即說明將CRHl型8廂動車組改為:6廂動車組、改為10廂動車組、改為12廂動車組、改為兩列8廂動車組重組為16廂動車組。
[0056]對于將CRHl型8廂動車組改為6廂動車組，如圖1所示。將圖2中的4動和5拖完全刪去，將單相受電引改為雙相受電弓T1和T2，分別設在2拖和7拖的車頂上方，將I動、2拖、3動設為基本單元TUBlJf 6動、7拖、8動設為基本單TUB2。在TUBl基本單元和TUB2基本單元之間的A — A和B — B增設斷路開關KA和ΚΒ，便將TUBl和TUB2分為相互獨立、彼此對稱的基本單元。當需要雙相受電弓T2下降時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2 β，接通雙 相切斷開關Kl α和Kl β，雙相切斷開關Kla的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ?β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，接通雙相切斷開關K2 a和Κ2β，雙相開關K2a的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。由于α相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2的線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相α和單相β在運行全程始終對稱供電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、Β、C的負載不平衡，引起負序電流。
[0057]對于CRHl型8廂動車組改進為10廂動車組，如圖1所示。將圖2中的6動、7拖、8動刪掉，將兩列的I動、2拖、3動、4動、5拖分為5廂動車編組，并將一組的5廂設為基本單元TUBl，將另一組相同的5廂設為基本單元TUB2。在TUBl基本單元和TUB2基本單元之間增設斷路開關KA和ΚΒ，便將TUBl和TUB2分為相互獨立、彼此對稱的基本單元。當需要雙相受電弓T2降下，T1升起時，先斷開雙相切斷開關Κ2 α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kl a和Κ?β，雙相切斷開關Kla的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Kl β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下，T2升起時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，接通雙相切斷開關K2 a和Κ2β，雙相開關K2a的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。由于α相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2的線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相α和單相β在運行全程始終對稱供電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、B、C的負載不平衡，弓丨起負序電流。
[0058]對于CRHl型8廂動車組改組為12廂動車組，如圖1所示。在圖2中，將CRHl型8廂動車組結構圖中的4動、5拖刪去。將I動、2拖、3動、6動、7拖、8動組成基本單元TUBl，將另一相同的6廂動車編組組成基本單元TUB2。在TUBl基本單元和TUB2基本單元之間增設斷路開關KA和KB，便將TUBl和TUB2分為相互獨立、彼此對稱的基本單元。當需要雙相受電弓T2下降時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kla和Kl β，雙相切斷開關Kla的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Kl β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Κ1，接通雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，雙相開關Κ2α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。由于α相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2的線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相α和單相β在運行全程始終對稱取電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、B、C的負載不平衡，引起負序電流。
