CN101508253B - 电气化铁道直接供电方式的供电系统 - Google Patents

Abstract

一种电气化铁道直接供电方式的供电系统，包括牵引变电所，牵引变电所的输出侧连接上/下行接触网，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂末端之间设有并联设备和越区设备，在上/下行接触网与馈线端之间设有开闭设备，上/下行接触网通过两个接电隔离开关与开闭设备连接，开闭设备通过两个上网隔离开关与两个馈线端连接；并联设备包括第一并联供电单元和第二并联供电单元，越区设备包括第一越区供电单元和第二越区供电单元，两个并联供电单元为并联供电用模块化电器；开闭设备包括四个开闭用模块化电器。本发明占地面积小、降低投资成本、具有高可靠性、免维护性、工厂化制造程度高、施工周期短。

Description

电气化铁道直接供电方式的供电系统

技术领域

本发明涉及电气化铁道直接供电方式的牵引供电系统。 

背景技术

目前，国内外电气化铁道直接供电方式的牵引供电系统主要由牵引变电所、分区所、开闭所、接触网组成。 

普遍采用供电臂末端通过分区所的并联供电方式(具体详见图1)；在牵引网需要分段(或分区)时，可设开闭所实现分段(或分区)供电；在枢纽、大型客站及区段站的各分场中，为方便供电和检修的需要，按电化股道群不同供电分区实行分束供电。 

27.5kV分区所：现有分区所主要有常规分区所、户外箱式分区所、负荷开关式柱上分区所、隔离开关式柱上分区所、断路器式柱上分区所、电气化铁道专用气体绝缘组合电器分区所，现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统分区所主接线详见图2。 

正常运行时，5G、6G打开，1DL、1G、2G闭合，甲牵引变电所供电的上、下行接触网通过1DL、1G、2G实现供电臂末端并联供电；当上(或)下行接触网发生故障时，1DL无延时分闸，牵引变电所故障接触网馈线断路器分闸，切除故障线路；非故障接触网馈线断路器因1DL分闸，已切除故障线路，保护自动返回，继续对非故障接触网供电，缩小因故障引起的停电范围。同样，乙牵引变电所供电的上、下行接触网通过2DL、3G、4G实现供电臂末端并联供电。 

当甲牵引变电所因故退出运行时，1DL、2DL打开，5G、6G闭合，乙牵引变电所通过5G、6G分别给甲牵引变电所的上、下行接触网越区供电。反之，乙牵引变电所因故退出运行时，甲牵引变电所也通过5G、6G实现越区供电。 

由此可见，正常运行时，1DL、1G、2G与2DL、3G、4G之间并无直接的电气联系，它们实际上是两个独立的并联供电装置，只是在需要越区供电时才通过越区隔离开关实现越区供电。 

具体有： 

(1)常规分区所 

现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统分区所总平面布置图详见图3，由户内、户外两个部分设备组成，其中1～4G隔离开关布置在户外，其他设备采用单元间隔方式或开关柜方式布置在户内。为满足户内设备布置需要，必须配置高压室、二次设备室(交、直流电源屏；综合自动化系统屏；视频监控屏等)、通信室、工具间等主要生产房屋。该类型分区所虽然各种功能齐全，但必须在电分相附近(一般在设置电分相的火车站附近)选择一块场地布置分区所，同时还要选择四回进(出)线走廊，并引接通所道路，给选址增加了难度。并且，因征地、运输道路、四回进(出)线走廊及供电线、房屋等需要的投资可能比分区所设备投资还要多。 

(2)户外箱式分区所 

近几年，户外箱式分区所得到广泛应用，但是它们仍需要在设置电分相的火车站附近提供一块安装场地和四回进(出)线走廊，同样需增加征地、四回进(出)线走廊及供电线的投资。 

