CN102390290A - 能实现上、下行供电臂分开按at方式供电的牵引供电系统 - Google Patents

Abstract

一种能实现上、下行供电臂分开按AT方式供电的牵引供电系统，包括布置在电气化铁道侧边的牵引变电所，牵引变电所的输出侧连接上/下行牵引网，上/下行牵引网分别包括接触悬挂T线和正馈线F线，在上/下行牵引网的供电臂中间和末端设有具有并联供电功能的并联设备，并联设备连接AT设备，并联供电用模块化电器中，上行并联第一支路和下行并联第一支路串联，上行并联第二支路和下行并联第二支路串联，在上行并联第一支路和下行并联第一支路之间设置母线分段第一支路隔离开关，在上行并联第二支路和下行并联第二支路之间设置母线分段第二支路隔离开关。本发明能有效满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电要求、供电质量良好、可靠性高。

Description

能实现上、下行供电臂分开按AT方式供电的牵引供电系统

技术领域

本发明涉及电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统。

背景技术

国内外众多高速铁路、客运专线、重载等电气化铁路牵引供电系统主要采用标称电压为2×25kV、长期最高电压为2×27.5kV的AT供电方式，以满足电力机车牵引用电需要。AT供电方式的牵引供电系统主要采用图1所示的由牵引变电所、AT分区所、AT所、牵引网组成的，在供电臂中间通过AT所、末端通过AT分区所的并联供电方式；或采用图2所示的由牵引变电所、并联供电单元、越区供电单元、集成式AT所、牵引网组成的，在供电臂中间和末端通过并联供电单元和集成式AT所的并联供电方式。上述两种供电方式的牵引供电系统牵引网阻抗小，能减小牵引网电压损失、改善供电质量。

图1所示AT供电方式的AT分区所和AT所2×27.5kV的设备主要采用户内GIS充气式开关柜，也有采用其他单体设备布置方式的。图2所示AT供电方式的并联供电单元、越区供电单元、集成式AT所2×27.5kV的设备主要采用2×27.5kV户外模块化电器。

1、图1所示AT供电方式的不足

(1)图1所示AT供电方式中AT所的不足

正常运行时，断路器1DL和隔离开关1G合闸，断路器2DL和隔离开关2G合闸，甲牵引变电所供电的上、下行供电臂通过1DL、1G和2DL、2G实现供电臂中间并联供电；当上(或下)行供电臂发生故障时，1DL、2DL无延时分闸，牵引变电所馈线断路器分闸，切除故障。故障切除后，牵引变电所馈线断路器自动重合闸启动合闸，重新向牵引网送电。如故障为非永久性故障，重合闸成功，则1DL和2DL分别检有压合闸，恢复并联供电。如故障为永久性故障，牵引变电所馈线断路器后加速分闸，切除故障线路，此时，1DL和2DL继续保持分闸状态，待故障线路恢复正常后再分别合闸，恢复并联供电。

断路器3DL和隔离开关3G及自藕变压器AT1与断路器4DL和隔离开关4G及自藕变压器AT2之间相互闭锁，不能同时投入，互为固定备用。正常运行时，3DL和3G合闸，AT1受电。当AT1发生故障时，3DL分闸，AT1退出运行，备投装置启动，4DL和4G自动合闸，AT2投入运营。

从现有AT所运行方式可知：由于AT所内的两台并联供电断路器1DL与2DL之间的2×27.5kV母线没有分段设备；并且，两台自藕变压器AT1与AT2互为固定备用，只能分开投入。因此，在上、下行供电臂需要分开运行时，无法实现两台自藕变压器分别接入上、下行供电臂的需求，也就是说，不能满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的要求。

(2)图1所示AT供电方式中AT分区所的不足

正常运行时，隔离开关11G和21G分闸；断路器1DL和隔离开关1G、断路器3DL和隔离开关3G合闸，甲牵引变电所供电的上、下行供电臂通过1DL和1G及3DL和3G实现供电臂末端并联供电；当上(或下)行供电臂发生故障时，1DL、3DL无延时分闸，牵引变电所馈线断路器分闸，切除故障。故障切除后，牵引变电所馈线断路器自动重合闸启动合闸，重新向牵引网送电。如故障为非永久性故障，重合闸成功，则1DL和3DL分别检有压合闸，恢复并联供电。如故障为永久性故障，牵引变电所馈线断路器后加速分闸，切除故障线路，此时，1DL和3DL继续保持分闸状态，待故障线路恢复正常后再分别合闸，恢复并联供电。同样，乙牵引变电所供电的上、下行供电臂通过2DL和2G及4DL和4G实现供电臂末端并联供电。

断路器5DL和隔离开关5G及自藕变压器AT1与断路器7DL和隔离开关7G及自藕变压器AT3之间相互闭锁，不能同时投入，互为固定备用。正常运行时，5DL和5G合闸，AT1受电。当AT1发生故障时，5DL分闸，AT1退出运行，备投装置启动，7DL和7G自动合闸，AT3投入运营。同样，AT2、AT4也不能同时投入，互为固定备用。

当甲牵引变电所因故退出运行时，隔离开关11G和隔离开关21G合闸，乙牵引变电所通过11G、21G给甲牵引变电所的上、下行供电臂越区供电。反之，乙牵引变电所故障时，甲牵引变电所也通过11G、21G实现越区供电。

由此可见，1DL、3DL、5DL、7DL、AT1、AT3和2DL、4DL、6DL、8DL、AT2、AT4分别组成两个现有的AT所。正常运行时，在运行方式上他们并无直接的电气联系，只是在需要越区供电时才通过11G、21G连接起来实现越区供电功能。因此，我们可以认为，现有AT分区所由两个现有AT所和越区供电隔离开关组成。

