一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接觸網(wǎng)、鋼軌、斷路器等構(gòu)成；中心牽引變電所連接同軸電纜；同軸電纜和接觸網(wǎng)平行架設(shè)；牽引變壓器為單相接線并按一定間隔沿同軸電纜和接觸網(wǎng)分布，其原邊繞組并接于同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間，其次邊繞組并接于接觸網(wǎng)和鋼軌之間；通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體與接觸網(wǎng)并聯(lián)，把同軸電纜外導(dǎo)體與鋼軌并聯(lián)；本發(fā)明系統(tǒng)的供電能力和電壓水平主要由同軸電纜決定，適于同軸電纜與接觸網(wǎng)各種電壓等級的匹配，有利于接觸網(wǎng)的輕型懸掛和整體品質(zhì)的提高；同軸電纜沿鐵路或地鐵隧道架設(shè)，不額外占用走廊，可減少鐵路與公用電網(wǎng)接口，節(jié)省外部電源投資，便于管理。
【專利說明】-種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，特別涉及干線鐵路運輸和城市軌 道交通的工頻單相牽引供電領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 單相系統(tǒng)所具有的結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)成本低、運用和維護方便等優(yōu)點，決定了電氣化 鐵路上普遍采用取自公用電網(wǎng)的工頻單相交流電為列車（牽引負荷）供電。為使單相的牽 引負荷在三相公用電網(wǎng)中盡可能平均分配，電氣化鐵路采用輪換相序、分相分區(qū)供電的方 案。分相分區(qū)處的相鄰供電區(qū)之間用分相絕緣器分割，形成電分相，也稱分相。這些分相卻 又制約著電氣化鐵路優(yōu)越性的良好發(fā)揮，因為分相將造成供電斷點，影響列車牽引功率的 持續(xù)發(fā)揮，又是機械上的弱點，影響系統(tǒng)可靠性。
[0003] 分相通常設(shè)在牽引變電所出口兩個供電臂的連接處和兩個牽引變電所之間的分 區(qū)所處，或者說，通常情況下平均每個牽引變電所所轄范圍內(nèi)有兩個分相。為防止電力機車 帶電通過分相發(fā)生因燃弧而燒壞接觸網(wǎng)懸掛部件，甚至導(dǎo)致相間短路等事故，隨著列車速 度的不斷升高，在司機無法手動進行退級、關(guān)輔助機組、分主斷路器、靠列車慣性駛過中性 段、再合主斷路器、合輔助機組、進級恢復(fù)牽引功率來完成過分相的情況下，人們開發(fā)了自 動過分相技術(shù)。自動過分相技術(shù)主要有地面開關(guān)自動切換過分相、車載自動過分相以及柱 上自動過分相等幾種，但仍存在開關(guān)切換中列車通過電分相的暫態(tài)電氣過程，易產(chǎn)生較大 的操作過電壓或過電流，造成牽引網(wǎng)與車載設(shè)備燒損等事故，甚至導(dǎo)致自動過分相操作失 敗，影響供電可靠性和列車安全運行。因此，分相仍然是整個牽引供電系統(tǒng)中最薄弱的環(huán) 節(jié)，是高速鐵路乃至整個電氣化鐵路牽引供電的瓶頸。
[0004] 顯然，消除分相不良影響的根本舉措是取消分相。研究表明，采用同相供電技術(shù)可 以取消變電所出口處的分相，采用新型雙邊供電技術(shù)可以取消分區(qū)所處的分相。同時也要 注意到，牽引變電所實施同相供電取消分相的同時要治理負序，治理的程度以國標為準，而 分區(qū)所實施雙邊供電的關(guān)鍵是降低由此產(chǎn)生的均衡電流，但降低到何種程度目前尚無標準 可循，即是說，能否實施雙邊供電還待研究。因此，在一條線路長度給定的情況下，如何最大 限度地延長供電臂長度，如把目前電氣化鐵路幾十公里的供電臂延長到200公里以上，也 是避免或減少分相的有效舉措。換言之，牽引變電所實施同相供電取消了其出口處的分相， 如果左右兩個供電臂的長度大于線路長度，則線路上就不再設(shè)置分相；如果牽引變電所實 施同相供電后左右兩個供電臂的長度小于線路長度，則線路上還要設(shè)置一個分相。另一個 因素是省級電網(wǎng)，如果不允許鐵路跨省用電，則鐵路跨省界處必須設(shè)置分相。
[0005] 最大限度地延長供電臂長度還有利于實現(xiàn)缺電或無電地區(qū)的鐵路電氣化，如青藏 1?原。
