全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路供電系統(tǒng)，由外部和內(nèi)部供電系統(tǒng)組成。外部供電是將單相供電改為雙相供電，單相a和單相13經(jīng)雙相受電弓左右兩臂的接觸器。'和e'輸入車內(nèi)供電系統(tǒng)。內(nèi)部供電是當(dāng)雙相受電弓T1升起，雙相受電弓T2降下時(shí)，單相a給動(dòng)車組供電，單相P為蓄電池充電；當(dāng)12升起，T1降下時(shí)，單相a為蓄電池供電，單相P給動(dòng)車組供電。當(dāng)雙相受電弓T1和T2都降下時(shí)，無(wú)外部供電的條件下，蓄電池為動(dòng)車組供電。在運(yùn)行的多個(gè)區(qū)段間歇地不設(shè)供電網(wǎng)，不設(shè)過分相的中性段，無(wú)需供電網(wǎng)的機(jī)械支撐，動(dòng)車組也能正常運(yùn)行。
【專利說明】全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路電網(wǎng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]牽引供電系統(tǒng)是保證高速列車安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的動(dòng)力源，擔(dān)負(fù)著向高速動(dòng)車組穩(wěn)定、持續(xù)、可靠的供電，是電氣化鐵路的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。本發(fā)明涉及電氣化鐵路全程無(wú)負(fù)序且間歇無(wú)接觸網(wǎng)的供電系統(tǒng)，特別適用于高速鐵路全程無(wú)負(fù)序、間歇不設(shè)接觸供電網(wǎng)的支撐供電系統(tǒng)，是電氣化鐵路電網(wǎng)節(jié)材、安全、可靠性好的重要?jiǎng)?chuàng)新。

【背景技術(shù)】
[0002]電氣化鐵路是以電能作為列車的動(dòng)力源，專門供給動(dòng)車組外部供電和內(nèi)部供電系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)有電氣化高速鐵路的外部供電系統(tǒng)主要由牽引變電所組成，在一條電氣化鐵路的沿線設(shè)有多個(gè)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(shè)備為牽引變壓器，牽引變壓器是將發(fā)電廠發(fā)出的三相電升壓或?qū)⒐萌喔邏弘娊祲簽镮1KV(高速電氣鐵路為220KV)，再變換為27.5KV(額定電壓25KV)單相工頻交流電，分別為鐵路上下行兩路單相接觸網(wǎng)供電。由于單相供電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建設(shè)成本低、運(yùn)用和維護(hù)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，如圖6所示。供電部門的電力系統(tǒng)則希望鐵路系統(tǒng)從電網(wǎng)三相平衡對(duì)稱取電，以避免電網(wǎng)中三相不平衡引起負(fù)序電流。由于每個(gè)供電區(qū)段的相位不同，段與段之間為中性段，因此電氣化鐵路就需采用相序輪換、分段分相的供電方案，在鐵路沿線每20 - 25km作為一個(gè)供電區(qū)段，每個(gè)區(qū)段依次分別由電網(wǎng)的不同相供電，這種分相供電、輪流換相的方式形成了電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的電力過分相結(jié)構(gòu)。由于分相的三相電網(wǎng)的不平衡引起大量負(fù)序電流，負(fù)序電流會(huì)在電網(wǎng)中形成電壓諧波、閃變、非線性等，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量、降低功率因素，致使電網(wǎng)的線路損耗增加，變壓器效率降低、電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生附加振動(dòng)、發(fā)電機(jī)出力不足、電機(jī)局部發(fā)熱等，嚴(yán)重時(shí)以致影響保護(hù)的正常進(jìn)行，甚至對(duì)電力系統(tǒng)引起巨大危害。為了避免電網(wǎng)的負(fù)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(gè)供電區(qū)段，各個(gè)區(qū)段依次分別由電網(wǎng)的不同相供電，就形成了電氣化線路牽引供電系統(tǒng)的中性過分相結(jié)構(gòu)。過分相結(jié)構(gòu)為主斷路器或分相絕緣器。