(3)负荷开关式柱上分区所 

负荷开关式柱上分区所是用负荷开关取代图2中的1、2DL，虽然负荷开关式柱上分区所的布置方式需要的场地小，所需的工程费用比常规分区所低。正常时，供电臂末端通过分区所负荷开关实现供电臂末端并联供电，当接触网发生故障时，由于负荷开关不具备切除故障的能力，必须待牵引变电所上、下行馈线断路器都分闸切除上、下行接触网后，负荷开关才能打开，馈线断路器再合闸恢复 对非故障线路的供电。该种方式大大降低了牵引供电系统的可靠性、灵活性。 

(4)隔离开关式柱上分区所 

隔离开关式柱上分区所是用隔离开关取代图2中的1、2DL，虽然布置方式与负荷开关式柱上分区所的布置方式基本相同，工程造价也比负荷开关式柱上分区所还要低，但由于隔离开关不具备带负荷投切的功能，因此，该种方式更是大大降低了牵引供电系统的可靠性和灵活性。 

(5)断路器式柱上分区所 

断路器式柱上分区所是将图2中的各种单体设备布置在户外柱上，也具备分区所的各种功能，但该布置方式同样需要征地、运输道路、四回进(出)线走廊及供电线等投资。 

(6)电气化铁道专用气体绝缘组合电器分区所 

是一种适用于电气化铁道分区所的专用气体绝缘组合电器，采用一体化设计。因其体积小，主要在工厂组装，可以节省用地和现场施工费用，但仍然需要征地、运输道路、四回进(出)线走廊及供电线的投资。 

27.5kV开闭所：现有开闭所主要有常规开闭所、户外箱式开闭所、电气化铁道专用气体绝缘组合电器开闭所，现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统开闭所主接线详见图4。 

开闭所的两路电源互为备用，设备用电源自投装置，正常时，101G、1DL合，102G、2DL分；201G、202G合，3011G、3021G分；3DL、301G合给1#馈线供电；4DL、302G合给2#馈线供电。 

1#电源故障时，1DL、101G分，2DL、102G合，2#电源投入给1、2#馈线供电。 

当3DL故障退出运行时，301G分，3011G合，5DL合给1#馈线供电；同样，当4DL故障退出运行时，302G分，3021G合，5DL合给2#馈线供电。 

具体有： 

(1)常规开闭所 

现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统开闭所总平面布置图详见图5，现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统开闭所在枢纽(地区)中的平面布置图详见图6。由户内、户外两个部分设备组成，其101G、102G进线隔离开关布置在户外，其他设备采用单元间隔方式或开关柜方式布置在户内。为满足设备布置需要，必须配置高压室、二次设备室(交、直流电源屏；综合自动化系统屏；视频监控屏)、通信室、工具间等主要生产房屋。该类型开闭所虽然各种功能齐全，但是它们都需要在牵引网需要设置分段(或分区)的地点附近提供一块安装场地和进(出)线走廊，引接通所道路，给选址增加了难度。并且，因征地、运输道路、进(出)线走廊及供电线、房屋等需要的投资可能比开闭所设备投资还要多。 

(2)户外箱式开闭所 

近几年，户外箱式开闭所得到广泛应用，但是它们仍需要在牵引网需要设置分段(或分区)的地点附近提供一块安装场地和进(出)线走廊，引接通所道路。同样需要了征地、通所道路、进(出)线走廊及供电线的投资。 

(3)电气化铁道专用气体绝缘组合电器开闭所 

是一种适用于电气化铁道开闭所的专用气体绝缘组合电器，采用一体化设计。因其体积小，主要在工厂组装，可以节省用地和现场施工费用，但仍然需要征地、运输道路、进(出)线走廊及供电线的投资。 

27.5kV分束供电：在铁路枢纽、大型客站及区段站的各分场中，为提高牵引供电系统的供电灵活性和缩小检修停电范围，按电化股道群的不同供电分区，采用隔离(或负荷)开关实现分束供电。当接触网发生故障时，由于隔离(或负荷)开关不具备切除故障线路的能力，必须待上一级断路器切除故障接触网后，隔离(或负荷)开关才能打开，切除故障线路，上一级断路器再合闸恢复对其他接触 网的供电。这种供电方式大大降低了牵引供电系统的可靠性、灵活性。隔离开关虽然工程造价低，但由于它不能切除正常负荷线路，使得供电灵活性较差。 