[0059]對于CRHl型8廂動車組重組為16廂動車組，如圖1所示。在圖1中，將兩列8廂動車組分別設為基本單元TUBl和TUB2，彼此機械連接，其間由斷路開關KA和KB斷開。TUBl和TUB2便分成兩個完全獨立、彼此對稱的基本單元。當需要雙相受電弓T2下降時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，開啟雙相切斷開關Kla和Kl β，雙相切斷開關Kl α的a相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Kl β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1落下時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，開啟雙相切斷開關K2 a和Κ2β，雙相開關K2a的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關K2 β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。由于α相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2均為8廂編組，其線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相α和單相β在運行全程始終對稱供電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、B、C的負載不平衡，引起負序電流。
[0060]在上述的CRHl型動車組的編組改進中，均如圖1所示。在現有CRHl型8廂動車組的圖2中增設二極管9和10，其作用是在剎車時，雙相切斷開關Kl和Κ2便同步斷開，無電流由主變壓器7和主變流器8輸入牽引電動機14，牽引電動機轉換為發(fā)電機，發(fā)電機發(fā)出的電能經電動機輔助變流器12整流為直流電，直流電分為兩路，由于增設了二極管10和9，兩路直流電的一路，因二極管10不能反向流回主變流器8，另一路便通過二極管9，再經輔助變流器11、濾波變壓器13、充電機15、電磁開關16為蓄電池17充電，并經直流開關18為列車輔助用電提供IlOV的直流電。
[0061]2、如圖3(a)和3 (b)所示，CRH5型動車組的編組順序和受電弓設置的車頂位置不同。與CRHl型動車組不同?，F將圖3(b) CRH5型8廂動車組改進為6廂動車組、改進為10廂動車組、改進為12廂動車組、兩列8廂動車組改進為兩列16廂重組的動車組的連接方式分述如下。
[0062]對于改進的6廂動車組，刪去4動、5拖，將I動、2動、3拖和6拖、7動、8動分別設為基本單元TUBl和TUB2，TUBl和TUB2之間機械連接，TUBl和TUB2的電路之間增設斷路器開關KA和KB，改進的CRH5型6廂動車組的其余線路結構與改進的CRHl型6廂動車組相同。
[0063]對于改進的10廂動車組，將6拖、7動、8動全部刪去，將兩列編組的I動、2動、3拖、4動、5拖分別設為基本單元TUBl和TUB2，并將雙相受電弓設在兩列編組的3拖車頂上方?；驅闪芯幗M4動、5拖、6拖、7動、8動設為基本單元TUBl和TUB2，并將雙相受電弓設在6拖的車頂上方。兩個基本單元之間機械連接，并增設斷路開關KA和KB，改進的CRH5型10廂的其余線路結構與改進的CRHl型10廂線路結構相同。
[0064]對于改進的12廂動車組，將4動、5拖刪去，將兩組相同的I動、2動、3拖、6拖、7動、8動組合為基本單元TUBl和TUB2，并將雙相受電弓設在一組3拖的車頂上，或另一組6拖的車頂上。其余線路結構與CRHl型改進的12廂線路結構相同，便組成改進的CRH5型12廂動車組。
[0065]對于兩列8廂重組的16廂動車組,只需將雙相受電弓T1設在一列3拖的車頂上方或將雙相受電弓T2設在另一列6拖的車頂上方，其余線路結構與CRHl型16廂重組的線路結構相同。
[0066]由上CRHl型的改進編組和CRH5型的改進編組可知，因TUBl基本單元和TUB2基本單元彼此獨立，相互對稱，于是不設許多牽引變壓器，在專用三相高壓電網也不引起負序電流。只由電阻損耗造成電壓在輸送過程的降低。因此，可以減少許多牽引變電所。
【權利要求】
1.一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 由牽引變壓器副邊輸出的兩路單相α和單相β與兩條供電臂連接，兩路單相α和單相β彼此平行，互相絕緣，并與設在CRHl動車組相應車頂上的雙相受電弓接觸器α，和β '滑動接觸，經α '和β '將α和β輸入動車組的內部供電系統(tǒng)； 將設在CRHl型8廂動車組2拖、7拖車頂的兩個單相牽引受電弓(①)，改為兩個雙相牽引受電弓1\、T2，雙相受電弓的左右兩臂彼此由絕緣器Ml和M2實現良好的絕緣，雙相受電弓比單相受電弓具有機械傳遞平順，電能傳輸可靠和穩(wěn)定。