[0004]I)過分相時(shí)需設(shè)置主斷路器，斷開主斷路器開關(guān)Ks，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(yùn)行費(fèi)用，又影響列車的運(yùn)行速度。而且切換頻繁會(huì)造成過電壓，影響列車的電器設(shè)備，在切換過程中，還可能出現(xiàn)鐵磁諧振現(xiàn)象，影響自動(dòng)過分相的可靠性。
[0005]2)過分相時(shí)需配置分相絕緣器Ms，分相絕緣器Ms —般由三塊相同的玻璃鋼絕緣件組成，每塊玻璃鋼絕緣件長(zhǎng)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(zhǎng)度是以列車升雙弓時(shí)不致短接不同相位為限，列車通過中性區(qū)域時(shí)必須不帶電滑過，所以中性區(qū)域不能設(shè)置太長(zhǎng)，以便越區(qū)供電，如圖8所示。
[0006]為了解決過分相和在高壓電網(wǎng)中引起負(fù)序的問題，本發(fā)明人首先針對(duì)CRH3型和CRH2型動(dòng)車組，申請(qǐng)了發(fā)明專利(201410182358.0)。隨后，又針對(duì)CRHl型和CRH5型動(dòng)車組，申請(qǐng)了發(fā)明專利(201410239724.1)。但是，為了支撐牽引供電網(wǎng)的全部負(fù)荷，必須設(shè)置復(fù)雜的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)。單相供電網(wǎng)的機(jī)械支撐，是由多個(gè)錨段排列而成，錨段與錨段之間由承力索連接，錨段支柱用于承受接觸供電網(wǎng)的全部重量，并將供電網(wǎng)導(dǎo)線固定在設(shè)定的位置和高度。每一錨段包括下錨補(bǔ)償裝置、多個(gè)腕臂定位裝置、電連接裝置、吊弦裝置、中心錨段結(jié)構(gòu)及線岔裝置:下錨補(bǔ)償裝置設(shè)置在每一錨段的兩端，安裝在錨段支柱上部，連接在接觸網(wǎng)每一跨的承力索與接觸線兩端，自動(dòng)調(diào)節(jié)承力索與接觸線的馳度并保證線索的張力；每一錨段設(shè)置有多個(gè)腕臂定位裝置和吊弦裝置，每一錨段相鄰兩個(gè)腕臂定位裝置的間距為35 — 45m，腕臂定位裝置安裝在錨段支柱的上部，用于支持吊弦，并將接觸線、承力索吊弦定位在設(shè)計(jì)的空間范圍內(nèi)，將吊弦的負(fù)荷傳遞到支柱上，兩個(gè)相鄰錨段的銜接部分稱為錨段關(guān)節(jié)，其基本要求是能使電氣化列車的受電弓平滑地從一個(gè)錨段過渡到另一錨段，且接觸良好，取流正常；每一錨段相鄰兩個(gè)吊弦裝置的間距為7.5 — 8.5m,吊弦裝置安裝于承力索與接觸線之間，承力索或接觸線端頭與支柱的連接稱為線索的下錨，并將接觸線的重量傳遞給承力索，增加接觸線的懸掛點(diǎn)，可改善電氣化列車受電弓的取流質(zhì)量；線岔設(shè)置在下錨補(bǔ)償裝置與中心錨結(jié)裝置之間，并位于電氣化鐵路軌道道岔上方的兩條接觸線之間，保證受電弓安全平滑地由一條接觸線過渡至另一條接觸線，并使兩接觸線在始觸點(diǎn)基本等高，達(dá)到轉(zhuǎn)換目的；中心錨結(jié)裝置設(shè)置在每一錨段中間位置，在兩端有補(bǔ)償?shù)慕佑|網(wǎng)錨段中必須在錨段中心位置加以固定，接觸線是通過中心錨結(jié)線夾，輔助繩固定到承力索上，其作用是防止吊弦向任一方串動(dòng)，保證線索張力均勻，提高弓網(wǎng)接觸關(guān)系，用于防止接觸網(wǎng)線索斷線并將斷線后接觸網(wǎng)的破壞控制在一定范圍；電連接裝置設(shè)置在下錨補(bǔ)償裝置的內(nèi)側(cè)，位于下錨補(bǔ)償裝置與中心錨結(jié)裝置之間，用于將接觸線各分段供電間的電路連接起來(lái)，保證電路的暢通；支持裝置，由腕臂、拉桿(或壓管)和絕緣子組成，用于吊弦支撐接觸網(wǎng)全部設(shè)備并將負(fù)荷傳給支柱；定位裝置包括定位管、定位器和支持器，用于將接觸線固定在距線路中心的規(guī)定位置上，