牵引变电所：现有牵引变电所27.5kV断路器、电压互感器、电流互感器、隔离开关等主要设备采用单元间隔方式或开关柜方式布置在户内，都需要配置生产房屋才能满足产品使用要求。虽然供电可靠性较高，但征地、生产房屋需要较多的投资。现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统牵引变电所主接线详见图7。 

国内外目前分区所、开闭所也有采用户外单体设备布置方式或气体绝缘组合电器布置方式，但都需要征地、运输道路、进(出)线走廊及供电线、房屋等；牵引变电所还有采用27.5kV独立元器件组合式电器装置户外布置方式的，但也需要配置生产房屋。 

发明内容

为了克服现有电气化铁道27.5kV牵引网的供电系统的占地面积大、投资成本高、维护麻烦的不足，本发明提供一种除牵引变电所需还占用土地(需占用土地的面积比现有的小)，但其他设备布置时都不需要专用场地；并且降低投资成本、具有高可靠性、免维护性、工厂化制造程度高、施工周期短的电气化铁道直接供电方式的供电系统。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种电气化铁道直接供电方式的供电系统，包括布置在电气化铁道侧边的牵引变电所，所述牵引变电所的输出侧连接上/下行接触网，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂末端之间设有具有并联供电功能的并联设备，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂之间设有具有越区供电功能的越区设备，在上/下行接触网与馈线端之间设有具有分段或分区供电功能的开闭设备； 

所述并联设备包括第一并联供电单元和第二并联供电单元，所述第一并联供 电单元和第二并联供电单元为并联供电用模块化电器；所述越区设备包括第一越区供电单元和第二越区供电单元； 

所述并联供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的上行隔离开关、并联供电断路器、下行隔离开关、并联供电微型变压器和熔断器、并联供电电流互感器、并联供电控制箱和并联供电电源箱，所述上行隔离开关、并联供电断路器、下行隔离开关和并联供电电流互感器串联，所述并联供电用模块化电器的两端分别连接上行接触网和下行接触网，两个并联供电微型变压器和熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个并联供电微型变压器、并联供电电流互感器均与并联供电控制箱连接，所述并联供电微型变压器的输出端连接所述并联供电电源箱； 

所述越区供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的甲牵引变电所上/下行隔离开关、越区供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关、越区供电微型变压器和熔断器、越区供电电流互感器、越区供电控制箱和越区供电电源箱，所述甲牵引变电所上/下行隔离开关、并联供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关和越区供电电流互感器串联，所述越区供电用模块化电器的两端分别连接甲、乙牵引变电所上/下行接触网，两个越区供电微型变压器和熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个越区供电微型变压器、越区供电电流互感器均与越区供电控制箱连接，所述越区供电微型变压器的输出端连接所述越区供电电源箱； 

所述开闭设备包括第一开闭用模块化电器、第二开闭用模块化电器、第三开闭用模块化电器和第四开闭用模块化电器，两个接电隔离开关分别与第一开闭用模块化电器和第二开闭用模块化电器连接，所述第一开闭用模块化电器和第二开闭用模块化电器均连接共用节点，所述共用接电分别连接第三开闭用模块化电器 和第四开闭用模块化电器，所述第三开闭用模块化电器和第四开闭用模块化电器分别连接两个上网隔离开关； 

所述开闭用模块化电器包括支架、安装在支架上的开闭隔离开关、开闭断路器、开闭微型变压器和熔断器、开闭电流互感器、开闭控制箱和开闭电源箱，所述开闭隔离开关、开闭断路器和开闭电流互感器串联，所述开闭用模块化电器的两端分别连接共用节点和接电隔离开关或上网隔离开关，开闭微型变压器和熔断器的输入端连接所述接电隔离开关或上网隔离开关，所述两个开闭微型变压器、开闭电流互感器均与开闭控制箱连接，所述开闭微型变压器的输出端连接所述开闭电源箱。 