从现有AT分区所运行方式可知：由于AT分区所内的两台并联供电断路器1DL与3DL(或2DL与4DL)之间的2×27.5kV母线没有分段设备；并且，两台自藕变压器AT1与AT3(或AT2与AT4)互为固定备用，只能分开投入。因此，在上、下行供电臂需要分开运行时，无法实现两台自藕变压器分别接入上、下行供电臂的需求，也就是说，不能满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的要求。

(3)接触网发生永久性故障时，故障接触网所在的供电臂只能全部停电，严重影响行车用电需要。

当上行接触网发生永久性故障时，AT所中与故障接触网连接的断路器1DL分闸，与非故障接触网连接的断路器2DL合闸，自藕变压器AT1(或AT2)投入运营；同样，AT分区所中与故障接触网连接的断路器1DL分闸，与非故障接触网连接的断路器3DL合闸，自藕变压器AT1(或AT2)投入运营；非故障接触网所在的下行供电臂按AT方式供电。而故障接触网所在的上行供电臂只能全部停电，停电范围较大，严重影响行车用电需要。

同样，当下行接触网发生永久性故障时，上行供电臂可按AT方式供电，而下行供电臂也只能全部停电。

(4)上、下行供电臂分开同时供电时至少有一个供电臂为直接供电方式

图1所示供电方式中，当AT所和AT分区所中与上行接触网连接的并联断路器同时分闸时，可实现上、下行供电臂分开同时供电。但是，此时由于自藕变压器因AT所和AT分区所中与上行接触网连接的并联断路器分闸不能投入运营，造成上行接触网的实际供电方式为直接供电方式，而不是AT供电方式。此时，AT所和AT分区所中与下行接触网连接的并联断路器可同时合闸，自藕变压器只能与下行接触网连接，投入运营，下行接触网按AT方式供电。同样，AT所和AT分区所中与下行接触网连接的并联断路器同时分闸时，也能实现上、下行分开同时供电，但此时的上行接触网虽按AT方式供电，但下行接触网只能按直接供电方式供电。也就是说，上、下行供电臂分开同时供电时，最多只能有一个供电臂按AT方式供电，而另一个只能按直接供电方式供电。

当AT所和AT分区所的并联断路器都同时分闸时，也可实现上、下行分开同时供电。但是，由于自藕变压器因并联断路器都分闸而不能投入，造成接触网的实际供电方式为直接供电方式，而不是AT供电方式。

因此，上、下行供电臂分开同时供电时至少有一个供电臂为直接供电方式，供电质量较差，不能满足高速、重载的行车用电需要。

2、图2所示AT供电方式的不足

(1)不能满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的要求

甲牵引变电所通过所内馈线断路器给上、下行供电臂供电，上、下行供电臂通过第一并联供电单元101实现供电臂中间并联供电，通过第二并联供电单元102实现末端并联供电。当上(或)下行供电臂发生故障时，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中的四台断路器无延时分闸，牵引变电所馈线断路器分闸，切除故障。故障切除后，牵引变电所馈线断路器自动重合闸启动合闸，重新向牵引网送电。如故障为非永久性故障，重合闸成功，则第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中的四台断路器分别检有压合闸，恢复并联供电。如故障为永久性故障，牵引变电所馈线断路器后加速分闸，切除故障线路，此时，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中的四台断路器继续保持分闸状态，待故障线路恢复正常后再分别合闸，恢复并联供电。

同样，乙牵引变电所供电的上、下行供电臂也是通过第三并联供电单元103(或第四并联供电单元104)实现供电臂中间(或末端)并联供电。

当甲牵引变电所因故退出运行时，第一越区供电单元201(或第二越区供电单元202)合闸，乙牵引变电所通过越区供电单元201(或202)给甲牵引变电所的上(或下)行供电臂越区供电。反之，乙牵引变电所故障时，甲牵引变电所也通过越区供电单元201(或202)越区供电。

从图2所示的运行方式可知：由于并联供电单元(101、102、103、104)的两台断路器之间的2×27.5kV母线没有分段设备；集成式AT所(301、302、303、304)内的两台断路器之间的2×27.5kV母线也没有分段设备，两台自藕变压器还为固定备用方式，只能分开投入运营。因此，当上、下行供电臂需要分开运行时，无法实现两台自藕变压器分别接入上、下行供电臂的需求，也就是说，图2所示的供电方式也不能满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的要求。

(2)接触网发生永久性故障时，故障接触网所在的供电臂只能全部停电，严重影响行车用电需要。

当上行接触网发生永久性故障时，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中与故障接触网连接的断路器1DL分闸，与非故障接触网连接的断路器2DL合闸；同时，第一集成式AT所301中的自藕变压器AT1(或AT2)以及第二集成式AT所302中的自藕变压器AT1(或AT2)投入，非故障接触网所在的下行供电臂按AT方式供电，而故障接触网所在的上行供电臂只能全部停电，停电范围较大，严重影响行车用电需要。

同样，当下行接触网发生永久性故障时，上行供电臂可按AT方式供电，而下行供电臂只能全部停电。

(3)上、下行供电臂分开同时供电时至少有一个供电臂为直接供电方式

图2所示供电方式中，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中与上行接触网连接的并联断路器1DL同时分闸时，可实现上、下行分开同时供电。但是，此时由于自藕变压器因第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中与上行接触网连接的并联断路器1DL分闸不能投入运营，造成上行接触网的实际供电方式为直接供电方式，而不是AT供电方式。此时，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中与下行接触网连接的并联断路器2DL可同时合闸，自藕变压器只能与下行接触网连接，投入运营，下行接触网按AT方式供电。同样，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中与下行接触网连接的并联断路器2DL同时分闸时，也可实现上、下行分开同时供电，但此时的上行接触网虽按AT方式供电，但下行接触网只能按直接供电方式供电。也就是说，上、下行供电臂分开同时供电时只能有一个供电臂为AT供电方式，而另一个为直接供电方式。