[0006] 本發(fā)明提出一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，就是為了最大限度地延長供電臂 長度，避免或減少分相，使交通運輸更為順暢。
[0007] 隨著材料和制造技術(shù)的進步，同軸電纜成本顯著下降，這為本專利的實施奠定了 經(jīng)濟基礎(chǔ)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，主要用于干線鐵路運輸 和城市軌道交通的工頻單相牽引供電領(lǐng)域，最大限度地延長供電臂長度，避免或減少分相， 使交通運輸更為順暢。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：一種電氣化鐵路同軸電纜供電系 統(tǒng)，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接觸網(wǎng)、鋼軌、斷路器等構(gòu)成，其中，同軸電 纜由內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)絕緣、外導(dǎo)體、外絕緣等組成，牽引變壓器為單相接線；中心牽引變電所連接 同軸電纜；同軸電纜和接觸網(wǎng)平行架設(shè)；牽引變壓器原邊繞組并接于同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和 外導(dǎo)體之間，牽引變壓器次邊繞組并接于接觸網(wǎng)和鋼軌之間，其中，連接同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的 一端和連接接觸網(wǎng)的一端為同名端；牽引變壓器按一定間隔沿同軸電纜和接觸網(wǎng)分布；通 過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體與接觸網(wǎng)并聯(lián)，把同軸電纜外導(dǎo)體與鋼軌并聯(lián)；電 氣列車在接觸網(wǎng)與鋼軌之間受電。
[0010] 中心牽引變電所SS以上歸電網(wǎng)管理，中心牽引變電所SS及其同軸電纜供電系統(tǒng) 歸鐵路管理。
[0011] 本發(fā)明的工作原理是：在接觸網(wǎng)與鋼軌之間運行的電氣列車的電力主要由其最近 的牽引變壓器供給；牽引變壓器由同軸電纜供電；同軸電纜通過中心牽引變電所從公用電 網(wǎng)取得電力；同軸電纜的電壓等級高于接觸網(wǎng)的電壓等級，供電能力更強，供電距離更長。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 一、本發(fā)明的供電能力和電壓水平主要由同軸電纜決定，因此，適于同軸電纜與接 觸網(wǎng)各種電壓等級的匹配方式。如電氣化鐵路可以選用liokv同軸電纜和27. 5kV接觸網(wǎng)； 地鐵、輕軌等城市軌道交通可以選用35kV同軸電纜和1. 1?3. 5kV接觸網(wǎng)等。
[0014] 二、本發(fā)明中同軸電纜擔(dān)負主要供電任務(wù)，各段接觸網(wǎng)主要負責(zé)本段列車的供電， 則接觸網(wǎng)平均載流量大大降低，可以選擇更細的接觸線，有利于接觸網(wǎng)的輕型懸掛和整體 品質(zhì)的提高；同時，同軸電纜供電可以有效降低軌道電位，減少對外電磁干擾。
[0015] 三、本發(fā)明所用同軸電纜可以沿鐵路或地鐵隧道架設(shè)，不像架空線那樣額外占用 走廊，易于實施；并且，與架空線相比，同軸電纜供電能力更強，供電距離更長，可以減少鐵 路與公用電網(wǎng)接口，節(jié)省外部電源投資，便于管理。
[0016] 四、本發(fā)明技術(shù)可靠，便于實施。
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 實施例
[0020] 圖1示出，本發(fā)明的一種【具體實施方式】為：一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，由 中心牽引變電所SS、同軸電纜、牽引變壓器TT和接觸網(wǎng)T、鋼軌R、斷路器等構(gòu)成，其中，同軸 電纜由內(nèi)導(dǎo)體1C、內(nèi)絕緣、外導(dǎo)體0C、外絕緣等組成，牽引變壓器為單相接線；中心牽引變 電所SS通過斷路器G經(jīng)斷路器Gi連接左供電臂的同軸電纜，經(jīng)斷路器G2連接右供電臂的 同軸電纜；同軸電纜和接觸網(wǎng)平行架設(shè)；牽引變壓器TTi原邊繞組并接于同軸電纜的內(nèi)導(dǎo) 體1C和外導(dǎo)體0C之間，設(shè)斷路器Wi，牽引變壓器次邊繞組并接于接觸網(wǎng)T和鋼軌R之間， 其中，連接同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的一端和連接接觸網(wǎng)的一端為同名端，用*標記，為便于牽引變 壓器Τ?