作为优选的一种方案：所述的牵引变电所的输出侧为输出用模块化电器，所述输出用模块化电器包括支架、安装在支架上的输出断路器、输出隔离开关、输出电流互感器，所述输出用模块化电器包括三个输入端、上行输出端和下行输出端，所述输出用模块化电器包括三个支路，每个支路为串接的输出断路器、输出隔离开关和输出电流互感器，其中两个支路的输出分别连接上行输出端和下行输出端，第三个支路的输出与所述其中两个支路的输出之间均设有备用隔离开关。 

作为优选的另一种方案：所述的接触网通过分束模块化电器与不同供电分区连接，所述分束模块化电器包括支架、安装在支架上的分束断路器、分束隔离开关、分束微型变压器和熔断器、分束电流互感器、分束控制箱和分束电源箱，所述分束断路器、分束隔离开关和分束电流互感器串联，所述分束微型变压器和熔断器连接所述接触网，所述分束微型变压器和分束电流互感器连接分束控制箱，所述分束微型变压器连接所述分束电源箱。 

进一步，所述第一越区供电单元和第二越区供电单元均为越区模块化电器，所述越区供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的甲牵引变电所上/下行隔离 开关、越区供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关、越区供电微型变压器、越区供电电流互感器、越区供电控制箱和越区供电电源箱，所述甲牵引变电所上/下行隔离开关、并联供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关和越区供电电流互感器串联，所述越区供电用模块化电器的两端分别连接甲、乙牵引变电所上/下行接触网，两个越区供电微型变压器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个越区供电微型变压器、越区供电电流互感器均与越区供电控制箱连接，所述越区供电微型变压器的输出端连接所述越区供电电源箱。 

再进一步，所述开闭设备还包括第五开闭用模块化电器和第六开闭用模块化电器，所述第五开闭用模块化电器和第六开闭用模块化电器分别连接共用节点，所述第五开闭用模块化电器、第六开闭用模块化电器通过连接两个上网隔离开关与另外的两个馈线端连接。 

在所述并联供电用模块化电器、越区供电用模块化电器、开闭用模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。 

在所述输出用模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。 

在所述分束模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。 

在所述控制箱中，将控制、保护、交直流自用电、远动及通信等二次设备集成在一起。 

将牵引变电所综合自动化系统、交直流自用电系统、远动及通信等二次设备集成在一起。 

本发明的技术构思为：研究一种由牵引变电所、并联供电单元、分段(或分区)供电单元、越区供电单元、接触网组成的新型的电气化铁道直接供电方式的牵引供电系统供电方式，取代由牵引变电所、分区所、开闭所、接触网组成的，并通过供电臂末端分区所并联供电的电气化铁道直接供电方式的牵引供电系统供 电方式。 

其中的并联供电单元、分段(或分区)供电单元、越区供电单元等均采用户外模块化电器来实现，不需要专用场地，可在铁路正线旁灵活选择安装地点，具有高可靠性、免维护性、小型化；又能节约进(出)线走廊及供电线、生产房屋、运输道路投资，节约土地资源的27.5kV户外模块化电器。 

27.5kV户外模块化电器适用于牵引变电所，具有高可靠性、免维护性、小型化的特点，既满足牵引变电所全户外布置方式要求，又能节约生产房屋、节约土地资源。 

27.5kV户外模块化电器研制一种集控制、保护、交直流自用电、远动及通信于一体的，与27.5kV户外模块化电器配套的二次设备——户外控制箱，满足27.5kV户外模块化电器的应用需要。 

牵引变电所研制一种集综合自动化系统、交直流自用电系统、远动及通信于一体的，与牵引变电所110kV(或220kV)设备和27.5kV户外模块化电器配套的二次设备——牵引变电所户外预装式保护测控柜，满足牵引变电所应用27.5kV户外模块化电器时全户外布置的需要。 