当第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中的并联断路器都同时分闸时，也可实现上、下行分开同时供电。但是，由于自藕变压器因并联断路器都分闸而不能投入，造成接触网的实际供电方式为直接供电方式，而不是AT供电方式。

因此，上、下行供电臂分开同时供电时至少有一个供电臂为直接供电方式，供电质量较差，不能满足高速、重载的行车用电需要。

综上所述，无论是图1还是图2所示的供电方式，都不能满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的要求；而且，当上(或下)行接触网发生永久性故障时，非故障接触网所在的下(或上)行供电臂虽可按AT方式供电，但故障接触网所在的上(或下)行供电臂只能全部停电，停电范围较大，严重影响行车供电需要。

虽然并联断路器部分分闸时，可实现上、下行分开同时供电要求，但此时至少有一个供电臂为直接供电方式；而全部分闸时也能实现上、下行分开同时供电，但此时的上、下行供电臂的实际供电方式都是直接供电方式，而不是AT供电方式。因此，上、下行供电臂分开同时供电时至少有一个供电臂为直接供电方式，供电质量较差，不能满足高速、重载的运营用电需要。

发明内容

为了克服现有电气化铁道牵引供电系统AT供电方式不能满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的要求、供电质量较差、可靠性差的不足，本发明提供一种供电质量良好、可靠性高、能有效满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电的牵引供电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能实现上、下行供电臂分开按AT方式供电的牵引供电系统，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/下行牵引网，所述上/下行牵引网分别包括接触悬挂T线和正馈线F线，在上/下行牵引网的供电臂中间和末端设有具有并联供电功能的并联设备，在上/下行牵引网的供电臂中间设有具有将接触网从电气上分段功能的电分段以及与电分段并联的隔离开关，在两个相邻的牵引变电所的上/下行牵引网的供电臂之间电分相处设有具有越区供电功能的越区设备，所述并联设备连接AT设备，其中，

所述并联设备包括第一并联供电单元、第二并联供电单元、第三并联供电单元、第四并联供电单元；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AT设备包括第一集成式AT所、第二集成式AT所、第三集成式AT所、第四集成式AT所，所述第一并联供电单元连接所述第一集成式AT所，所述第二并联供电单元连接所述第二集成式AT所，所述第三并联供电单元连接所述第三集成式AT所，所述第四并联供电单元连接所述第四集成式AT所；

所述第一并联供电单元、第二并联供电单元、第三并联供电单元和第四并联供电单元为并联供电用模块化电器，所述并联供电用模块化电器包括上行第一输入端、上行第二输入端、下行第一输入端和下行第二输入端，所述上行第一输入端和上行第二输入端分别与所述上行牵引网的T线和F线连接，所述下行第一输入端和下行第二输入端与所述下行牵引网的T线和F线连接；

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并联供电子单元、下行并联供电子单元、母线分段子单元、并联供电控制箱和并联供电电源箱，所述上行并联供电子单元包括上行并联第一支路和上行并联第二支路，所述下行并联供电子单元包括下行并联第一支路和下行并联第二支路，所述母线分段子单元包括第一支路隔离开关和第二支路隔离开关；

所述上行并联第一支路和下行并联第一支路串联，所述上行并联第二支路和下行并联第二支路串联，所述上行并联第一支路和下行并联第一支路之间设置所述第一支路隔离开关，所述上行并联第二支路和下行并联第二支路之间设置所述第二支路隔离开关；

所述第一支路隔离开关的两端分别与对应于该并联供电单元的集成式AT所的上行T输入端、下行T输入端连接，所述第二支路隔离开关的两端分别与对应于该并联供电单元的集成式AT所的上行F输入端、下行F输入端连接；

所述集成式AT所包括上行AT变压器、下行AT变压器、上行AT所用模块化电器和下行AT所用模块化电器，所述上行AT所用模块化电器包括上行T输入端和上行F输入端，所述下行AT所用模块化电器包括下行T输入端和下行F输入端，所述上行AT所用模块化电器与上行AT变压器连接，所述下行AT所用模块化电器与下行AT变压器连接，所述上行AT变压器和下行AT变压器的接地端连接回流线和接地网，所述上行AT变压器和下行AT变压器之间设置防火墙；

所述上行AT所用模块化电器和下行AT所用模块化电器均采用AT所用模块化电器，所述AT所用模块化电器包括支架、安装在支架上的T线第一支路和F线第一支路；

所述T线第一支路包括T线第一断路器、T线第一电流互感器、T线第一隔离开关和T线第一电压互感器和熔断器，所述T线第一断路器、T线第一电流互感器、T线第一隔离开关串联，所述T线第一电压互感器和熔断器串联，T线第一熔断器的输入端连接所述T线输入端，所述T线第一断路器的输出端连接所述第一AT变压器T线输入端；

所述F线第一支路包括F线第一断路器、F线第一电流互感器、F线第一隔离开关和F线第一微型变压器和熔断器，所述F线第一断路器、F线第一电流互感器、F线第一隔离开关串联，所述F线第一微型变压器和熔断器串联，F线第一熔断器的输入端连接所述F线输入端，所述F线第一断路器的输出端连接所述第一AT变压器F线输入端；

所述T线第一电流互感器、T线第一电压互感器、F线第一电流互感器、F线第一微型变压器均与集成式AT所户外预装式保护测控柜连接。

进一步，在上/下行牵引网的供电臂中间设有具有将接触网从电气上分段功能的电分段以及与电分段并联的隔离开关。接触网发生永久性故障时，故障所在的上(或下)行供电臂可分段停电。