\和接觸網(wǎng)故障切除與檢修，設(shè)置電分段Si和斷路器&以及左斷路器Κ η、右斷路器 Ki2，左斷路器Κη和右斷路器Ki2跨接于電分段Si上，列車可以不斷電通過電分段Si ;牽引變 壓器1^按一定間隔沿同軸電纜和接觸網(wǎng)分布，通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體 與接觸網(wǎng)并聯(lián)，把同軸電纜外導(dǎo)體與鋼軌并聯(lián)；電氣列車LC在接觸網(wǎng)T與鋼軌R之間受電。 牽引變壓器Τ?\間距一般在20km以上。當(dāng)牽引變壓器Τ?\間距較大時，還可以在期間設(shè)置 分區(qū)所已，以劃小分區(qū)，更便于故障切除與檢修；i = 1，2,…，^為一條供電臂上牽引變壓 器的個數(shù)。
[0021] 中心牽引變電所SS以上歸電網(wǎng)管理，中心牽引變電所SS及其同軸電纜供電系統(tǒng) 歸鐵路管理。
[0022] 本發(fā)明的工作原理是：在接觸網(wǎng)T與鋼軌R之間運行的電氣列車LC的電力主要由 其最近的牽引變壓器供給；牽引變壓器由同軸電纜供電；同軸電纜通過中心牽引變電所從 公用電網(wǎng)ABC取得電力。
[0023] 對于電氣化鐵路，中心牽引變電所SS的進線ABC可選取220kV公用電網(wǎng)作為外 部電源，同時選用110kV同軸電纜與27. 5kV接觸網(wǎng)相匹配；對于地鐵、輕軌等城市軌道交 通，中心牽引變電所SS的進線ABC可選取110kV或220kV公用電網(wǎng)作為外部電源，同時選 用35kV同軸電纜與1. 1?3. 5kV接觸網(wǎng)相匹配。為了增強供電可靠性，可以考慮同軸電纜 100%備用方式，或者兩路同軸電纜并聯(lián)工作，只在檢修或故障時退出一路，或一路中的局 部。
【權(quán)利要求】
1. 一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接 觸網(wǎng)、鋼軌、斷路器等構(gòu)成，其中，同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)絕緣、外導(dǎo)體、外絕緣等組成，牽引 變壓器為單相接線，其特征在于：中心牽引變電所連接同軸電纜；同軸電纜和接觸網(wǎng)平行 架設(shè)；牽引變壓器原邊繞組并接于同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間，牽引變壓器次邊繞組 并接于接觸網(wǎng)和鋼軌之間，其中，連接同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的一端和連接接觸網(wǎng)的一端為同名 端；牽引變壓器按一定間隔沿同軸電纜和接觸網(wǎng)分布；通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜 內(nèi)導(dǎo)體與接觸網(wǎng)并聯(lián)，把同軸電纜外導(dǎo)體與鋼軌并聯(lián)；電氣列車在接觸網(wǎng)與鋼軌之間受電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，其特征在于：同軸電纜 的電壓等級高于接觸網(wǎng)的電壓等級。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，其特征在于,接觸網(wǎng)T設(shè) 置電分段Si和斷路器&以及左斷路器Κ η、右斷路器Ki2,左斷路器Kil和右斷路器Ki2跨 接于電分段Si上。
4. 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統(tǒng)，其特征在于：牽引變壓器 TTi間距一般在20km以上；當(dāng)牽引變壓器TTi間距較大時，可在期間設(shè)置分區(qū)所Pi，以劃小 分區(qū)，更便于故障切除與檢修；i = 1，2,…，η，η為一條供電臂上牽引變壓器的個數(shù)。
【文檔編號】B60M3/00GK104057842SQ201410271250
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】李群湛, 易東, 吳積欽, 李亞楠, 范紅靜, 趙元哲 申請人:西南交通大學(xué)