本发明专利技术公开了一种高速客运专线全程无负序供电系统。其主要内容是将外部专用单相供电网改为双相供电网。将单相受电弓改为双相受电弓，把内部受电分为TUB1和TUB2两个完全独立、互相对称的基本单元分别为内部的动力和辅助供电。特别适用于CRH3型和CRH2型8厢编组的动车组。同样适用于CRH3型16厢重组、CRH2型16厢重组的动车组。由于该发明专利技术无需设置过分相的主断路器或过分相的中性段，因此，在供电网线路无需设置过分相结构，在三相高压供电网也不引起负序电流。
【技术实现步骤摘要】
高速客运专线全程无负序供电系统
: 高速客运列车专线供电系统是保证高速列车安全、稳定、高效运营的动力源，担负着由供电网安全取电和向动车组提供稳定、持续、可靠的供电任务，是高速线路的重要基础设施之一。本专利技术涉及一种高速列车的牵引供电系统，特别适用于CRH3型及CRH2型动车组的弓网供电系统。
技术介绍
: 电气化高速铁路的供电系统由外部供电系统和内部供电系统两大部分组成。 外部供电系统:由发电厂输出的电压经升压变压或由三相高压公用电网经降压变压，变换为铁路专用A、B、C三相高压(普通电气铁路为110KV，高速电气铁路为220KV)电，然后输至牵引变电所变压器，再转换为27.5KV(额定电压25KV)的两路单相工频交流电，分别给铁路上行和下行接触网供电，如图5所示。已有铁路专用外部供电系统的主要组成为牵引变电所，一条电气化铁路沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离约为40?50km，牵引变电所的核心设备为牵引变压器。由于单相供电系统结构简单、建设成本低、运用和维护方便。所以铁路部门希望电气化列车采用单相工频交流供电，供电部门的电力系统希望铁路部门从电网三相平衡对称取电，以避免专用高压电网中三相不平衡，三相电网的不平衡，引起负序电流。负序电流使同步发电机的出力下降、产生附加振动，使定子各部分发热不均匀、引起转子表面发热，造成电动机端子三相电压不对称使正序分量减小，引起定子电流的增加，造成电动机各相电流的不平衡，降低运行效率。负序电流使电机过热，还将在感应电机中产生一个反向旋转磁场，对转子产生一个制动力矩，对电动机转子产生制动，引起电力变压器容量利用率下降，造成变压器的附加能耗，在变压器的铁芯磁路中造成附加发热。负序电流通过送电线路时，负序功率并不做功，但造成电力线路电能损失增加，降低了电力电网的输送能力，容易使电力系统中的负序分量起动的继电保护及高频保护误动作，增加保护的复杂性。负序电流还会在电网中引起电压谐波、闪变、非线性等，这便严重影响电网的电能质量、降低功率因素，致使电网能量的线损增加，变压器效率降低。严重时，这些都影响保护的正常进行，甚至对电力系统产生巨大危害。电气化铁路牵引变电所普遍采用以下换相接入电力系统中不同相的供电方式，这些方式为:单相牵引变电所的换相联接，如图6所示。V，V牵引变电所的换相联接，如图7所示。YN，dn牵引变电所的换相联接，如图8所示。两个相邻变电所的电压为供电网电压，电压相位差60°。为了避免电网中的负序电流，电气化铁路采用相序轮换、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，就形成了电气化线路牵引供电系统的过分相结构。过分相结构为主断路器和分相绝缘器。 I)主断路器，断开主断路器开关，只靠惯性通过中性段。由于主断路器的频繁开闭，影响其使用寿命，增加了投资和运行费用，又影响列车的运行速度。而且切换频繁会造成过电压，影响列车的电器设备，在切换过程中，还可能出现铁磁谐振现象，影响自动过分相的可靠性。 2)分相绝缘器，一般由三块相同的玻璃钢绝缘件组成，每块玻璃钢绝缘件长 1.8m,宽25mm，高60mm，其底面制成斜槽，以增加表面泄漏距离。三块绝缘件之间的区域是不带电的中性区域，中性区域的长度是以列车升双弓时不致短接不同相位为限，列车通过中性区域时必须不带电滑过，所以中性区域不能设置太长，以便越区供电。 为了实现同相供电问题，西南交通大学李群湛课题组经科学论证，判明同相供电的关键是在牵引变电所实现三相和单相对称变换。在现有牵引供电系统基础上，引入了YN, vd平衡变压器和潮流控制器IPFC。YN，vd平衡变压器将来自电力系统侧的三相对称电压平衡变换成两相对称电压。IPFC将变电所将2条供电线合并为一条供电线，即将其中一相并联接入另一相，实现原边三相电流完全对称。其基本控制原理是利用中间直流耦合电容作为能量交换环节，在2个端口之间实现有功功率的交换。各个变电所输出相位相同的电压，在牵引供电线处取消了电分相，不用设置分相绝缘器。该项成果于2010年10月在成昆铁路眉山牵引变电所投入试运行。虽然该成果解决了外部同相供电的问题。但是，在同相供电的研究领域尚有创新空间，而且该成果没有把外部供电和动车组内部供电很好的结合起来。 内部供电系统:由三相A、B、C高压电网进入牵引变压器的原边，经降压由牵引变压器的副边输出的单相电与供电网连接，电能由供电网经受电弓进入动车组。中国的动车组主要分为CRHl型、CRH2型、CRH3型、CRH5型动车组。其中，CRH2型和CRH3型的动车编组相同，都为4动4拖，8厢编组，如图9所示。已有CRH3型动车相应的元件、部件和线路结构如图10所示。 受电弓的升弓方式采用气囊装置，输入压缩空气的压力为0.4?IMPa，静态接触压力为70N时的标称工作压力约为0.35MPa，弓头垂向位移60mm。一个受电弓抬起时，另一个受电弓必须落下。电能由供电网经受电弓进入动车组的内部供电系统，内部供电系统主要由动车组的动力供电系统和辅助供电系统两部分组成。 由上可知，在电气化铁路的全程供电网中，不设主断路器开关或绝缘中性段，在三相高压电网中也不产生负序电流，是电气化铁路供电系统亟待解决的问题。