再进一步，在与并联设备连接处的接触网两侧分别设置电分段以及与电分段并联的隔离开关。

更进一步，所述上行并联第一支路包括并联供电上行第一隔离开关、并联供电上行第一电流互感器、并联供电上行第一断路器和并联供电上行第一电压互感器和熔断器，所述并联供电上行第一隔离开关、并联供电上行第一电流互感器、并联供电上行第一断路器串联，所述并联供电上行第一电压互感器和熔断器串联，上行第一熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的上行第一输入端；

所述下行并联第一支路包括并联供电下行第一隔离开关、并联供电下行第一电流互感器、并联供电下行第一断路器和并联供电下行第一电压互感器和熔断器，所述并联供电下行第一隔离开关、并联供电下行第一电流互感器、并联供电下行第一断路器串联，所述并联供电下行第一电压互感器和熔断器串联，下行第一熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的下行第一输入端；

所述上行并联第二支路包括并联供电上行第二隔离开关、并联供电上行第二电流互感器、并联供电上行第二断路器和并联供电上行第二微型变压器和熔断器，所述并联供电上行第二隔离开关、并联供电上行第二电流互感器、并联供电上行第二断路器串联，所述并联供电上行第二微型变压器和熔断器串联，上行第二熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的上行第二输入端；

所述下行并联第二支路包括并联供电下行第二隔离开关、并联供电下行第二电流互感器、并联供电下行第二断路器和并联供电下行第二微型变压器和熔断器，所述并联供电下行第二隔离开关、并联供电下行第二电流互感器、并联供电下行第二断路器串联，所述并联供电下行第二微型变压器和熔断器串联，下行第二熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的下行第二输入端；

所述并联供电上行第一电流互感器和并联供电上行第一电压互感器、并联供电下行第一电流互感器和并联供电下行第一电压互感器、并联供电上行第二电流互感器、并联供电下行第二电流互感器的二次输出端均与并联供电控制箱连接，所述并联供电上行第二微型变压器、并联供电下行第二微型变压器的二次输出端连接所述并联供电电源箱；并联供电控制箱的上行并联第二支路和下行并联第二支路的有压检测信号从并联供电电源箱引来。

本发明的有益效果主要表现在：有效实现上、下行供电臂分开同时按AT方式供电，供电质量良好、可靠性好；并且，接触网发生永久性故障时，故障所在的上(或下)行供电臂可分段停电。

附图说明

图1是现有AT供电方式上、下行供电臂中间通过AT所、末端通过AT分区所的并联供电示意图。

图2是采用2×27.5kV户外模块化电器的AT供电方式电气原理图。

图3是可实现上、下行供电臂分开同时按AT方式供电，供电臂可分段停电的AT供电方式电气原理图。

图4是满足上、下行分开供电和供电臂分段停电的并联供电单元的模块化电器电气原理图。

图5是满足上、下行分开供电和供电臂分段停电的并联供电单元的模块化电器结构图。

图6是满足上、下行分开供电和供电臂分段停电的集成式AT所主接线示意图。

图7是集成式AT所AT模块结构示意图。

图8是满足上、下行分开供电和供电臂分段停电的集成式AT所总平面布置图。

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3～图8，一种能实现上、下行供电臂分开按AT方式供电的牵引供电系统，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/下行牵引网，所述上/下行牵引网分别包括接触悬挂T线和正馈线F线，在上/下行牵引网的供电臂中间和末端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/下行牵引网的供电臂之间电分相处设有具有越区供电功能的越区设备，所述并联设备连接AT设备，其中，

所述并联设备包括第一并联供电单元101、第二并联供电单元102、第三并联供电单元103、第四并联供电单元104；所述越区设备包括第一越区供电单元201和第二越区供电单元202；所述AT设备包括第一集成式AT所301、第二集成式AT所302、第三集成式AT所303、第四集成式AT所304，所述第一并联供电单元101连接所述第一集成式AT所301，所述第二并联供电单元102连接所述第二集成式AT所302，所述第三并联供电单元103连接所述第三集成式AT所303，所述第四并联供电单元104连接所述第四集成式AT所304；

所述第一并联供电单元、第二并联供电单元、第三并联供电单元和第四并联供电单元为并联供电用模块化电器，所述并联供电用模块化电器包括上行第一输入端、上行第二输入端、下行第一输入端和下行第二输入端，所述上行第一输入端和上行第二输入端分别与所述上行牵引网的T线和F线连接，所述下行第一输入端和下行第二输入端与所述下行牵引网的T线和F线连接；

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并联供电子单元11、下行并联供电子单元12、母线分段子单元13、并联供电控制箱和并联供电电源箱，所述上行并联供电子单元11包括上行并联第一支路和上行并联第二支路，所述下行并联供电子单元12包括下行并联第一支路和下行并联第二支路，所述母线分段子单元13包括第一支路隔离开关和第二支路隔离开关；

所述上行并联第一支路和下行并联第一支路串联，所述上行并联第二支路和下行并联第二支路串联，所述上行并联第一支路和下行并联第一支路之间设置母线分段单元第一支路隔离开关，所述上行并联第二支路和下行并联第二支路之间设置母线分段单元第二支路隔离开关；

所述第一支路隔离开关的两端分别与对应于该并联供电单元的集成式AT所的上行T输入端、下行T输入端连接，所述第二支路隔离开关的两端分别与对应于该并联供电单元的集成式AT所的上行F输入端、下行F输入端连接；

