一种电气化铁路AT供电系统技术方案

一种电气化铁路ＡＴ供电系统，其组成为：牵引变电所的５５ｋＶ的牵引变压器次边的一输出端与铁道牵引网的接触线相连，另一输出端与铁道牵引网的负馈线相连；铁道牵引网每隔１０～２０ｋｍ设置自耦变压器，与牵引变压器邻近的自耦变压器与牵引变压器的距离为５－１５ｋｍ；自耦变压器的一端与铁道牵引网的接触线相连，中点与钢轨相连，另一端与铁道牵引网的负馈线相连。牵引变压器出口不设自耦变电所，减少投资；牵引变压器无中间抽头，无需布置牵引变电所出口的钢轨回流线，简化牵引变压器制造难度，提高牵引变压器容量利用率；第一个ＡＴ段的接触线、负馈线电流始终为负荷电流的一半，提高了线路传输能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电气化铁路的牵引供电系统，尤其涉及一种电气化铁路的AT供电系统。
技术介绍
牵引供电系统是一种特殊的单相供电方式，目前世界上使用的牵引供电方式主要有直接供电方式和AT供电方式。传统直接供电方式供电距离短、防通信干扰能力弱，已不能适应高速、重载铁路的发展要求。AT供电方式供电距离长、传输功率大、抗通信干扰能力强，是高速、重载4失路发展的主要方向。目前使用的AT供电方式主要有日本AT供电模式和法国AT供电模式。一、日本AT供电模式日本AT供电模式的结构日本模式为55kVAT供电系统，如图1所示，牵引变电所的牵引变压器次边输出55kV电压，牵引变电所SS出口带自耦变压器ATS01和ATS02。牵引变压器次边一个端口 Q2与出口自耦变压器ATSOl、 ATS02的a端相连，牵引变压器次边另一端口 Ql与出口自耦变压器ATSOl、 ATS02的b端相连。沿线布置的其他自耦变压器(如图1中的ATS1、 ATS2、 ATS3、 ATS4 )的a端与接触网接触线T连接，这些变压器的中点o与钢轨R连接，b端与接触网负馈线F连接。日本AT供电模式的工作原理1) 列车运行在牵引变电所出口的第一个AT段以列车运行在第一个AT段(图1中的ATSOl—ATS3)为例，说明该供电模式的工作原理。列车电流的传输路径的如图1所示，列车总电流为/，其中上为列车电流在钢轨R两侧的分配系数，该系数与列车位置有关，其值在0-1之间变化，当列车位于自耦变压器ATS01时，i接近O，列车远离自耦变压器ATSOl，逐渐向自耦变压器ATS3靠近时，l逐渐增加到1;由于列车位置的变化，自耦变压器ATS01到自耦变压器ATS3之间的接触线T电流、钢轨R电流、负馈线F电流是变化的，其电流取值范围分别为O-,'、 0-/、 0-/;牵引变压器SS出口到接触线T之间的电流、牵引变压器SS出口到负馈线F之间的电流始终为列车电3流/的一半即0.5/,该电流也等于牵引变压器ss次边绕组流过的电流，决定了牵引变压器SS的次边绕组容量，牵引变压器SS次边绕组容量(55kVx0,5/)等于负荷容量(27.5kVx/)。2)列车运行在第一个AT段之外的AT段以列车运行在图1中牵引变电所左侧供电臂的ATS1-ATS2段为例，说明列车运行在第一个AT段之外的原理。列车总电流为f，其中i:为列车电流在钢轨R两侧的分配系数，其值在O-l之间变化，当列车位于自耦变压器ATS1时，A接近1，列车远离自耦变压器ATS1,逐渐向自耦变压器ATS2靠近时，i逐渐减小到0。由于列车位置的变化，自耦变压器ATS1到自耦变压器ATS2之间的接触线T电流、钢轨R电流、负馈线F电流是变化的，其电流取值范围分别为0-/、 0-/、0-/; ATS2到ATS02之间的接触线T电流、负馈线F电流、牵引变压器SS出口到接触线T之间的电流、牵引变压器SS出口到负馈线F之间的电流始终为列车电i乾f的一半0.5!'。日本AT供电模式的优点是1)牵引变压器的次边绕组容量等于负荷容量，与列车位置的变化无关；2)列车在第一个AT段之外运行时，第一个AT段的接触线线路和负馈线线路最大容量均为负荷容量的一半。但其不足是牵引变压器出口带有自耦变压器，投资较大。二、法国AT供电模式法国AT供电模式结构如图2所示。为2 x 27. 5kV AT供电方式，牵引变压器SS中间抽头，每相输出3个端口，分别为Q1、 Q2、 Q3,端口Q1和Q2之间的电压为27. 5kV,端口 Q2和Q3之间的电压为27. 5kV,钢轨通过N线连接到牵引变压器中间抽头端口Q2，端口Q1连接到负馈线F，端口Q3连接到接触线T。