技术实现思路
: 为了解决上述问题，本专利技术提出一种不设过分相，在全程不产生负序电流的上行和下行双线运行的高速客运专线全程无负序供电系统。该系统采用外部供电和内部供电系统的最佳配合分别说明，特别适用CRH3型或CRH2型8厢动车组及CRH3 (CRH2)型16厢重组动车组的供电线路结构。 本专利技术的上述目的是这样实现的，结合【附图说明】如下。 一种高速客运专线全程无负序供电系统，主要由外部供电系统和内部供电系统组成，由三相110KV或220KV专用供电网输至牵引变压器的原边，由牵引变压器副边输出电压为27.5KV(额定电压25KV)的两路单相α和β电，在铁路上行或下行的每一列锚段支柱上设有锚段腕臂，在锚段腕臂上设有两条平行的承力索，在每条承力索与接触导线之间设有吊弦，单相α和单相β分别与接触导线连接，单相α和单相β相互平行，彼此绝缘； 动车组的受电弓为双相受电弓TpTyT1升起时，T2必须降下；Τ2升起时,T1必须降下，在双相受电弓左右两臂的上端分别设置左右接触器α '和β'，接触器为凹型结构，而且分别与供电网的单相α、单相β有良好的滑动接触，受电弓两臂为碳结构，左右两臂彼此由绝缘器Ml和M2实现良好的绝缘。 CRH3型动车组为8厢，分别设入断路器开关Κ3、Κ4，将I动、2拖、3动、4拖设为基本单元TUB1，5拖、6动、7拖、8动设为基本单元TUB2，当断开Κ3、Κ4时，基本单元TUBl和基本单元TUB2便分为两个完全独立，彼此绝缘，供电相同，相互对称的基本单元，双相受电弓T\、T2分别设在2拖、7拖车顶上方，当双相受电弓T1升起，双相受电弓T2降下时，由双相受电弓左右两臂滑动接触器α '和β '与双相开关Kla和K10相连，当双相受电弓T2升起，双相受电弓T1降下时，由双相受电弓左右两臂的滑动接触器a '和β '与双相开关K2a和K2e相连，于是单相a只给本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速客运专线全程无负序供电系统，主要由外部供电系统和内部供电系统组成，其特征在于：由三相110KV或220KV专用供电网输至牵引变压器的原边，由牵引变压器副边输出电压为27.5KV、额定电压25KV的两路单相α和β电，在铁路上行或下行的每一列锚段支柱上设有锚段腕臂，在锚段腕臂上设有两条平行的承力索，在每条承力索与接触导线之间设有吊弦，单相α和单相β分别与接触导线连接，单相α和单相β相互平行，彼此绝缘；动车组的受电弓为双相受电弓T1、T2，T1升起时，T2必须降下；T2升起时，T1必须降下，在双相受电弓左右两臂的上端分别设置左右接触器α′和β′，接触器为凹型结构，而且分别与供电网的单相α、单相β有良好的滑动接触，受电弓两臂为碳结构，左右两臂彼此由绝缘器M1和M2实现良好的绝缘。
【技术特征摘要】
1.一种高速客运专线全程无负序供电系统，主要由外部供电系统和内部供电系统组成，其特征在于: 由三相IlOKV或220KV专用供电网输至牵引变压器的原边，由牵引变压器副边输出电压为27.5KV、额定电压25KV的两路单相α和β电，在铁路上行或下行的每一列锚段支柱上设有锚段腕臂，在锚段腕臂上设有两条平行的承力索，在每条承力索与接触导线之间设有吊弦，单相α和单相β分别与接触导线连接，单相α和单相β相互平行，彼此绝缘； 动车组的受电弓为双相受电弓V T2, T1升起时，T2必须降下；Τ2升起时，T1必须降下，在双相受电弓左右两臂的上端分别设置左右接触器α '和β '，接触器为凹型结构，而且分别与供电网的单相α、单相β有良好的滑动接触，受电弓两臂为碳结构，左右两臂彼此由绝缘器Ml和M2实现良好的绝缘。2.根据权利要求1所述的高速客运专线全程无负序供电系统，其特征在于: CRH3型8厢动车组，将I动、2拖、3动、4拖设为基本单元TUB1，将5拖、6动、7拖、8动设为基本单元TUB2，TUBl与TUB2之间增设断路开关Κ3、Κ4，当断开Κ3、Κ4时，基本单元TUBl和基本单元TUB2便分为两个完全独立，彼此绝缘，供电相同，相互对称的基本单元，双相受电弓TpT2*别设在2拖、7拖车顶上方，当双相受电弓T1升起，双相受电弓T2降下时，由双相受电弓左右两臂滑动接触器α '和β '与双相开关Kla和Kie相连，当双相受电弓T2升起，双相受电弓T1降下时，由双相受电弓左右两臂的滑动接触器α '和β'与双相开关K2a和K20相连，于是单相a只给基本单元TUBl供电，单相β只给基本单元TUB2供电，在单相a或单相β不设过分相结构的条件下，在A、B、C三相专用高压电网的负载也完全平衡、对称，便在运行全线不引起负序电流。3.根据权利要求1所述的高速客运专线全程无负序供电系统，其特征在于: ...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋玉泉，管晓芳，宋家旺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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