使接觸線不超過受電弓允許工作范圍并使受電弓磨耗均勻；接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索、補(bǔ)償器等，用于將電能傳送給動(dòng)車組的電力系統(tǒng)；分段絕緣器或分區(qū)絕緣器，是配合隔離開關(guān)，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)的電分段；分相絕緣器是用在牽引變電所接觸網(wǎng)饋送不同相位電源時(shí)，接觸網(wǎng)需要分相供電的電分相處，一般設(shè)在牽引變電所、分區(qū)亭、開閉所接觸網(wǎng)的分界點(diǎn)處，它既承受接觸網(wǎng)設(shè)備上不同相位的電壓，又起機(jī)械連接作用。
[0007]由上可知，本發(fā)明人已申請(qǐng)的專利(201410182358.0)和(201410239724.1)，雖然解決了相應(yīng)的動(dòng)車組全程無(wú)需過中性段，也不引起負(fù)序電流。但是，擬簡(jiǎn)化和節(jié)省供電網(wǎng)的支撐結(jié)構(gòu)還必須有新的重要?jiǎng)?chuàng)新，才能解決的問題。本發(fā)明的主要宗旨是既要解決全程無(wú)負(fù)序，又要解決間歇無(wú)接觸網(wǎng)的節(jié)材簡(jiǎn)化電氣化鐵路電網(wǎng)系統(tǒng)的新型結(jié)構(gòu)，已勢(shì)在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本專利的
【發(fā)明內(nèi)容】
，主要由外部供電、內(nèi)部供電和由外部輸入內(nèi)部供電系統(tǒng)組成。
[0009]其外部供電系統(tǒng)是在鐵路的上行和下行線分別有一路相互平行、彼此對(duì)稱的設(shè)施，而且兩路設(shè)施相同。都是在一列錨段支柱的上部設(shè)有多個(gè)腕臂定位裝置，在每個(gè)腕臂定位裝置固定兩條相互平行的承力索，每條承力索與吊弦的一端固定相連，吊弦的另一端與供電接觸導(dǎo)線連接。兩條承力索、兩條吊弦、兩條供電接觸導(dǎo)線之間都彼此平行，互相絕緣，絕不能短路。吊弦裝置是設(shè)在承力索與供電接觸導(dǎo)線之間，并將供電接觸導(dǎo)線的全部負(fù)荷傳遞給承力索，通過承力索傳給錨段支柱。錨段腕臂間相鄰兩個(gè)定位裝置的間距為35 -45m，每一錨段相鄰兩個(gè)吊弦裝置的間距為7.5 — 8.5m。由專用A、B、C三相高壓110KV(高速列車為220KV)輸入牽引變電所變壓器S的原邊，由牽引變壓器S的副邊輸出α和β兩路27.5KV(額定電壓25KV)單相電，α和β兩路單相電分別與兩路單相接觸導(dǎo)線連接。
[0010]在CRHl型、CRH2型、CRH3型或CRH5型8廂動(dòng)車組的車頂上方設(shè)有雙相受電弓Tl和Τ2，雙相受電弓的左臂La和右臂Ra的上端設(shè)有滑動(dòng)接觸器α '和β '，由牽引變壓器副邊輸出的單相α和單相β兩路電，經(jīng)滑動(dòng)接觸器α '和β '與雙相切斷開關(guān)Kla、Kl β或Κ2β、Κ2α連接輸入內(nèi)部供電系統(tǒng)。
[0011]將任一 8廂動(dòng)車組的動(dòng)力供電、輔助供電設(shè)為基本單元TUBl，將任一動(dòng)車組車載蓄電池設(shè)為基本單TUB2。當(dāng)需要雙相受電弓Tl升起時(shí)，先斷開雙相切斷開關(guān)Κ2α和Κ2 β，接通雙相切斷開關(guān)Kla和Κ?β。雙相切斷開關(guān)Kla的α相便承擔(dān)動(dòng)力、輔助基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關(guān)Kl β的β相便承擔(dān)車載蓄電池基本單元TUB2的供電。當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行至> L11行程區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Tl升起，Τ2降下，雙相受電弓Tl左臂的滑動(dòng)接觸器α，與動(dòng)車組的輔助供電、動(dòng)力供電TUBl相連，雙相受電弓Tl右臂的滑動(dòng)接觸器β ,與車載蓄電池TUB2相連；當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行至> L12行程區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Τ2升起，Tl降下，雙相受電弓Τ2左臂的滑動(dòng)接觸器α，與車載蓄電池TUB2相連，雙相受電弓Τ2的右臂滑動(dòng)接觸器β ,與動(dòng)車組的輔助供電、動(dòng)力供電TUBl相連。由于三相高壓電網(wǎng)Α、B、C是從α單相與β單相間歇的獨(dú)立取電，α單相和β單相便能自動(dòng)的對(duì)稱調(diào)節(jié)，因此，在兩條單相供電線路不設(shè)過分相中性段，在三相高壓電網(wǎng)中也不會(huì)引起負(fù)序電流。