本发明研究一种27.5kV户外模块化电器满足新型的供电方式需要，去取代27.5kV分区所，并能满足供电臂末端并联供电功能；去取代开闭所，并能满足开闭所分段(或分区)供电功能；满足枢纽、大型客站及区段站的各分场中提供灵活供电和检修需要；满足两个相邻牵引变电所之间越区供电需要；既满足电气化铁道牵引供电系统安全供电、灵活供电的需要，又能节约生产房屋、运输道路投资，节约土地资源。 

本发明的有益效果主要表现在：并联供电单元、分段(或分区)供电单元、越区供电单元等不需要专用土地、进(出)线走廊及供电线、生产房屋、运输道路；减小牵引变电所占地面积、降低投资成本、具有高可靠性、免维护性、工厂 化制造程度高、施工周期短。 

附图说明

图1是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统供电臂末端通过分区所并联供电示意图。 

图2是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统分区所主接线示意图。 

图3是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统分区所总平面布置图，其中尺寸以毫米计。 

图4是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统开闭所主接线示意图。 

图5是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统开闭所总平面布置图，其中尺寸以毫米计。 

图6是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统开闭所在枢纽(地区)中的平面布置图。 

图7是现有电气化铁道直接供电方式牵引供电系统牵引变电所主接线示意图。 

图8是采用27.5kV户外模块化电器的末端并联供电、越区供电的电气原理图。 

图9是在枢纽(地区)中采用27.5kV户外模块化电器分段(分区)供电主接线示意图。 

图10是在枢纽(地区)中采用27.5kV户外模块化电器分段(分区)供电平面布置示意图。 

图11是采用27.5kV户外模块化电器的牵引变电所主接线示意图。 

图12是一种户外模块化电器的结构示意图。 

图13是另一种户外模块化电器的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。 

参照图8～图13，一种电气化铁道直接供电方式的供电系统，包括布置在电气化铁道侧边的牵引变电所，所述牵引变电所的输出侧连接上/下行接触网，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂末端之间设有具有并联供电功能的并联设备，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂末端电分相处设有具有越区供电功能的越区设备，在上/下行接触网与馈线端之间设有具有分段或分区供电功能的开闭设备，所述上/下行接触网通过两个接电隔离开关与开闭设备连接，所述开闭设备通过两个上网隔离开关与两个馈线端连接； 

所述并联设备包括第一并联供电单元1和第二并联供电单元2、所述越区设备包括第一越区供电单元3和第二越区供电单元4，所述第一并联供电单元1和第二并联供电单元2为并联供电用模块化电器；所述并联供电用模块化电器安装在电分相两侧的铁路正线旁，所述第一越区供电单元3连接在相邻的牵引变电所的上行接触网的电分相处；所述第二越区供电单元4连接在相邻的牵引变电所的下行接触网的电分相处； 

所述并联供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的上行隔离开关、并联供电断路器、下行隔离开关、并联供电微型变压器和熔断器、并联供电电流互感器、并联供电控制箱和并联供电电源箱，所述上行隔离开关、并联供电断路器、下行隔离开关和并联供电电流互感器串联，所述并联供电用模块化电器的两端分别连接上行接触网和下行接触网，两个并联供电微型变压器和熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个并联供电微型变压器、并联供电电流互感器均与并联供电控制箱连接，所述并联供电微型变压器的输出端连接所述并联供电电源箱； 

所述越区供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的甲牵引变电所上/下行 隔离开关、越区供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关、越区供电微型变压器和熔断器、越区供电电流互感器、越区供电控制箱和越区供电电源箱，所述甲牵引变电所上/下行隔离开关、并联供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关和越区供电电流互感器串联，所述越区供电用模块化电器的两端分别连接甲、乙牵引变电所上/下行接触网，两个越区供电微型变压器和熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个越区供电微型变压器、越区供电电流互感器均与越区供电控制箱连接，所述越区供电微型变压器的输出端连接所述越区供电电源箱。 

