CN104015632A - 高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，属于高速动车组牵引供电领域。本发明在锚段支柱上端的腕臂上设有两条承力索，承力索与吊弦相连，吊弦与由牵引变压器副边输出的单相α和β接触线连接，单相α与单相β互相平行彼此绝对绝缘，并经双相受电弓输入动车组内部的供电系统，分别与彼此独立的基本供电单元TUB1和TUB2连接。因此无需在单相α和β上设断路器开关或中性绝缘段，在三相高压供电网也不引起负序电流。本发明还介绍了8厢动车组CRH1型和CRH5型改进为6厢动车组、10厢动车组、12厢动车组和两列8厢重组的16厢动车组，以及刹车再生制动的线路结构。
Description
技术领域
电气化高速客运专线供电系统是保证列车安全、稳定、高效运营的动力源。担负着由高压供电网安全取电，向列车提供稳定、持续、可靠的供电任务，是电气化高速铁路的重要基础设施之一。本发明涉及一种高速列车的牵引弓网供电系统，特别适用于CRH1型及CRH5型动车组不设过分相的弓网供电系统，也不在三相高压供电网引起负序电流的工程技术领域。
背景技术
电气化铁路是以电能作为列车的牵引动力供电和列车辅助供电的电力源，是专门供给高速铁路动车组输送电能的供电系统。本申请的发明人已针对CRH2型和CRH3型动车组提出了一个专利申请。高速铁路供电系统由两大部分组成，即外部和内部供电系统。
外部供电系统：外部供电系统首先是将发电厂输出的三相电升压或将公用三相高压电降压到110KV(高速电气铁路为220KV)，然后输至铁路专用三相高压电网。一条电气化铁路沿线设有多个牵引变电所，相邻变电所间的距离约为40～50km，牵引变电所的核心设备为牵引变压器，牵引变压器将110KV或220KV的三相高压电变换为27.5KV(额定电压25KV)的两路单相工频交流电，分别给铁路上下行牵引供电网输电，如图6所示。由于单相供电系统结构简单、建设成本低、运行和维护方便，所以铁路系统希望电气化列车采用单相工频交流供电。而电力系统的供电部门则希望铁路系统从电网三相平衡对称取电，以避免电网中三相不平衡，引起大量负序电流。负序电流会在电网中引起电压谐波、闪变、非线性等，这便严重影响电网的电能质量、降低功率因素，致使电网的能量线损增加，变压器效率降低、电动机产生附加震动，发电机出力不足，电机局部发热等。严重时以致影响保护的正常进行，甚至对电力系统引起巨大危害。为了减小牵引负荷对三相电网产生负序影响，电气化铁路的牵引变电所普遍采用换相轮换接入电力系统中不同相的供电方式，这些方式为：单相牵引变电所的换相联接，V，v牵引变电所的换相联接，YN，d11牵引变电所的换相联接。两个相邻变电所的电压为牵引供电网电压，电压相位差60°。为了避免电网中的负序电流，电气化铁路采用相序轮换、分段分相供电的方案，在铁路沿线每20～25km作为一个供电区段，各个区段依次分别由电网中的不同相供电，就形成了电气化线路牵引供电系统的过分相结构。过分相结构为主断路器或分相绝缘器：
1)过分相时需配置主断路器，断开主断路器开关，只靠惯性通过中性段，如图7所示。由于主断路器的频繁开闭，影响其使用寿命，增加了投资和运行费用，又影响列车的运行速度。而且切换频繁会造成过电压，影响列车的电器设备，在切换过程中，还可能出现铁磁谐振现象，影响自动过分相的可靠性。
2)过分相时需配置分相绝缘器，分相绝缘器一般由三块相同的玻璃钢绝缘件组成，每块玻璃钢绝缘件长1.8m，宽25mm，高60mm，其底面制成斜槽，以增加表面泄漏距离。三块绝缘件之间的区域是不带电的，称为中性区域，中性区域的长度是以列车升双弓时不致短接不同相位为限，列车通过中性区域时必须不带电滑过，所以中性区域不能设置太长，以便越区供电，如图8所示。
内部供电系统：内部供电系统主要由动车组的动力供电系统和辅助供电系统两部分组成。对于CRH3型动车组和CRH2型动车组，由于二者内部供电系统的负荷和线路结构基本相同，故可将其分成两个互相独立，彼此对称的基本单元。本申请发明人在已申请的“高速客运专线全程无负序供电系统”(发明专利申请号：2014101823580)，结合CRH3和CRH2型动车组，提出了高速铁路全程无负序电流，在供电网也不设断路器开关和中性区绝缘器的技术方案。该申请的外部供电系统如图4(a)、4(b)、4(c)所示：图4(a)为外部供电系统的正视图，含牵引变电所、供电网、受电弓、动车组和轨道。图4(b)为图4(a)的仰视图，在运行全程不设过分相的中性段。图4(c)为图4(a)的B－B侧视图，该图将现有的单相受电弓改进为双相受电弓，双相受电弓分左右两臂，左右两臂彼此由绝缘器良好绝缘，在左右臂的上端分设有与供电网滑动接触的绝缘器，供电网的两路单相电通过滑动接触器输入动车组的内部供电系统，在受电弓的上部设有双相滑动两路接触器，比单相一路滑动接触器，具有更好的机械传递稳顺，电能传输更加可靠和稳定的特色，当一个双相受电弓升起时，另一个双相受电弓必须降下。该专利申请的内部供电系统如图5所示：将内部供电系统的电力供电和辅助供电分为两个相互对称，彼此绝缘的独立基本单元，两个基本单元由断路开关KA、KB完全分开；把单相受电弓改进为两相双相受电弓T1和T2，当双相受电弓T1升起，T2降下时，双路切断开关K1α与基本单元TUB1连接，K1β与基本单元TUB2连接；当双相受电弓T1降下，T2升起时，K2α与基本单元TUB1连接，K2β与基本单元TUB2连接。于是便实现了供电网不设过分相中性段，在高压三相电网也不引起负序电流。