所述集成式AT所包括上行AT变压器、下行AT变压器、上行AT所用模块化电器和下行AT所用模块化电器，所述上行AT所用模块化电器包括上行T输入端和上行F输入端，所述下行AT所用模块化电器包括下行T输入端和下行F输入端，所述上行AT所用模块化电器与上行AT变压器连接，所述下行AT所用模块化电器与下行AT变压器连接，所述上行AT变压器和下行AT变压器的接地端连接回流线和接地网，所述上行AT变压器和下行AT变压器之间设置防火墙；

所述上行AT所用模块化电器和下行AT所用模块化电器均采用AT所用模块化电器，所述AT所用模块化电器包括支架、安装在支架上的T线第一支路和F线第一支路；

所述T线第一支路包括T线第一断路器、T线第一电流互感器、T线第一隔离开关和T线第一电压互感器和熔断器，所述T线第一断路器、T线第一电流互感器、T线第一隔离开关串联，所述T线第一电压互感器和熔断器串联，T线第一熔断器的输入端连接所述T线输入端，所述T线第一断路器的输出端连接所述第一AT变压器T线输入端；

所述F线第一支路包括F线第一断路器、F线第一电流互感器、F线第一隔离开关和F线第一微型变压器和熔断器，所述F线第一断路器、F线第一电流互感器、F线第一隔离开关串联，所述F线第一微型变压器和熔断器串联，F线第一熔断器的输入端连接所述F线输入端，所述F线第一断路器的输出端连接所述第一AT变压器F线输入端；

所述T线第一电流互感器、T线第一电压互感器、F线第一电流互感器、F线第一微型变压器均与集成式AT所户外预装式保护测控柜连接。

在上/下行牵引网的供电臂中间设有具有将接触网从电气上分段功能的电分段以及与电分段并联的隔离开关。接触网发生永久性故障时，故障所在的上(或下)行供电臂可分段停电。

优选的，在与并联设备的连接处的接触网的两侧分别设置电分段以及与电分段并联的隔离开关。

所述上行并联第一支路包括并联供电上行第一隔离开关、并联供电上行第一电流互感器、并联供电上行第一断路器和并联供电上行第一电压互感器和熔断器，所述并联供电上行第一隔离开关、并联供电上行第一电流互感器、并联供电上行第一断路器串联，所述并联供电上行第一电压互感器和熔断器串联，上行第一熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的上行第一输入端；

所述下行并联第一支路包括并联供电下行第一隔离开关、并联供电下行第一电流互感器、并联供电下行第一断路器和并联供电下行第一电压互感器和熔断器，所述并联供电下行第一隔离开关、并联供电下行第一电流互感器、并联供电下行第一断路器串联，所述并联供电下行第一电压互感器和熔断器串联，下行第一熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的下行第一输入端；

所述上行并联第二支路包括并联供电上行第二隔离开关、并联供电上行第二电流互感器、并联供电上行第二断路器和并联供电上行第二微型变压器和熔断器，所述并联供电上行第二隔离开关、并联供电上行第二电流互感器、并联供电上行第二断路器串联，所述并联供电上行第二微型变压器和熔断器串联，上行第二熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的上行第二输入端；

所述下行并联第二支路包括并联供电下行第二隔离开关、并联供电下行第二电流互感器、并联供电下行第二断路器和并联供电下行第二电微型变压器和熔断器，所述并联供电下行第二隔离开关、并联供电下行第二电流互感器、并联供电下行第二断路器串联，所述并联供电下行第二微型变压器和熔断器串联，下行第二熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的下行第二输入端；

所述并联供电上行第一电流互感器和并联供电上行第一电压互感器、并联供电下行第一电流互感器和并联供电下行第一电压互感器、并联供电上行第二电流互感器、并联供电下行第二电流互感器的二次输出端均与并联供电控制箱连接，所述并联供电上行第二微型变压器、并联供电下行第二微型变压器的二次输出端连接所述并联供电电源箱；并联供电控制箱的上行并联第二支路和下行并联第二支路的有压检测信号从并联供电电源箱引来。

所述第一越区供电单元201和第二越区供电单元202均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越区第一输入端、越区第二输入端、越区第一输出端和越区第二输出端，所述越区供电模块化电器包括支架、安装在支架上的越区第一支路、越区第二支路、越区控制箱和越区电源箱；

所述越区第一支路包括越区第一左侧隔离开关、越区第一断路器、越区第一电流互感器、越区第一右侧隔离开关、越区第一左侧微型变压器和熔断器、越区第一右侧微型变压器和熔断器，所述越区第一左侧隔离开关、越区第一断路器、越区第一电流互感器和越区第一右侧隔离开关串联，所述越区第一左侧微型变压器和熔断器串联，越区第一左侧熔断器的输入端连接所述越区第一输入端，所述越区第一右侧微型变压器和熔断器串联，越区第一右侧熔断器的输入端连接所述越区第一输出端；

所述越区第二支路包括越区第二左侧隔离开关、越区第二断路器、越区第二电流互感器、越区第二右侧隔离开关、越区第二左侧电压互感器和熔断器、越区第二右侧电压互感器和熔断器，所述越区第二左侧隔离开关、越区第二断路器、越区第二电流互感器和越区第二右侧隔离开关串联，所述越区第二左侧电压互感器和熔断器串联，越区第二左侧熔断器的输入端连接所述越区第二输入端，所述越区第二右侧电压互感器和熔断器串联，越区第二右侧熔断器的输入端连接所述越区第二输出端；

所述越区第一电流互感器、越区第二电流互感器、越区第二左侧电压互感器和越区第二右侧电压互感器的二次输出端连接所述越区控制箱，所述越区第一左侧微型变压器和越区第一右侧微型变压器的二次输出端连接所述越区电源箱；越区控制箱的越区第一支路左侧及右侧的电压检测信号从越区电源箱引来。