所述开闭设备包括第一开闭用模块化电器5、第二开闭用模块化电器6、第三开闭用模块化电器7和第四开闭用模块化电器8，两个接电隔离开关分别与第一开闭用模块化电器5和第二开闭用模块化电器6连接，所述第一开闭用模块化电器5和第二开闭用模块化电器6均连接共用节点，所述共用接点分别连接第三开闭用模块化电器7和第四开闭用模块化电器8，所述第三开闭用模块化电器7和第四开闭用模块化电器8分别连接两个上网隔离开关； 

所述开闭用模块化电器包括支架、安装在支架上的开闭隔离开关、开闭断路器、开闭微型变压器和熔断器、开闭电流互感器、开闭控制箱和开闭电源箱，所述开闭隔离开关、开闭断路器和开闭电流互感器串联，所述开闭用模块化电器的两端分别连接共用节点和接电隔离开关或上网隔离开关，开闭微型变压器和熔断器的输入端连接所述接电隔离开关或上网隔离开关，所述两个开闭微型变压器、开闭电流互感器均与开闭控制箱连接，所述开闭微型变压器的输出端连接所述开闭电源箱。 

所述的牵引变电所的输出侧为输出用模块化电器，所述输出用模块化电器包括支架、安装在支架上的输出断路器、输出隔离开关、输出电流互感器，所述输 出用模块化电器包括三个输入端、上行输出端和下行输出端，所述输出用模块化电器包括三个支路，每个支路为串接的输出断路器、输出隔离开关和输出电流互感器，其中两个支路的输出分别连接上行输出端和下行输出端，第三个支路的输出与所述其中两个支路的输出之间均设有备用隔离开关。 

所述的上/下行接触网通过分束模块化电器与不同供电分区连接，所述分束模块化电器包括支架、安装在支架上的分束断路器、分束隔离开关、分束微型变压器和熔断器、分束电流互感器、分束控制箱和分束电源箱，所述分束断路器、分束隔离开关和分束电流互感器串联，所述分束微型变压器和熔断器连接所述上/下行接触网，所述分束微型变压器和分束电流互感器连接分束控制箱，所述分束微型变压器连接所述分束电源箱。 

在所述并联供电用模块化电器、越区用模块化电器、开闭用模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。在所述输出用模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。在所述分束模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。 

在所述控制箱中，将控制、保护、交直流自用电、远动及通信等二次设备集成在一起。 

将牵引变电所综合自动化系统、交直流自用电系统、远动及通信等二次设备集成在一起。 

本实施例应用27.5kV户外模块化电器的电气化铁道新型供电系统，具体有： 

参照图8，其中虚线框内给出了电气化铁道直接供电方式牵引供电系统供电臂末端采用27.5kV户外模块化电器实现并联供电、越区供电功能。 

在国内复线铁路中，朝北京方向行驶称为上行，离开北京方向行驶称为下行；同样接触网也分上行和下行。牵引供电系统通过牵引变电所内馈线断路器给上、下行接触网供电。从图8中可以看出甲牵引变电所供电的上、下行接触网通过并联供电点单元中的1G、2G、1DL实现供电臂末端并联供电，以减少牵引网的电 压损失，提高末端电压；当上(或)下行接触网发生故障时，1DL无延时分闸，牵引变电所故障接触网馈线断路器分闸，切除故障线路；非故障接触网馈线断路器因1DL分闸，已切除故障线路，保护自动返回，继续对非故障接触网供电，缩小因故障引起的停电范围。同样，乙牵引变电所供电的上、下行接触网通过并联供电单元2中的3G、4G、2DL实现供电臂末端并联供电。 

从图8中可以看出，用1～4B(变压器)取代常规用的电压互感器，分别从上、下行接触网上取电，既满足保护所需的电压取量要求，又满足断路器和隔离开关电动操动机构的用电要求。 

并联供电单元1、并联供电单元2是两个独立的单元，它们之间没有任何电气上的联系，可以分别安装在电分段两侧的铁路正线旁，基本上与接触网支柱位于同一个纵轴线上，并满足侧面限界要求，不需要征地、运输道路、进(出)线走廊及供电线。 

