一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統的制作方法
【專利摘要】一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接觸網、鋼軌、斷路器等構成；中心牽引變電所連接同軸電纜；同軸電纜和接觸網平行架設；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分布，其原邊繞組并接于同軸電纜的內導體和外導體之間，其次邊繞組并接于接觸網和鋼軌之間；通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內導體與接觸網并聯，把同軸電纜外導體與鋼軌并聯；本發明系統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各種電壓等級的匹配，有利于接觸網的輕型懸掛和整體品質的提高；同軸電纜沿鐵路或地鐵隧道架設，不額外占用走廊，可減少鐵路與公用電網接口，節省外部電源投資，便于管理。
【專利說明】-種電氣化鐵路同軸電纜供電系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，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域。
【背景技術】
[0002] 單相系統所具有的結構簡單、建設成本低、運用和維護方便等優點，決定了電氣化 鐵路上普遍采用取自公用電網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中盡可能平均分配，電氣化鐵路采用輪換相序、分相分區供電的方 案。分相分區處的相鄰供電區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越性的良好發揮，因為分相將造成供電斷點，影響列車牽引功率的 持續發揮，又是機械上的弱點，影響系統可靠性。
[0003] 分相通常設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 區所處，或者說，通常情況下平均每個牽引變電所所轄范圍內有兩個分相。為防止電力機車 帶電通過分相發生因燃弧而燒壞接觸網懸掛部件，甚至導致相間短路等事故，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、進級恢復牽引功率來完成過分相的情況下，人們開發了自 動過分相技術。自動過分相技術主要有地面開關自動切換過分相、車載自動過分相以及柱 上自動過分相等幾種，但仍存在開關切換中列車通過電分相的暫態電氣過程，易產生較大 的操作過電壓或過電流，造成牽引網與車載設備燒損等事故，甚至導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中最薄弱的環 節，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，采用同相供電技術可 以取消變電所出口處的分相，采用新型雙邊供電技術可以取消分區所處的分相。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 分區所實施雙邊供電的關鍵是降低由此產生的均衡電流，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，則線路上還要設置一個分相。另一個 因素是省級電網，如果不允許鐵路跨省用電，則鐵路跨省界處必須設置分相。
[0005] 最大限度地延長供電臂長度還有利于實現缺電或無電地區的鐵路電氣化，如青藏 1?原。
[0006] 本發明提出一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，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 經濟基礎。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是提供一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，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] 本發明解決其技術問題，所采用的技術方案為：一種電氣化鐵路同軸電纜供電系 統，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接觸網、鋼軌、斷路器等構成，其中，同軸電 纜由內導體、內絕緣、外導體、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；同軸電纜和接觸網平行架設；牽引變壓器原邊繞組并接于同軸電纜的內導體和 外導體之間，牽引變壓器次邊繞組并接于接觸網和鋼軌之間，其中，連接同軸電纜內導體的 一端和連接接觸網的一端為同名端；牽引變壓器按一定間隔沿同軸電纜和接觸網分布；通 過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內導體與接觸網并聯，把同軸電纜外導體與鋼軌并聯；電 氣列車在接觸網與鋼軌之間受電。
[0010] 中心牽引變電所SS以上歸電網管理，中心牽引變電所SS及其同軸電纜供電系統 歸鐵路管理。
[0011] 本發明的工作原理是：在接觸網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 網取得電力；同軸電纜的電壓等級高于接觸網的電壓等級，供電能力更強，供電距離更長。
[0012] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0013] 一、本發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； 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接觸網等。
[0014] 二、本發明中同軸電纜擔負主要供電任務，各段接觸網主要負責本段列車的供電， 則接觸網平均載流量大大降低，可以選擇更細的接觸線，有利于接觸網的輕型懸掛和整體 品質的提高；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、本發明所用同軸電纜可以沿鐵路或地鐵隧道架設，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 路與公用電網接口，節省外部電源投資，便于管理。
[0016] 四、本發明技術可靠，便于實施。
[0017] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 實施例
[0020] 圖1示出，本發明的一種【具體實施方式】為：一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，由 中心牽引變電所SS、同軸電纜、牽引變壓器TT和接觸網T、鋼軌R、斷路器等構成，其中，同軸 電纜由內導體1C、內絕緣、外導體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經斷路器Gi連接左供電臂的同軸電纜，經斷路器G2連接右供電臂的 同軸電纜；同軸電纜和接觸網平行架設；牽引變壓器TTi原邊繞組并接于同軸電纜的內導 體1C和外導體0C之間，設斷路器Wi，牽引變壓器次邊繞組并接于接觸網T和鋼軌R之間， 其中，連接同軸電纜內導體的一端和連接接觸網的一端為同名端，用*標記，為便于牽引變 壓器Τ?\和接觸網故障切除與檢修，設置電分段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分布，通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜內導體 與接觸網并聯，把同軸電纜外導體與鋼軌并聯；電氣列車LC在接觸網T與鋼軌R之間受電。 牽引變壓器Τ?\間距一般在20km以上。當牽引變壓器Τ?\間距較大時，還可以在期間設置 分區所已，以劃小分區，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。
[0021] 中心牽引變電所SS以上歸電網管理，中心牽引變電所SS及其同軸電纜供電系統 歸鐵路管理。
[0022] 本發明的工作原理是：在接觸網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公用電網作為外 部電源，同時選用110kV同軸電纜與27. 5kV接觸網相匹配；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公用電網作為外部電源，同時選 用35kV同軸電纜與1. 1?3. 5kV接觸網相匹配。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工作，只在檢修或故障時退出一路，或一路中的局 部。
【權利要求】
1. 一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，由中心牽引變電所、同軸電纜、牽引變壓器和接 觸網、鋼軌、斷路器等構成，其中，同軸電纜由內導體、內絕緣、外導體、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；同軸電纜和接觸網平行 架設；牽引變壓器原邊繞組并接于同軸電纜的內導體和外導體之間，牽引變壓器次邊繞組 并接于接觸網和鋼軌之間，其中，連接同軸電纜內導體的一端和連接接觸網的一端為同名 端；牽引變壓器按一定間隔沿同軸電纜和接觸網分布；通過相鄰的牽引變壓器把同軸電纜 內導體與接觸網并聯，把同軸電纜外導體與鋼軌并聯；電氣列車在接觸網與鋼軌之間受電。
2. 根據權利要求1所述的一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，其特征在于：同軸電纜 的電壓等級高于接觸網的電壓等級。
3. 根據權利要求1所述的一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，其特征在于,接觸網T設 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. 據權利要求1所述的一種電氣化鐵路同軸電纜供電系統，其特征在于：牽引變壓器 TTi間距一般在20km以上；當牽引變壓器TTi間距較大時，可在期間設置分區所Pi，以劃小 分區，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。
【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 優先權日:2014年6月17日
【發明者】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