本实施例的中间和末端并联供电单元由连接上行牵引网的上行并联供电子单元11、连接下行牵引网的下行并联供电子单元12、以及将上行并联供电子单元11和下行并联供电子单元12连接起来的2×27.5kV母线分段子单元13组成，所述上行并联供电子单元11的上行并联第一支路、母线分段子单元13的第一支路隔离开关、下行并联供电子单元12的下行并联第一支路串联，所述上行并联供电子单元11的上行并联第二支路、母线分段子单元13的第二支路隔离开关、下行并联供电子单元12的下行并联第二支路串联。

在所述并联供电用模块化电器、AT所用模块化电器中，采用环氧树脂将各个电路元件分别固封并组合在一起。

图3是可实现上、下行供电臂分开同时按AT方式供电，供电臂可分段停电的AT供电方式电气原理图。

我们可以采用图3所示的由牵引变电所、并联供电单元、集成式AT所、电分段、牵引网组成的电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统，取代图1所示的由牵引变电所、AT分区所、AT所、牵引网组成的，上、下行供电臂中间通过AT所、末端通过AT分区所实现并联供电的现有电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统；取代图2所示的由牵引变电所、并联供电单元、集成式AT所、牵引网组成的，上、下行供电臂中间和末端通过并联供电单元和集成式AT所实现并联供电的电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统。

从图3可以看出甲牵引变电所供电的上、下行供电臂通过第一并联供电单元101和第二并联供电单元102实现供电臂中间和末端并联供电；通过集成式AT所301、集成式AT所302实现AT方式供电。

当甲牵引变电所供电的上行(或下行)牵引网发生故障时，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中的断路器分闸；第一集成式AT所301、第二集成式AT所302中的断路器分闸，切除自藕变压器；牵引变电所馈线断路器分闸，切除故障。故障切除后，牵引变电所馈线断路器自动重合闸启动合闸，重新向牵引网供电。如故障为非永久性故障，重合闸成功，第一并联供电单元101和第二并联供电单元102中的断路器分别检有压合闸，恢复并联供电。第一集成式AT所301和第二集成式AT所302中的断路器分别检有压合闸，各有一台自藕变压器投入，恢复AT供电方式。

同样，乙牵引变电所供电的上、下行牵引网通过第四并联供电单元104、第三并联供电单元103实现供电臂中间和末端并联供电；通过第三集成式AT所303、第四集成式AT所304中的自藕变压器实现AT方式供电。

(1)满足上、下行供电臂可分开同时按AT方式供电的要求

图4是满足上、下行分开供电和供电臂分段停电的并联供电单元的模块化电器电气原理图。

从图4可以看出并联供电单元由并联供电子单元11和并联供电子单元12以及设在它们之间的2×27.5kV母线分段子单元13组成。

从图3、图4中还可以看出当上、下行牵引网需分开同时按AT方式供电时，第一并联供电单元101中的2×27.5kV母线分段隔离开关3G分闸，第二并联供电单元102中的2×27.5kV母线分段单元隔离开关3G也分闸，从电气上将上、下行接触网分开。集成式AT所301和集成式AT所302中的自藕变压器AT1、AT2解除相互闭锁条件；集成式AT所301中的自藕变压器AT1通过断路器1DL、第一并联供电单元101中的1DL与上行接触网联通；集成式AT所302中的自藕变压器AT1通过断路器1DL、第二并联供电单元102中的1DL与上行接触网联通，实现上行接触网按AT方式供电。同样，集成式AT所301中的自藕变压器AT2通过断路器2DL、第一并联供电单元101中的2DL与下行接触网联通；集成式AT所302中的自藕变压器AT2通过断路器2DL、第二并联供电单元102中的2DL与下行接触网联通，实现下行接触网按AT方式供电。

(2)接触网发生永久性故障时，供电臂可分段停电，减少接触网停电范围，满足行车用电需要

从图3中还可以看出上行接触网在第一并联供电单元101与上行接触网连接处靠牵引变电所侧设有电分段以及与电分段并联的接触网隔离开关5G；在另一侧设有电分段以及与电分段并联的接触网隔离开关6G。

当上行接触网L1区段发生永久性故障时，甲牵引变电所上行馈线断路器分闸，接触网隔离开关5G分闸，切除故障接触网。接触网隔离开关6G合闸；第一并联供电单元101中，上行并联供电子单元11和下行并联供电子单元12中的开关及2×27.5kV母线分段子单元13中的隔离开关3G合闸；第二并联供电单元102中，上行并联供电子单元11和下行并联供电子单元12中的开关及2×27.5kV母线分段子单元13中的隔离开关3G合闸；第一集成式AT所301和第二集成式AT所302中各有一台自藕变压器投入运行，实现甲牵引变电所下行馈线断路器给上行L3、L2区段和下行供电臂按AT方式供电，并在供电臂中间和末端实现并联供电，减小停电范围，满足行车用电需要。

当上行接触网L2区段发生永久性故障时，甲牵引变电所上行馈线断路器分闸，接触网隔离开关6G分闸；第二并联供电单元102中，上行并联供电子单元11中的开关及2×27.5kV母线分段子单元13中的隔离开关3G分闸，切除故障接触网；同时，第二集成式AT所302中的自藕变压器AT1、AT2解除相互闭锁条件。接触网隔离开关5G合闸；甲牵引变电所上、下行馈线断路器合闸；第一并联供电单元101中，上行并联供电子单元11和下行并联供电子单元12中的开关及2×27.5kV母线分段子单元13中的隔离开关3G合闸，第一集成式AT所301中有一台自藕变压器投入运行；第二并联供电单元102中，下行并联供电子单元12中的开关合闸，第二集成式AT所302中的自藕变压器AT2投入运行，实现甲牵引变电所上、下行馈线断路器给上行L1、L3区段和下行供电臂按AT方式供电，并在供电臂中间实现并联供电，减小停电范围，满足行车用电需要。