在越区供电时，既可按图8的要求在电分相处装设隔离(或负荷)开关，也可以用一个图13所述的“27.5kV户外模块化电器”单元取代隔离(或负荷)开关，在相邻牵引变电所因故退出运营时，实现越区供电的功能。用模块化电器取代隔离(或负荷)开关，可通过断路器实现对越区供电接触网的保护，缩小越区供电时因越区供电接触网突发故障引起的停电范围。 

参照图9，其中虚线框内给出了在枢纽(地区)中采用27.5kV户外模块化电器分段(分区)供电主接线方案方案实例；附图10中虚线框内给出了在枢纽(地区)中采用27.5kV户外模块化电器分段(分区)供电平面布置示意图实施例。 

从图9、10中可以看出SWG1、SWG2是安装于接触网支柱上的接电隔离开关，SWG3、SWG4是安装于接触网支柱上的上网隔离开关；模块化电器1、2实现电源互为备用的功能；模块化电器3、4可实现向接触网供电的功能。模块化电器1、2、3、4可沿铁路线在满足侧面限界的地点安装，也可在铁路线路边找一 个5m×5m的空地即可满足安装使用要求。如还需给其他接触网供电，在模块化电器3、4的旁边加装一个模块化电器即可满足分段(或分区)供电需求。 

当SWG1(或2)距模块化电器1(或2)较近时，可取消SWG1(或2)，用模块化电器隔离开关代替它；距离较远时，可保留SWG1(或2)隔离开关。 

从图9中可以看出，用1～4B(变压器)取代常规用的电压互感器，分别从接触网上取电，既满足保护所需的电压取量要求，又满足断路器和隔离开关电动操动机构的用电要求。 

参照图11，其中虚线框内给出了采用27.5kV户外模块化电器的牵引变电所主接线实施例。 

从图11中可以看出，将常规牵引变电所采用单元间隔方式或开关柜方式安装布置在户内的牵引变压器27.5kV侧的断路器、电压互感器、电流互感器、隔离开关等主要设备布置在户外，按虚线框分别组合成独立的户外模块化电器，给接触网供电，可实现牵引变电所全户外布置，满足牵引变电所安全供电需要，又节省土地、生产房屋的投资。 

牵引变电所一次设备采用全户外布置时，二次设备采用集综合自动化系统、交直流自用电系统、远动及通信系统于一体的户外预装式保护测控柜，实现全所户外布置，节约生产房屋投资，节约土地资源。 

在分束供电时，用一个图12所述的“27.5kV户外模块化电器”单元取代隔离(或负荷)开关，给铁路枢纽、大型客站及区段站各分场中，按电化股道群或不同供电分区的需要分束供电的接触网供电，可以提高牵引网的供电灵活性、缩小检修停电范围。同时，由于断路器具备切除故障线路的能力，因此，可大大提高牵引供电系统的可靠性。 

用变压器取代常规用的电压互感器，从接触网上取电，既满足保护所需的电压取量要求，又满足断路器和隔离开关电动操动机构的用电要求。 

Claims (8)

1.一种电气化铁道直接供电方式的供电系统，包括布置在电气化铁道侧边的牵引变电所，所述牵引变电所的输出侧连接上/下行接触网，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂末端之间设有具有并联供电功能的并联设备，在两个相邻的牵引变电所的上/下行接触网的供电臂之间设有具有越区供电功能的越区设备，在上/下行接触网与馈线端之间设有具有分段或分区供电的开闭设备，所述上/下行接触网通过两个接电隔离开关与开闭设备连接，所述开闭设备通过两个上网隔离开关与两个馈线端连接，其特征在于：

所述并联设备包括第一并联供电单元和第二并联供电单元，所述第一并联供电单元和第二并联供电单元为并联供电用模块化电器；所述越区设备包括第一越区供电单元和第二越区供电单元；

