一種三相組合式同相供變電構造制造技術

本發明專利技術公開了一種三相組合式同相供變電構造，采用單相結構的牽引變壓器和同相供電裝置；同相供電裝置由高壓匹配變壓器、交直交變流器、牽引匹配變壓器構成；兩個高壓匹配變壓器的原邊繞組與牽引變壓器原邊繞組構成三角形連接組。高壓匹配變壓器的次邊繞組連接交直交變流器入端，交直交變流器出端連接牽引匹配變壓器原邊。牽引變壓器次邊繞組和牽引匹配變壓器次邊繞組的電壓幅值和相位相同且均與牽引母線相接；本發明專利技術可實現牽引供電資源的優化配置，減少建設投資,并具有節能效果顯著的優點。既便于用于Vv接線或Vx接線牽引變電所的同相供電改造；也適于未來用一組新的同相供電裝置替代牽引變壓器而實施貫通同相供電。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種三相組合式同相供變電構造，采用單相結構的牽引變壓器和同相供電裝置；同相供電裝置由高壓匹配變壓器、交直交變流器、牽引匹配變壓器構成；兩個高壓匹配變壓器的原邊繞組與牽引變壓器原邊繞組構成三角形連接組。高壓匹配變壓器的次邊繞組連接交直交變流器入端，交直交變流器出端連接牽引匹配變壓器原邊。牽引變壓器次邊繞組和牽引匹配變壓器次邊繞組的電壓幅值和相位相同且均與牽引母線相接；本專利技術可實現牽引供電資源的優化配置，減少建設投資,并具有節能效果顯著的優點。既便于用于Vv接線或Vx接線牽引變電所的同相供電改造；也適于未來用一組新的同相供電裝置替代牽引變壓器而實施貫通同相供電。【專利說明】一種三相組合式同相供變電構造
本專利技術涉及交流電氣化鐵路供電領域，尤其涉及一種三相組合式同相供變電構造。
技術介紹
電氣化鐵道普遍采用由公用電力系統供電的單相工頻交流制，為使單相的牽引負荷在三相電力系統中盡可能平衡分配，電氣化鐵道往往采用輪換相序、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。為防止電力機車帶電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、斷主斷路器、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，采用了自動過分相技術，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過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，分相環節是整個牽引供電系統中最薄弱的環節，列車過分相成為了高速鐵路乃至整個電氣化鐵路牽引供電的瓶頸。高速和重載鐵路已廣泛采用基于IGBT、IGCT等全控型器件的大功率交直交型電力機車或動車組，其核心是多組四象限PWM控制和多重化控制的牽引變流器，諧波含量小，功率因數接近于1，但交直交型電力機車或動車組牽引功率大，如大編組運行的單車高速動車組其額定功率達25MW (相當于普速鐵路的5列車)，這些大量開行的大功率單相負荷對三相電網造成的以三相電壓不平衡度(負序)為主的電能質量問題日益嚴重，不能不受到重視。理論和實踐均表明采用同相供電技術可以在取消牽引變電所出口分相、消除供電瓶頸、增加供電能力、增強節能效果的同時，還能有效治理負序電流，達到以三相電壓不平衡度國標限值為主的電能質量要求，有利于促進電力與鐵路的共同與和諧發展。現階段實現同相供電的一個關鍵是牽引網的電壓相位，它由一定接線方式的牽引變壓器的牽引端口決定，其中，牽引變電所中各種牽引變壓器最簡捷、最經濟的接線方式是單相牽引變壓器，并且我國高速鐵路、客運專線廣泛采用單相接線或由此發展的Vv及Vx接線。顯然，以牽引變電所的牽引變壓器接線方式中最簡捷、最經濟的單相牽引變壓器為基礎，在必要時配以適量的同相(對稱)補償裝置，從而達到取消牽引變電所出口分相以消除供電瓶頸，治理負序以滿足三相電壓不平衡度(負序)限值的電能質量要求的目標，是實現牽引變電所接線方式和供電裝置容量良好匹配的同相供電的優先選擇。為此，本專利技術人曾提出了一種單相三相組合式同相供變電裝置(中國專利技術申請號:201210583674.X)和一種單相組合式同相供變電構造(中國專利技術申請號:201310227591.1),前者適于中性點大電流接地系統和/或需要輸出三相自用電的場合，后者適于單相牽引變壓器原邊中點可抽出的場合，現提出一種三相組合式同相供變電構造，適于不需要中性點大電流接地、單相牽引變壓器原邊中點不可抽出的場合，特別對既有Vv及Vx接線牽引變電所改造增加了新的選擇方案。
技術實現思路