当上行接触网L3区段发生永久性故障时，甲牵引变电所上行馈线断路器分闸，接触网隔离开关5G、6G分闸；第一并联供电单元101中，上行并联供电子单元11中的开关及2×27.5kV母线分段子单元13中的隔离开关3G分闸，切除故障接触网；同时，第一集成式AT所301中的自藕变压器AT1、AT2解除相互闭锁条件。甲牵引变电所上行馈线断路器合闸，给上行L1区段按直接供电方式供电。甲牵引变电所下行馈线断路器合闸，第一并联供电单元101中，下行并联供电子单元12中的开关合闸，第一集成式AT所301中的自藕变压器AT2投入运行；第二并联供电单元102中，上行并联供电子单元11和下行并联供电子单元12中的开关及2×27.5kV母线分段子单元13中的隔离开关3G合闸，第二集成式AT所302有一台自藕变压器投入运行，实现甲牵引变电所下行馈线断路器给下行供电臂按AT方式供电，同时，通过下行并联供电子单元12、2×27.5kV母线分段子单元13的隔离开关3G和上行并联供电子单元11给上行L3区段按直接供电方式供电，减小停电范围，满足行车用电需要。

同样，当下行接触网L4(或L5或L6)区段分别发生永久性故障时，也能实现下行接触网分段停电要求，减少接触网事故停电范围，满足行车用电需要。乙牵引变电所也能实现接触网分段停电要求。

根据图4虚线框内所示的由上行并联供电子单元11和下行并联供电子单元12及2×27.5kV母线分段子单元13组成的并联供电单元的接线型式，可以设计一个图5所示结构型式的2×27.5kV户外模块化电器以满足并联供电单元的应用需要。从图中可以看出，变压器1B、2B取代F线上常规用的电压互感器，分别从上、下行接触网的F线上取电，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；同时，变压器一次出线端子还做为双级隔离开关1G(或2G)的F级静触头。电压互感器1YH、2YH，分别从上、下行接触网的T线上取电，提供保护所需的电压取量要求；同时，一次出线端子还做为双级隔离开关1G(或2G)的T级静触头。1G和2G隔离开关均采用动触头上打开关合方式。

并联供电单元与上、下行接触网的T线和F线的连接全部采用架空线方式；与集成式AT所之间可根据需要采用架空或电缆连接方式。

图6是满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电和供电臂分段停电的集成式AT所主接线示意图。

图6所示的集成式AT所由上行AT模块31和自藕变压器AT1、下行AT模块32和自藕变压器AT2组成。

根据图6所示的集成式AT所接线型式，可以设计一个图7所示结构型式的2×27.5kV户外模块化电器以满足集成式AT所的应用需要。

图8是满足上、下行供电臂分开同时按AT方式供电和供电臂分段停电的集成式AT所总平面布置图。

采用2×27.5kV户外模块化电器与自藕变压器组成的新型主接线型式的、全户外布置的、具有通用性、标准化的集成式AT所，它具有占用土地面积小，工厂化制造程度高，不需要生产房屋，满足无人值班和无人值守要求，减少现场施工工程量，缩短施工周期的特点。

从图3中还可以看出并联供电单元和集成式AT所之间只需用四回27.5kV电缆连接起来，即可完全实现上、下行供电臂可分开同时按AT方式供电、供电臂可分段停电要求的AT供电功能。

本实施例的牵引供电系统，是一种由牵引变电所、并联供电单元、集成式AT所、电分段、牵引网、越区供电单元组成的，在上、下行牵引网的供电臂中间和末端通过并联供电单元实现并联供电、通过集成式AT所实现AT供电功能的电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统，取代由牵引变电所、分区所、AT所、牵引网组成的，在供电臂中间通过AT所、末端通过分区所实现并联供电的现有电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统；取代由牵引变电所、并联供电单元、越区供电单元、集成式AT所、牵引网组成的，在供电臂中间和末端通过通过并联供电单元实现并联供电，通过集成式AT所实现AT供电功能的电气化铁道AT供电方式的牵引供电系统是可行的。研究一种新的结构型式的2×27.5kV户外模块化电器满足上、下行供电臂可分开同时按AT方式供电要求、供电臂可分段停电的新型AT供电方式的需要，并能实现供电臂中间和末端并联供电功能；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、标准化的产品是必须的；研究一种与并联供电单元配套的，占用土地面积比较小的，工厂化制造程度高，标准化，不需要生产房屋，又能节约土地资源的新的结构型式的AT模块满足集成式AT所的需要也是必须的。还能节约土地资源，节约生产房屋、供电线路投资；减少现场施工工程量，缩短施工周期。

Claims (4)

1.一种能实现上、下行供电臂可分开按AT方式供电的牵引供电系统，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/下行牵引网，所述上/下行牵引网分别包括接触悬挂T线和正馈线F线，在上/下行牵引网的供电臂中间和末端设有具有并联供电功能的并联设备，在上/下行牵引网的供电臂中间设有具有将接触网从电气上分段功能的电分段以及与电分段并联的隔离开关，在两个相邻的牵引变电所的上/下行牵引网的供电臂之间电分相处设有具有越区供电功能的越区设备，所述并联设备连接AT设备，其中，

所述并联设备包括第一并联供电单元、第二并联供电单元、第三并联供电单元、第四并联供电单元；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AT设备包括第一集成式AT所、第二集成式AT所、第三集成式AT所、第四集成式AT所，所述第一并联供电单元连接所述第一集成式AT所，所述第二并联供电单元连接所述第二集成式AT所，所述第三并联供电单元连接所述第三集成式AT所，所述第四并联供电单元连接所述第四集成式AT所；