[0012]當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行進(jìn)入L12、L22或L32區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Tl和T2都降下，動(dòng)車組在L12的運(yùn)行全靠在L11所存儲(chǔ)的電能，在L22的運(yùn)行全靠在L21所存儲(chǔ)的電能，在L32的運(yùn)行全靠在L31所存儲(chǔ)的電能，如此便無(wú)需設(shè)置供電接觸網(wǎng)，可由車載蓄電池供電，保持動(dòng)車組的運(yùn)行，當(dāng)然也不需要設(shè)置供電網(wǎng)的支撐結(jié)構(gòu)。便實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明專利的宗旨。
[0013]在所有L12、L22或L32等區(qū)段都不設(shè)牽引供電網(wǎng)，這就在線路設(shè)計(jì)時(shí)能夠有意識(shí)地將隧道、高架橋、站場(chǎng)，以及涵洞等避開，即這就在線路設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)地不把隧道、高架橋、站場(chǎng)，以及涵洞等設(shè)在L12、L22或L32等的區(qū)段。能在鐵路的建設(shè)中節(jié)省許多牽引變壓器，在供電網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)中節(jié)省許多材料、加工零部件和維修費(fèi)用，并增加了鐵路的安全性。
[0014]如側(cè)視圖圖3所示，將牽引變壓器輸出的上下行單相α或單相β的受電弓改進(jìn)為雙相受電弓，在雙相受電弓左右兩臂的上端分別設(shè)置接觸器α '和β '，接觸器為凹型結(jié)構(gòu)，而且分別與兩路單相供電網(wǎng)的單相α和單相β有良好的滑動(dòng)接觸，受電弓左右兩臂彼此由絕緣器Ml和M2實(shí)現(xiàn)良好的絕緣。將原有的單相接觸受電弓改設(shè)為雙相接觸受電弓，這比只在受電弓中間設(shè)置一個(gè)單相接觸器的接觸受電，具有機(jī)械傳遞穩(wěn)順，電能傳輸更加可靠和穩(wěn)定。
[0015]在α和β兩路單相電的接觸供電導(dǎo)線始端和末端設(shè)有200 Ω?1800 Ω的大電流降壓電阻Ra和Re。當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行到與接觸供電網(wǎng)接觸或離開接觸供電網(wǎng)的瞬間時(shí)，由于大電流電阻使電壓連續(xù)降低或增高，不致因電壓的瞬間增大和減小，產(chǎn)生電流火花。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]1.在錨段支柱的上方，固定有腕臂，在腕臂上固定兩條互相絕緣，彼此平行的承力索，每條承力索與吊弦的上端相連，在吊弦的下端與供電接觸線相連。在兩條吊弦、兩條供電接觸線互相平行，彼此絕緣。兩路接觸線分別與牽引變壓器輸出的兩路單相α和單相β電連接。兩路單相α和單相β分別與雙相受電弓的滑動(dòng)接觸器α '和β '滑動(dòng)接觸，通過雙相切斷開關(guān)Kla和Κ?β或Κ2α和Κ2 β輸入動(dòng)車組內(nèi)部的輔助供電、動(dòng)力供電系統(tǒng)和車載蓄電池。由于單相α和單相β分別為基本單元TUBl和TUB2供電，而TUBl和TUB2為互相獨(dú)立，彼此交叉對(duì)稱，所以，不設(shè)中性段，在三相高壓電Α、B、C也不引起負(fù)序電流。
[0018]2.在雙相受電弓Tl和Τ2都降下的運(yùn)行里程中，車載蓄電池所儲(chǔ)存的電能足以供給動(dòng)車組動(dòng)力供電和輔助供電。因此，不需要由牽引變壓器輸出端的單相α和單相β接觸網(wǎng)供電，不但不需要設(shè)中性段，也不需要設(shè)置供電網(wǎng)的支撐結(jié)構(gòu)。