本專利技術的目的就是提供一種三相組合式同相供變電構造，取消牽引變電所出口的分相，優化電氣化鐵路同相供電的技術經濟指標，消除電氣化鐵路單相負荷造成的三相系統的負序(電壓不平衡)影響，為同相供電實施提供更多地選擇方案。本專利技術的目的是由以下技術方案來實現的:一種三相組合式同相供變電構造，包括牽引變壓器TT、備用牽引變壓器TB、第一同相供電裝置CPDl和第二同相供電裝置CPD2 ;第一同相供電裝置CPDl由第一高壓匹配變壓器HMT1、第一交直交變流器ADAl和第一牽引匹配變壓器TMTl構成；第二同相供電裝置CPD2由第二高壓匹配變壓器HMT2、第二交直交變流器ADA2和第二牽引匹配變壓器TMT2構成；牽引變壓器TT、備用牽引變壓器TB、第一同相供電裝置CPDl和第二同相供電裝置CPD2均為單相結構；牽引變壓器TT原邊繞組、第一高壓匹配變壓器HMTl原邊繞組和第二高壓匹配變壓器HMT2原邊繞組分別連接于電力系統三組線電壓，構成三角形連接組；牽引變壓器TT原邊繞組和備用牽引變壓器TB原邊繞組連接電力系統同一組線電壓；第一與第二高壓匹配變壓器的次邊繞組分別連接第一與第二交直交變流器的入端；第一和第二交直交變流器的出端分別連接第一和第二牽引匹配變壓器的原邊，產生與牽引變壓器TT相同相位和頻率的電壓；牽引變壓器TT次邊繞組、備用牽引變壓器TB次邊繞組和兩牽引匹配變壓器的次邊繞組的電壓幅值和相位相同且均與牽引母線相接。當牽引變壓器TT故障或按計劃檢修時，備用牽引變壓器TB投入運行。可以配備與第一高壓匹配變壓器HMTl相同結構的第一備用高壓匹配變壓器HMTBl，為第二高壓匹配變壓器HMT2配備與之相同結構的第二備用高壓匹配變壓器HMTB2 ；第一高壓匹配變壓器HMT1、第二高壓匹配變壓器HMT2與牽引變壓器TT的單鐵心構成三鐵心牽引變壓器TG;第一備用高壓匹配變壓器HMTB1、第二備用高壓匹配變壓器HMTB2與備用牽引變壓器TB的單鐵心構成備用三鐵心牽引變壓器TGB。當三鐵心牽引變壓器TG故障或按計劃檢修時，備用三鐵心牽引變壓器TGB投入運行。本專利技術的工作原理是:正常運行中，牽引變壓器TT與第一同相供電裝置CPDl和第二同相供電裝置CPD2一道給牽引網的牽引負荷供電，牽引變壓器TT擔負主要供電任務，第一同相供電裝置CPDl和第二同相供電裝置CPD2擔負次要供電任務，牽引變壓器TT有功計算容量+第一交直交變流器ADAl計算傳遞容量+第二交直交變流器ADA2計算傳遞容量=牽引有功負荷計算容量；第一交直交變流器ADAl計算傳遞容量=第二交直交變流器ADA2計算傳遞容量；第一交直交變流器ADAl和第二交直交變流器ADA2計算傳遞容量由引起三相電壓不平衡度超標部分的牽引有功負荷的容量確定；牽引變壓器有功計算容量大于單個交直交變流器的計算傳遞容量。即是說，在正常工作過程中，當牽引有功負荷功率小于或等于單個交直交變流器(第一交直交變流器ADA1，第二交直交變流器ADA2)計算傳遞容量的3倍時，牽引變壓器TT、第一交直交變流器ADA1、第二交直交變流器ADA2三者分別擔負牽引有功負荷功率P的1/3，記為p，此時，牽引變壓器TT擔負的牽引有功負荷功率p產生的負序功率與第一交直交變流器ADAl擔負(傳遞)的牽引有功負荷功率P和第二交直交變流器ADA2擔負(傳遞)的牽引有功負荷功率P聯合產生的負序功率相抵消，即牽引變電所的合成負序功率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三相組合式同相供變電構造，包括牽引變壓器TT、備用牽引變壓器TB、第一同相供電裝置CPD1和第二同相供電裝置CPD2組成；其中:第一同相供電裝置CPD1由第一高壓匹配變壓器HMT1、第一交直交變流器ADA1和第一牽引匹配變壓器TMT1構成；第二同相供電裝置CPD2由第二高壓匹配變壓器HMT2、第二交直交變流器ADA2和第二牽引匹配變壓器TMT2構成；牽引變壓器TT、備用牽引變壓器TB、第一同相供電裝置CPD1和第二同相供電裝置CPD2均為單相結構；其特征在于：牽引變壓器TT原邊繞組、第一高壓匹配變壓器HMT1原邊繞組和第二高壓匹配變壓器HMT2原邊繞組分別連接于電力系統三組線電壓，構成三角形連接組；牽引變壓器TT原邊繞組和備用牽引變壓器TB原邊繞組連接電力系統同一組線電壓；第一與第二高壓匹配變壓器的次邊繞組分別連接第一與第二交直交變流器的入端；第一和第二交直交變流器的出端分別連接第一和第二牽引匹配變壓器的原邊，產生與牽引變壓器TT相同相位和頻率的電壓；牽引變壓器TT次邊繞組、備用牽引變壓器TB次邊繞組和兩個牽引匹配變壓器的次邊繞組的電壓幅值和相位相同且均與牽引母線相接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李亞楠，李群湛，賀建閩，郭鍇，解紹鋒，張麗艷，周福林，李子晗，陳民武，劉煒，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：