2.根據權利要求1所述的一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述CRHl型8廂動車組改進為6廂動車組，將4動和5拖完全刪去，將I動、2拖、3動設為基本單元TUBlJf 6動、7拖、8動設為基本單TUB2，在TUBl基本單元和TUB2基本單元之間的A — A和B — B間增設斷路開關KA和ΚΒ，便將TUBl和TUB2分為相互獨立、彼此對稱的基本單元，當需要雙相受電弓T2降下時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kla和Kl β，雙相切斷開關Kla的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ?β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Kla和Kl β，接通雙相切斷開關Κ2 a和Κ2β，K2a的a相便承擔基本單元TUBl的供電，Κ2β的β相便承擔基本單元TUB2的供電，由于a相和β相彼此完全絕緣，基本單元TUBl和基本單元TUB2的線路結構和電器元件完全相同，便實現了牽引變壓器輸出單相a和單相β在運行全程始終對稱供電，即使不設過分相的主斷路器開關或中性段絕緣器，也不會在全程造成輸入牽引變壓器的高壓三相Α、B、C的負載不平衡，引起負序電流。
3.根據權利要求1或2所述的一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 將CRHl型8廂動車組改進為10廂動車組、12廂動車組和16廂雙列重組動車組的改進設計如下:對于改進的10廂動車組，將6動、7拖、8動刪掉，將I動、2拖、3動、4動、5拖分為兩列5廂編組，分別設為基本單元TUBl和基本單元TUB2 ;對于改進的12廂動車組，將4動、5拖刪去，將I動、2拖、3動、6動、7拖、8動，分別組成兩列相同的6廂動車組，設為基本單元TUBl和基本單元TUB2 ;對于雙列重組16廂動車組，將兩列8廂動車組分別設為基本單元TUBl和TUB2。
4.一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 由牽引變壓器副邊輸出的兩路單相α和單相β與兩條供電臂連接，兩路單相α和單相β彼此平行，互相絕緣，并與設在CRH5動車組相應車頂上的雙相受電弓接觸器a，和β '滑動接觸，經a '和β '將α和β輸入動車組的內部供電系統(tǒng)； 由于CRH5型8廂動車組和CRHl型8廂動車組的排列順序和雙相受電弓設置的車頂位置不同，對于CRH5型 8廂動車組改進為6廂動車組，雙相受電弓是設在3拖、6拖的車頂上，刪去4動、5拖，將一組I動、2動、3拖和另一組6拖、7動、8動分別設為基本單元TUBl和TUB2, TUBl和TUB2之間機械連接，TUBl和TUB2之間增設斷路開關KA和KB，TUBl和TUB2便分為相互獨立、彼此對稱的基本單元，當需要雙相受電弓T2下降時，先斷開雙相切斷開關Κ2α和Κ2β，接通雙相切斷開關Kl α和Kl β，雙相切斷開關Kl α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Kl β的β相便承擔基本單元TUB2的供電；當需要雙相受電弓T1降下時，先斷開雙相切斷開關Kl α和Kl β，接通雙相切斷開關Κ2 α和Κ2 β，雙相開關Κ2α的α相便承擔基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關Κ2 β的β相便承擔基本單元TUB2的供電。
5.根據權利要求5所述的一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 8廂動車組改進為10廂動車組，刪去6拖、7動、8動，將兩列編組I動、2動、3拖、4動、5拖分別設為基本單元TUBl和TUB2，將雙相受電弓設在兩列編組的3拖車頂上，或者刪去I動、2動、3拖，將兩列編組4動、5拖、6拖、7動、8動設為基本單元TUBl和TUB2，將雙相受電弓設在6拖的車頂上，兩個基本單元之間機械連接，并增設斷路開關，改進的CRH5型10廂編組，其余線路結構與改進的CRHl型10廂線路結構相同；將CRH5型8廂動車組改進為12廂動車組，刪去4動、5拖，將兩組相同的I動、2動、3拖、6拖、7動、8動，分別設為基本單元TUBl和TUB2，并將雙相受電弓設在一組3拖和6拖的車頂上，其余線路結構與CRHl型改進的12廂編組線路結構相同，便組成改進的CRH5型12廂動車組；與CRHl型改進的16廂重組相同，便組成CRH5型16廂重組的編組。
6.根據權利要求1至3任一項所述的一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 在現有CRHl型8廂動車組結構中增設二極管(9)和(10)，其作用是在制動剎車時，雙相切斷開關Kl和Κ2便同步斷開，無電流由主變壓器(7)和主變流器(8)輸入電動機變流器(12)，再經電動機變流器(12)流入牽引電動機(14)，機械能經牽引電動機轉換為發(fā)電機，發(fā)電機發(fā)出的電能經電動機輔助變流器(12)整流為直流電，直流電分為兩路:一路因有二極管(10)，不能反 向流回主變流器(8);另一路通過二極管(9)，再經輔助變流器(11)、濾波變壓器(13)、充電機(15)、電磁開關(16)為蓄電池(17)充電，并經直流開關(18)為列車輔助用電提供IlOV的直流電。
7.根據權利要求1至6任一項所述的一種高速客運專線動車組全程不設過分相的供電系統(tǒng)，其特征在于: 所述TUBl基本單元和TUB2基本單元彼此獨立，相互對稱，不設牽引變壓器，在三相高壓電網也不引起負序電流，只由電阻損耗造成電壓在輸送過程的降低。
【文檔編號】B60M3/00GK104015632SQ201410239724
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】宋玉泉, 管曉芳, 程秀明 申請人:吉林大學