[0019]3.把原有的單相受電弓改為雙相受電弓，由于受電弓的a '和β '與兩路單相供電的α和β滑動(dòng)接觸，單相α和單相β兩路電互相平行，彼此絕緣，增加了受電弓滑動(dòng)接觸的機(jī)械平順性、電能傳輸質(zhì)量和供電的可靠性。
[0020]4.在每一行程段兩端的α和β接觸線都設(shè)有200 Ω?1800 Ω大電流降壓電阻Ra和R0，在雙相受電弓瞬時(shí)與α和β斷開供電網(wǎng)或接觸供電時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生斷開或斷接火花。
[0021]5.當(dāng)雙相受電弓Tl升起，雙相受電弓Τ2降下時(shí)，雙相受電弓的左臂與單相電a接觸，雙相受電弓的右臂與單相電β接觸。當(dāng)Tl降下，Τ2升起時(shí)，雙相受電弓的左臂與單相電β接觸，雙相受電弓的右臂與單相電α接觸。這種交替的接觸供電方式，可增加在三相高壓A、B、C取電的對(duì)稱性。
[0022]6.由于在部分行程區(qū)段中插入了無(wú)供電網(wǎng)支撐設(shè)施，故可將隧道、高架橋、涵洞、道岔，以及站場(chǎng)等區(qū)段和場(chǎng)所設(shè)在這些區(qū)段，便顯著地節(jié)省了施工費(fèi)用，增加了行車的安全性,簡(jiǎn)化了空間供電網(wǎng)的復(fù)雜性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的正視圖；
[0024]圖2為圖1的仰視圖；
[0025]圖3(a)為圖1的B1-B1側(cè)視圖，圖3 (b)為圖1的B2 — B2側(cè)視圖；
[0026]圖4為四種不同車型8廂動(dòng)車組排列順序和雙相受電弓設(shè)置位置的示意圖；
[0027]圖4 (a)為CRHl型動(dòng)車編組示意圖；
[0028]圖4 (b)為CRH2型動(dòng)車編組示意圖；
[0029]圖4 (C)為CRH3型動(dòng)車編組示意圖；
[0030]圖4 (d)為CRH5型動(dòng)車編組示意圖；
[0031]圖5為8廂動(dòng)車組動(dòng)力供電、輔助供電的負(fù)載和車載蓄電池的示意圖；
[0032]圖6為現(xiàn)有電氣化鐵路外部單相供電示意圖；
[0033]圖7為現(xiàn)有設(shè)置隔尚開關(guān)過分相的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖8為現(xiàn)有設(shè)置分相絕緣器過分相的結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖中:G為發(fā)電機(jī)；TM1為升壓變壓器，TM2為降壓變壓器；A、B、C為三相高壓專用電網(wǎng)；s為牽引變壓器；KS為分相隔離開關(guān)；MS為絕緣器；D為動(dòng)車；T1、Τ2為雙相受電弓；Kla為動(dòng)車組動(dòng)力和輔助供電的雙相切斷開關(guān)，Kl β為車載蓄電池供電的切斷開關(guān);M為牽引電動(dòng)機(jī)；當(dāng)行程L12區(qū)段時(shí)，為無(wú)電網(wǎng)供電的區(qū)段，受電弓Tl和T2都降下，蓄電池給動(dòng)車組動(dòng)力和輔助供電；Ra和Re為大電流降壓電阻；R為軌道；。和為左臂La和右臂Ra上端的滑動(dòng)接觸器；ΜρΜ2為左臂La和右臂Ra間的絕緣器。
[0036]1、供電接觸導(dǎo)線，2、錨段支柱，3、腕臂定位裝置，4、承力索，5、吊弦。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0038]如圖1所示，圖1為線路外部供電的正視圖，包括錨段支柱，設(shè)在錨段支柱的上部固定有腕臂，在腕臂上固定設(shè)有兩條平行承力索，承力索之間的距離是1.94m,吊弦是設(shè)在承力索與接觸導(dǎo)線之間，兩條平行吊弦的上端與兩條承力索相連，兩條吊弦的下端與兩條接觸導(dǎo)線相連，兩條平行接觸導(dǎo)線與牽引變壓器S的副邊輸出的兩路單相α和單相β的供電線相連。在鐵路的上行和下行設(shè)有兩路如圖1所示的彼此對(duì)稱的線路結(jié)構(gòu)，每一列錨段支柱2的上部，都設(shè)有腕臂定位裝置3，在腕臂定位裝置3上設(shè)有兩條相互平行的承力索4，在承力索4和單相供電接觸導(dǎo)線I之間設(shè)有吊弦5，每一錨段相鄰兩個(gè)腕臂定位裝置3的間距為35 - 45m,每一錨段相鄰兩個(gè)吊弦裝置5的間距為7.5 — 8.5m,每一腕臂定位裝置3上的兩條吊弦平行間距不小于1.94m。