由于CRH1、CRH5型8厢动车组与CRH3、CRH2型8厢动车组的排列顺序、受电弓设在车顶上方的位置不同。如图3所示：图3(a)为CRH1型8厢动车组编组示意图；图3(b)为CRH5型8厢动车组编组示意图。而且CRH1型8厢编和CRH5型8厢动车组的内部供电系统结构不同，因此，针对CRH1型和CRH5型动车组全程不设过分相，在三相高压电网也不引起负序电流，同时在线路中作适当的改进，也是电气化铁路供电系统亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计一种发明高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，动车组的受电弓由供电网取得电能后，经CRH1型或CRH5型8厢动车组内部进行合理的重配，既要保证牵引变压器两路单相输出不设过分相结构，又要保证由高压三相电网平衡取电，在三相电网不引起负序电流，是本发明的宗旨。
对于外部供电系统，针对CRH3型和CRH2型动车组，本申请发明人已提出申请号为：2014101823580的专利申请，在该申请中已叙述了如图4(a)的外部线路的正视图，包含牵引变电所、供电网、受电弓、动车组和轨道。如图4(b)的A－A仰视图，在图中取消了原有的牵引变电所，为上下行两路运行不设过分相中性段。如图4(c)的B－B侧视图，主要是双相受电弓的结构图，将牵引变压器输出的上下行单相α或单相β受电弓改进为双相受电弓，单相受电弓1改为双相受电弓T1和T2，分别设在相应车厢的车顶上，在双相受电弓左右两臂的上端分别设置接触器α′和β′，接触器为凹型结构，而且分别与两路单相供电网的单相α和单相β有良好的滑动接触，受电弓左右两臂彼此由绝缘器M1和M2实现良好的绝缘。将原有的单相接触受电弓改设为双相接触受电弓，这比只在受电弓中间设置一个单相接触器的接触受电，具有机械传递稳顺，电能传输更加可靠和稳定，当T1或T2任一个双相受电弓升起时，另一个双相受电弓必须降下。供电网的α和β单相电，便同时进入动车组的内部供电系统。在此无需赘述。本专利申请主要是叙述CRH1型或CRH5型8厢动车组的内部线路结构。
由于CRH1型、CRH5型8厢动车组和CRH3型、CRH2型8厢动车组只是动车组的排列顺序、双相受电弓设在车顶的位置不同，如图3(a)和3(b)所示。故本发明主要是针对CRH1型和CRH5型8厢动车组内部动力供电系统和辅助供电系统的结构，叙述发明内容。
本发明的技术方案结合附图说明如下：
一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，由牵引变压器副边输出的两路单相α和单相β与两条供电臂连接，两路单相α和单相β彼此平行，互相绝缘，并与设在CRH1动车组相应车顶上的双相受电弓接触器α′和β′滑动接触，经α′和β′将α和β输入动车组的内部供电系统；
将设在CRH1型8厢动车组2拖、7拖车顶的两个单相牵引受电弓(①)，改为两个双相牵引受电弓T1、T2，双相受电弓的左右两臂彼此由绝缘器M1和M2实现良好的绝缘，双相受电弓比单相受电弓具有机械传递平顺，电能传输可靠和稳定。
所述CRH1型8厢动车组改进为6厢动车组，将4动和5拖完全删去，将1动、2拖、3动设为基本单元TUB1，将6动、7拖、8动设为基本单TUB2，在TUB1基本单元和TUB2基本单元之间的A－A和B－B间增设断路开关KA和KB，便将TUB1和TUB2分为相互独立、彼此对称的基本单元，当需要双相受电弓T2降下时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电，由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2的线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称供电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段绝缘器，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