所述并联供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的上行隔离开关、并联供电断路器、下行隔离开关、并联供电微型变压器和熔断器、并联供电电流互感器、并联供电控制箱和并联供电电源箱，所述上行隔离开关、并联供电断路器、下行隔离开关和并联供电电流互感器串联，所述并联供电用模块化电器的两端分别连接上行接触网和下行接触网，两个并联供电微型变压器和熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个并联供电微型变压器、并联供电电流互感器均与并联供电控制箱连接，所述并联供电微型变压器的输出端连接所述并联供电电源箱；

所述开闭设备包括第一开闭用模块化电器、第二开闭用模块化电器、第三开闭用模块化电器和第四开闭用模块化电器，两个接电隔离开关分别与第一开闭用模块化电器和第二开闭用模块化电器连接，所述第一开闭用模块化电器和第二开闭用模块化电器均连接共用节点，所述共用接电分别连接第三开闭用模块化电器和第四开闭用模块化电器，所述第三开闭用模块化电器和第四开闭用模块化电器分别连接两个上网隔离开关；

所述开闭用模块化电器包括支架、安装在支架上的开闭隔离开关、开闭断路器、开闭微型变压器和熔断器、开闭电流互感器、开闭控制箱和开闭电源箱，所述开闭隔离开关、开闭断路器和开闭电流互感器串联，所述开闭用模块化电器的两端分别连接共用节点和接电隔离开关或上网隔离开关，开闭微型变压器和熔断器的输入端连接所述接电隔离开关或上网隔离开关，所述两个开闭微型变压器、开闭电流互感器均与开闭控制箱连接，所述开闭微型变压器的输出端连接所述开闭电源箱。

2.如权利要求1所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：所述的牵引变电所的输出侧为输出用模块化电器，所述输出用模块化电器包括支架、安装在支架上的输出断路器、输出隔离开关、输出电流互感器，所述输出用模块化电器包括三个输入端、上行输出端和下行输出端，所述输出用模块化电器包括三个支路，每个支路为串接的输出断路器、输出隔离开关和输出电流互感器，其中两个支路的输出分别连接上行输出端和下行输出端，第三个支路的输出与所述其中两个支路的输出之间均设有备用隔离开关。

3.如权利要求1或2所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：所述的接触网通过分束模块化电器与不同供电分区连接，所述分束模块化电器包括支架、安装在支架上的分束断路器、分束隔离开关、分束微型变压器和熔断器、分束电流互感器、分束控制箱和分束电源箱，所述分束断路器、分束隔离开关和分束电流互感器串联，所述分束微型变压器和熔断器连接所述接触网，所述分束微型变压器和分束电流互感器连接分束控制箱，所述分束微型变压器连接所述分束电源箱。

4.如权利要求1所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：所述第一越区供电单元和第二越区供电单元为越区供电用模块化电器，所述越区供电用模块化电器包括支架、安装在支架上的甲牵引变电所上/下行隔离开关、越区供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关、越区供电微型变压器和熔断器、越区供电电流互感器、越区供电控制箱和越区供电电源箱，所述甲牵引变电所上/下行隔离开关、并联供电断路器、乙牵引变电所上/下行隔离开关和越区供电电流互感器串联，所述越区供电用模块化电器的两端分别连接甲、乙牵引变电所上/下行接触网，两个越区供电微型变压器和熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的两端，所述两个越区供电微型变压器、越区供电电流互感器均与越区供电控制箱连接，所述越区供电微型变压器的输出端连接所述越区供电电源箱。

5.如权利要求1所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：所述开闭设备还包括第五开闭用模块化电器和第六开闭用模块化电器，所述第五开闭用模块化电器和第六开闭用模块化电器分别连接共用节点，所述第五开闭用模块化电器、第六开闭用模块化电器通过连接两个上网隔离开关与另外的两个馈线端连接。

6.如权利要求4所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：在所述并联供电用模块化电器、越区供电用模块化电器、开闭用模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。

7.如权利要求2所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：在所述输出用模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。

8.如权利要求3所述的电气化铁道直接供电方式的供电系统，其特征在于：在所述分束模块化电器中，将各个电路元件组合在一起。

Images