吊弦裝置5將供電接觸導(dǎo)線I的重量傳遞給承力索4，承力索4將供電接觸導(dǎo)線I的全部設(shè)備負(fù)荷傳給錨段支柱2。圖2為圖1的仰視圖，由專用A、B、C三相高壓110KV (高速列車為220KV)輸入牽引變電所變壓器S的原邊，由牽引變壓器S的副邊輸出α和β兩路27.5KV(額定電壓25KV)單相電，單相α和單相β與兩路供電接觸導(dǎo)線I連接。在α和β兩路單相接觸供電導(dǎo)線的始端和末端設(shè)有200 Ω?1800 Ω的大電流降壓電阻Ra和Re。圖1的側(cè)視圖如圖3所示，Tl和Τ2是設(shè)在動(dòng)車組相應(yīng)車頂上的雙相受電弓，在雙相受電弓左臂La和右臂Ra的上端設(shè)有接觸器a '和β'，接觸器a'和β'與兩路單相供電導(dǎo)線有良好的滑動(dòng)接觸，雙相受電弓左臂La和右臂Ra之間設(shè)有絕緣器札和^，雙相受電弓的左臂La右臂Ra的間距不小于1.94m。由接觸器α '和β'經(jīng)雙相受電弓的左臂La和右臂Ra傳至動(dòng)車組內(nèi)部的供電系統(tǒng)，左臂La和右臂Ra的接觸器α '和β '的跨距不小于1.95m, α '和β '與供電單相電α和β良好滑動(dòng)接觸，在左臂La和右臂Ra各設(shè)有一個(gè)接觸器α '和β '，比只在受電弓中間設(shè)置一個(gè)單相接觸器具有機(jī)械接觸穩(wěn)順，減少弓網(wǎng)接觸之間的磨損量，電能傳輸更加可靠，而且供電質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)雙相受電弓Tl升起時(shí)，雙相受電弓的滑動(dòng)接觸器α /與單相α供電線接觸，受電弓的滑動(dòng)接觸器β ,與單相β供電線接觸。當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行到L12、L22或L32等區(qū)段都不設(shè)牽引供電網(wǎng)，雙相受電弓Tl和T2都降下，由于在兩路單相供電導(dǎo)線的始端和末端都設(shè)有200 Ω?1800 Ω的大電流降壓電阻Ra和Re，不會(huì)因瞬時(shí)斷開，發(fā)生斷路火花、鐵磁諧振現(xiàn)象。
[0039]雙相受電弓Tl升起T2必須降下，Tl降下T2必須升起。當(dāng)任一個(gè)雙相受電弓升起時(shí)，兩路單相供電線a和β，經(jīng)受電弓的左臂La的接觸器α '和右臂Ra的接觸器β '，輸入動(dòng)車組的內(nèi)部供電系統(tǒng)。
[0040]中國(guó)目前的高速電氣化列車共有四種車型，均為8廂動(dòng)車組，原設(shè)在動(dòng)車組不同車頂上方的單相受電弓，本專利改進(jìn)為雙相受電弓。如圖4(a)所示，CRHl型8廂動(dòng)車組的雙相受電弓是設(shè)在2拖、7拖的車頂上方；如圖4(b)所示，CRH2型8廂動(dòng)車組的雙相受電弓是設(shè)在4拖、6動(dòng)的車頂上方；如圖4(c)所示，CRH3型8廂動(dòng)車組的雙相受電弓是設(shè)在的2拖、7拖的車頂上方；如圖4(d)所示，CRH5型8廂動(dòng)車組的雙相受電弓是設(shè)在3拖、6拖的車頂上方。雙相受電弓Tl升起時(shí)，T2必須降下，或者雙相受電弓Tl降下時(shí)，T2必須升起。由牽引變壓器S副邊輸出的兩路單相α和單相β電，通過雙相受電弓左臂La和右臂Ra上端的滑動(dòng)接觸器α '和β '，并經(jīng)雙相切斷開關(guān)Kl或Κ2輸入到動(dòng)車組內(nèi)部。
[0041]圖5為8廂動(dòng)車組的內(nèi)部供電線路結(jié)構(gòu)，單相α和單相β兩路供電線，由接觸器α /和β '經(jīng)雙相受電弓的左臂La和右臂Ra傳至動(dòng)車組內(nèi)部的供電系統(tǒng)，α單相電和β單相電與雙相切斷開關(guān)Kla和Κ?β相連，或與Κ2α和Κ2 β相連。當(dāng)運(yùn)行至彡L11區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Tl升起，Τ2降下，雙相切斷開關(guān)Kla與動(dòng)車組的牽引供電和輔助供電的負(fù)載的基本單元TUBl相連，雙相切斷開關(guān)Kl β與車載蓄電池的基本單元TUB2相連。