所述第一并联供电单元、第二并联供电单元、第三并联供电单元和第四并联供电单元为并联供电用模块化电器，所述并联供电用模块化电器包括上行第一输入端、上行第二输入端、下行第一输入端和下行第二输入端，所述上行第一输入端和上行第二输入端分别与所述上行牵引网的T线和F线连接，所述下行第一输入端和下行第二输入端与所述下行牵引网的T线和F线连接；

其特征在于：

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并联供电子单元、下行并联供电子单元、母线分段子单元、并联供电控制箱和并联供电电源箱，所述上行并联供电子单元包括上行并联第一支路和上行并联第二支路，所述下行并联供电子单元包括下行并联第一支路和下行并联第二支路，所述母线分段子单元包括第一支路隔离开关和第二支路隔离开关；

所述上行并联第一支路和下行并联第一支路串联，所述上行并联第二支路和下行并联第二支路串联，所述上行并联第一支路和下行并联第一支路之间设置所述第一支路隔离开关，所述上行并联第二支路和下行并联第二支路之间设置所述第二支路隔离开关；

所述第一支路隔离开关的两端分别与对应于该并联供电单元的集成式AT所的上行T输入端、下行T输入端连接，所述第二支路隔离开关的两端分别与对应于该并联供电单元的集成式AT所的上行F输入端、下行F输入端连接；

所述集成式AT所包括上行AT变压器、下行AT变压器、上行AT所用模块化电器和下行AT所用模块化电器，所述上行AT所用模块化电器包括上行T输入端和上行F输入端，所述下行AT所用模块化电器包括下行T输入端和下行F输入端，所述上行AT所用模块化电器与上行AT变压器连接，所述下行AT所用模块化电器与下行AT变压器连接，所述上行AT变压器和下行AT变压器的接地端连接回流线和接地网，所述上行AT变压器和下行AT变压器之间设置防火墙；

所述上行AT所用模块化电器和下行AT所用模块化电器均采用AT所用模块化电器，所述AT所用模块化电器包括支架、安装在支架上的T线第一支路和F线第一支路；

所述T线第一支路包括T线第一断路器、T线第一电流互感器、T线第一隔离开关和T线第一电压互感器和熔断器，所述T线第一断路器、T线第一电流互感器、T线第一隔离开关串联，所述T线第一电压互感器和熔断器串联，T线第一熔断器的输入端连接所述T线输入端，所述T线第一断路器的输出端连接所述第一AT变压器T线输入端；

所述F线第一支路包括F线第一断路器、F线第一电流互感器、F线第一隔离开关和F线第一微型变压器和熔断器，所述F线第一断路器、F线第一电流互感器、F线第一隔离开关串联，所述F线第一微型变压器和熔断器串联，F线第一熔断器的输入端连接所述F线输入端，所述F线第一断路器的输出端连接所述第一AT变压器F线输入端；

所述T线第一电流互感器、T线第一电压互感器、F线第一电流互感器、F线第一微型变压器均与集成式AT所户外预装式保护测控柜连接。

2.如权利要求1所述的能实现上、下行供电臂可分开按AT方式供电的牵引供电系统，其特征在于：在上/下行牵引网的供电臂中间设有具有将接触网从电气上分段功能的电分段以及与电分段并联的隔离开关。

3.如权利要求2所述的能实现上、下行供电臂可分开按AT方式供电的牵引供电系统，其特征在于：在与并联设备的连接处的接触网的两侧分别设置电分段以及与电分段并联的隔离开关。

4.如权利要求1～3之一所述的能实现上、下行供电臂分开按AT方式供电的牵引供电系统，其特征在于：所述上行并联第一支路包括并联供电上行第一隔离开关、并联供电上行第一电流互感器、并联供电上行第一断路器和并联供电上行第一电压互感器和熔断器，所述并联供电上行第一隔离开关、并联供电上行第一电流互感器、并联供电上行第一断路器串联，所述并联供电上行第一电压互感器和熔断器串联，上行第一熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的上行第一输入端；

所述下行并联第一支路包括并联供电下行第一隔离开关、并联供电下行第一电流互感器、并联供电下行第一断路器和并联供电下行第一电压互感器和熔断器，所述并联供电下行第一隔离开关、并联供电下行第一电流互感器、并联供电下行第一断路器串联，所述并联供电下行第一电压互感器和熔断器串联，下行第一熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的下行第一输入端；

所述上行并联第二支路包括并联供电上行第二隔离开关、并联供电上行第二电流互感器、并联供电上行第二断路器和并联供电上行第二微型变压器和熔断器，所述并联供电上行第二隔离开关、并联供电上行第二电流互感器、并联供电上行第二断路器串联，所述并联供电上行第二微型变压器和熔断器串联，上行第二熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的上行第二输入端；

所述下行并联第二支路包括并联供电下行第二隔离开关、并联供电下行第二电流互感器、并联供电下行第二断路器和并联供电下行第二微型变压器和熔断器，所述并联供电下行第二隔离开关、并联供电下行第二电流互感器、并联供电下行第二断路器串联，所述并联供电下行第二微型变压器和熔断器串联，下行第二熔断器的输入端连接所述并联供电用模块化电器的下行第二输入端；

所述并联供电上行第一电流互感器和并联供电上行第一电压互感器、并联供电下行第一电流互感器和并联供电下行第一电压互感器、并联供电上行第二电流互感器、并联供电下行第二电流互感器的二次输出端均与并联供电控制箱连接，所述并联供电上行第二微型变压器、并联供电下行第二微型变压器的二次输出端连接所述并联供电电源箱；并联供电控制箱的上行并联第二支路和下行并联第二支路的有压检测信号从并联供电电源箱引来。

Images