法国AT供电模式的工作原理该模式下，牵引变压器SS次边中间抽头，次边相当于共用一个端口的双绕组；列车电流的传输主要由两种路径共同作用，其一是55kV的AT供电传输路径牵引变压器次边端口 Q3—列车一自耦变压器—牵引变压器SS次边端口 Ql;其二是直接供电传输路径牵引变压器SS次边端口 Q3—列车一牵引变压器SS次边端口 ()2构成的2LSkV。法国AT供电模式是直接供电方式和AT供电方式的结合，列车电流在直接供电传输路径和AT供电传输路径中的分配取决于这两个路径的阻抗关系。列车离牵引变电所越近，直接供电传输路径阻抗越小，流过直接供电传输路径的电流就越大，整个供电系统性能更接近直接供电系统的性能；当列车远离牵引变电所时，直接供电传输路径阻抗相对于AT供电传输路径阻抗增加快，流过AT供电传输路径的电流增加，列车离牵引变电所越远，整个供电系统性能越接近AT供电系统性能。列车电流的传输过程如图2所示，列车总电流为/，整个电流传输过程受系数/t和^共同影响，其中A为列车电流在直接供电传输路径和AT供电传输路径中的电流分配系数，0^*<1， p为AT供电传输路径中的电流向左右两个自耦变电所的分流系数，0Sj^1。直接供电传输路径的电流为(l-zt)!'，传输路径如图2中实线箭头所示；AT供电传输路径的电流为;t./，该电流按分配系数i 向左右两个自耦变电所分流，传输路径如图2中空心箭头所示。列车位置与A:的关系当列车向牵引变电所SS出口靠近时，ir逐渐減小到O,直接供电传输路径的电流逐渐增加，AT供电传输路径电流减小，离牵引变电所SS越近，越接近直接供电方式效果；列车远离牵引变电所SS出口时，A逐渐增加，直接供电传输路径的电流逐渐减小，AT供电传输路径电流逐渐增加，离牵引变电所SS越远，越接近AT供电效果。列车到达牵引变电所SS的供电臂末端时，；t取得最大值，但由于直接供电传输路径始终存在分流，使得/fc达不到1。列车位置与p的关系列车在两个自耦变电器之间变时，p随着列车距离自耦变电所位置的变化而变化，如当列车靠近自耦变电器ATS1 (ATS4)时，p等于1，远离自耦变电器ATSl,靠近自耦变电器ATS2(ATS3)时，； 逐渐减小到0。无论列车处于任何位置，27. 5kV直接供电传输路径始终存在，即无论列车处于任何位置，*"。在传输相同功率情况下，27. 5kV直接供电比55kVAT供电的电流大，使得法国AT模式的接触线T电流比日本AT ^^莫式的接触线电流大。牵引变压器SS端口 Q2-Q3之间的绕組所承受的负荷容量为27.5kVx(l-0.5^，当列车在牵引变电SS出口时，ir为0，此时QZ-QS之间的绕组承担负载全部容量；牵引变压器SS端口 Ql-Q2之间的绕组所承受的负荷容量为27.5kVx0.5/b',当l为l时，Ql-Q2之间的绕组承担负载容量的一半；牵引变压器次边绕组的总容量为Q1-Q2绕组与Q2-Q3绕组容量之和，总容量等于负栽容量的1. 5倍。法国AT供电模式的特点1)牵引变压器次边需中间抽头，变压器制造难度加大，特别是带中间抽头的平衡变压器制造难度显著增加；2)受牵引变压器次边中间抽头的影响，该供电方式是直接供电方式和AT供电方式的结合，供电性能受线路阻抗影响较大，在列车靠近牵引变电所时接近直接供电方式特性，5在列车远离牵引变电所时，接近AT供电方式特性；3)牵引变压器次边的两个绕组容量不同，次边绕组总容量为1. 5倍负栽容量，而日本AT供电模式的次边绕组容量为l倍负荷容量，因此与日本AT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气化铁路ＡＴ供电系统，其组成为：　牵引变电所的５５ｋＶ的牵引变压器（ＳＳ）次边的一输出端（Ｑ１）与铁道牵引网的接触线（Ｔ）相连，另一输出端（Ｑ２）与铁道牵引网的负馈线（Ｆ）相连；　铁道牵引网每隔１０～２０ｋｍ设置自耦变压器 ，而邻近牵引变压器的自耦变压器与牵引变压器的距离为５－１５ｋｍ；自耦变压器的一端（ａ）与铁道牵引网的接触线（Ｔ）相连，中点（ｏ）与钢轨（Ｒ）相连，另一端（ｂ）与铁道牵引网的负馈线（Ｆ）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李群湛，贺建闽，周福林，解绍锋，易东，郭锴，刘炜，陈民武，吴松荣，吴命利，宫衍圣，魏宏伟，黄足平，寇宗乾，杨振龙，周建，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]