TUBl和TUB2互相獨(dú)立、彼此又交替接觸，增加了由三相高壓電網(wǎng)A、B、C取電的對(duì)稱性。因此，在牽引供電區(qū)段L11的α相和β相兩路電線不設(shè)過分相中性段，在A、B、C三相專用高壓電網(wǎng)也不會(huì)引起負(fù)序電流。當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行完成L11區(qū)段進(jìn)入L12區(qū)段時(shí)，車載蓄電池在L11區(qū)段所儲(chǔ)存的能量足以供給動(dòng)車組在L12區(qū)段所需的動(dòng)力供電和輔助供電。雙相受電弓T2和Tl都降下，動(dòng)車組在無(wú)供電網(wǎng)的條件下，僅靠車載蓄電池供電，能繼續(xù)運(yùn)行，在A、B、C三相專用高壓電網(wǎng)也不會(huì)引起負(fù)序電流。當(dāng)動(dòng)車組繼續(xù)運(yùn)行完成行程L21時(shí)，車載蓄電池在L21區(qū)段所儲(chǔ)存的能量完全能夠供給在L22區(qū)段所需要的能量。雙相受電弓T2降下，Tl升起時(shí)，斷開雙相切斷開關(guān)Κ2α和Κ2β，Κ1α與車載蓄電池用于動(dòng)力和輔助供電。當(dāng)動(dòng)車組進(jìn)入L31區(qū)段時(shí)，雙相受電弓與TUBl接通，動(dòng)車組又重新進(jìn)入下一個(gè)區(qū)段。
[0042]結(jié)合本發(fā)明的外部供電和內(nèi)部供電，可以得知:當(dāng)雙相受電弓由L11區(qū)段進(jìn)入L12區(qū)段時(shí)，由于在L11區(qū)段的始端和末端設(shè)有大電流降壓電阻Ra和Re，不會(huì)因瞬時(shí)斷路引起斷路火花及鐵磁諧振，當(dāng)由L22區(qū)段進(jìn)入下一個(gè)L31區(qū)段時(shí)，不會(huì)因瞬時(shí)短接引起短路火花及鐵磁諧振。因在α單相和β單相分別交替從三相專用高壓電網(wǎng)A、B、C取電，增加取電的對(duì)稱性；因此，在A、B、C三相專用高壓電網(wǎng)也不會(huì)引起負(fù)序電流。在所有的L12、L22和L32區(qū)段，動(dòng)車組在無(wú)單相a和單相β的供電網(wǎng)條件下，只靠車載蓄電池便能承擔(dān)動(dòng)車組的動(dòng)力供電和輔助供電的全部電能，也無(wú)需錨段、腕臂和吊弦等支撐結(jié)構(gòu)。這便可將隧道、橋架和站場(chǎng)設(shè)置在無(wú)供電網(wǎng)的區(qū)段，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了鐵路的建設(shè)，增加了安全性。
[0043]對(duì)于將如圖4所示的4種不同類型的8廂動(dòng)車組，重組為16廂動(dòng)車編組的結(jié)構(gòu)方式如下:只要將相同類型8廂動(dòng)車組之間設(shè)置斷路器開關(guān)K，同時(shí)進(jìn)行可靠的機(jī)械連接，雙相受電弓Tl設(shè)在一列動(dòng)車組車頂?shù)纳戏?雙相受電弓Τ2設(shè)在另一列動(dòng)車組車頂?shù)纳戏?便可實(shí)現(xiàn)16廂重組動(dòng)車組的內(nèi)部供電、動(dòng)力供電和車載蓄電池的充電結(jié)構(gòu)。將每一重組的16廂動(dòng)車組的8廂車組設(shè)置為基本單元TUB1，將車載蓄電池的另外8廂車組設(shè)置為基本單元TUB2?；締卧猅UBl所需的牽引能量和輔助能量比8廂動(dòng)車組增加一倍，車載蓄電池TUB2的充電能量比8廂動(dòng)車組的充電能量增加一倍。便可組成所有L1區(qū)段全程無(wú)負(fù)序，所有L2區(qū)段全程不設(shè)牽引供電網(wǎng)的16廂重組結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路供電系統(tǒng)，主要由外部供電、內(nèi)部供電和由外部供電輸入內(nèi)部供電的三部分供電系統(tǒng)組成，其特征在于: 其外部供電系統(tǒng)是在鐵路的上行和下行線分別有一路相互平行、彼此對(duì)稱的設(shè)施，而且兩路設(shè)施相同，都以在一列錨段支柱的上部設(shè)有多個(gè)腕臂定位裝置，在每個(gè)腕臂定位裝置固定兩條相互平行的承力索，每條承力索與吊弦的一端固定相連，吊弦的另一端與供電接觸導(dǎo)線連接，兩條承力索、兩條吊弦、兩條供電接觸導(dǎo)線之間都彼此平行，互相絕緣，絕不能短路，吊弦裝置是設(shè)在承力索與供電接觸導(dǎo)線之間，并將供電接觸導(dǎo)線的全部負(fù)荷傳遞給承力索，通過承力索傳給錨段支柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路供電系統(tǒng)，其特正在于: 在CRHl型、CRH2型、CRH3型或CRH5型8廂動(dòng)車組的車頂上方設(shè)有雙相受電弓Tl和T2，雙相受電弓的左臂La和右臂Ra的上端設(shè)有滑動(dòng)接觸器α '和β '，由牽引變壓器的副邊的單相α和單相β兩路電經(jīng)滑動(dòng)接觸器α '和β '與雙相切斷開關(guān)Kla、Kl β或Κ2β、Κ2α連接輸入內(nèi)部供電系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路供電系統(tǒng)，其特征在于: 將任一 8廂動(dòng)車組的動(dòng)力供電、輔助供電設(shè)為基本單元TUB1，將任一動(dòng)車組車載蓄電池設(shè)為基本單TUB2，當(dāng)需要雙臂受電弓Tl升起時(shí)，先斷開雙相切斷開關(guān)Κ2 α和Κ2 β，接通雙相切斷開關(guān)Kla和Κ?β，雙相切斷開關(guān)Kla的α相便承擔(dān)動(dòng)力供電、輔助供電基本單元TUBl的供電，雙相切斷開關(guān)Kl β的β相便承擔(dān)車載蓄電池基本單元TUB2的供電，當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行至> L11行程區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Tl升起，Τ2降下，雙相受電弓Tl左臂的滑動(dòng)接觸器α，與動(dòng)車組的輔助供電、動(dòng)力供電TUBl相連，雙相受電弓Tl右臂的滑動(dòng)接觸器β ,與車載蓄電池TUB2相連；當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行至> L21行程區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Τ2升起，Tl降下，雙相受電弓Τ2左臂的滑動(dòng)接觸器α，與車載蓄電池TUB2相連，雙相受電弓Τ2的右臂滑動(dòng)接觸器β '與動(dòng)車組的輔助供電、動(dòng)力供電TUBl相連，由于，α單相和β單相是間歇的由三相高壓電網(wǎng)中獨(dú)立取電，α單相和β單相便能自動(dòng)的對(duì)稱調(diào)節(jié)，因此，在兩條單相供電線路不設(shè)過分相中性段，在三相高壓電網(wǎng)中也不會(huì)引起負(fù)序電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于: 當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行進(jìn)入L12、L22或L32區(qū)段時(shí)，雙相受電弓Tl和T2都降下時(shí)，動(dòng)車組在L12的運(yùn)行全靠在L11所存儲(chǔ)的電能，在L22的運(yùn)行全靠在L21所存儲(chǔ)的電能，在L32的運(yùn)行全靠在L31所存儲(chǔ)的電能，如此便無(wú)需設(shè)置供電接觸網(wǎng)，或由車載蓄電池供電，保持動(dòng)車組的運(yùn)行，或不需要設(shè)置供電網(wǎng)的支撐結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種全程無(wú)負(fù)序間歇無(wú)供電網(wǎng)的電氣化鐵路電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:在所有L12、L22或L32區(qū)段都沒有牽引供電網(wǎng)，在線路設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)地不把隧道、高架橋、站場(chǎng)，以及涵洞等設(shè)在L12、L22或L32的區(qū)段。
【文檔編號(hào)】B60L5/18GK104210385SQ201410409606
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】宋玉泉, 管曉芳 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)