将CRH1型8厢动车组改进为10厢动车组、12厢动车组和16厢双列重组动车组的改进设计如下：对于改进的10厢动车组，将6动、7拖、8动删掉，将1动、2拖、3动、4动、5拖分为两列5厢编组，分别设为基本单元TUB1和基本单元TUB2；对于改进的12厢动车组，将4动、5拖删去，将1动、2拖、3动、6动、7拖、8动，分别组成两列相同的6厢动车组，设为基本单元TUB1和基本单元TUB2；对于双列重组16厢动车组，将两列8厢动车组分别设为基本单元TUB1和TUB2。
由牵引变压器副边输出的两路单相α和单相β与两条供电臂连接，两路单相α和单相β彼此平行，互相绝缘，并与设在CRH5动车组相应车顶上的双相受电弓接触器α′和β′滑动接触，经α′和β′将α和β输入动车组的内部供电系统；
由于CRH5型8厢动车组和CRH1型8厢动车组的排列顺序和双相受电弓设置的车顶位置不同，对于CRH5型8厢动车组改进为6厢动车组，双相受电弓是设在3拖、6拖的车顶上，删去4动、5拖，将一组1动、2动、3拖和另一组6拖、7动、8动分别设为基本单元TUB1和TUB2，TUB1和TUB2之间机械连接，TUB1和TUB2之间增设断路开关KA和KB，TUB1和TUB2便分为相互独立、彼此对称的基本单元，当需要双相受电弓T2下降时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。
8厢动车组改进为10厢动车组，删去6拖、7动、8动，将两列编组1动、2动、3拖、4动、5拖分别设为基本单元TUB1和TUB2，将双相受电弓设在两列编组的3拖车顶上，或者删去1动、2动、3拖，将两列编组4动、5拖、6拖、7动、8动设为基本单元TUB1和TUB2，将双相受电弓设在6拖的车顶上，两个基本单元之间机械连接，并增设断路开关，改进的CRH5型10厢编组，其余线路结构与改进的CRH1型10厢线路结构相同；将CRH5型8厢动车组改进为12厢动车组，删去4动、5拖，将两组相同的1动、2动、3拖、6拖、7动、8动，分别设为基本单元TUB1和TUB2，并将双相受电弓设在一组3拖和6拖的车顶上，其余线路结构与CRH1型改进的12厢编组线路结构相同，便组成改进的CRH5型12厢动车组；与CRH1型改进的16厢重组相同，便组成CRH5型16厢重组的编组。
在现有CRH1型8厢动车组结构中增设二极管(9)和(10)，其作用是在制动刹车时，双相切断开关K1和K2便同步断开，无电流由主变压器(7)和主变流器(8)输入电动机变流器(12)，再经电动机变流器(12)流入牵引电动机(14)，机械能经牵引电动机转换为发电机，发电机发出的电能经电动机辅助变流器(12)整流为直流电，直流电分为两路：一路因有二极管(10)，不能反向流回主变流器(8)；另一路通过二极管(9)，再经辅助变流器(11)、滤波变压器(13)、充电机(15)、电磁开关(16)为蓄电池(17)充电，并经直流开关(18)为列车辅助用电提供110V的直流电。
所述TUB1基本单元和TUB2基本单元彼此独立，相互对称，不设牵引变压器，在三相高压电网也不引起负序电流，只由电阻损耗造成电压在输送过程的降低。因此，可以大量减少牵引变电所的建设和维修资金。
下面结合附图对本发明的上述技术方案作进一步说明：
1、对于CRH1型8厢动车组改进为6厢动车组。将CRH1型8厢动车组结构图中的双相受电弓T1和T2分别设在2拖和7拖的车顶上。将4动和5拖完全删去，将1动、2拖、3动设为基本单元TUB1，将6动、7拖、8动设为基本单TUB2。在TUB1基本单元和TUB2基本单元之间的A－A和B－B增设断路开关KA和KB，便将TUB1和TUB2分为相互独立、彼此对称的基本单元。当需要双相受电弓T2降下时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β。双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2的线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称供电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
参照CRH1型8厢动车组改进为6厢动车组。将CRH1型8厢动车组改进为10厢动车组、将CRH1型8厢动车组改进为12厢动车组、将两列CRH1型8厢动车组重组为16厢动车组的线路结构，进行动车组的改进。即使不设过分相的主断路器开关或中性段，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
2、对于CRH5型的改进编组：由于CRH5型8厢动车组和CRH1型8厢动车组的排列顺序和双相受电弓设置的车顶位置不同，CRH5型8厢动车组的双相受电弓需设在3拖、6拖的车顶上。将CRH5型8厢动车组的改进为6厢动车组、8厢动车组改进为10厢动车组、8厢动车组改进为12厢动车组、两列8厢动车组改进为两列16厢重组的动车组的线路结构，可作相似的改进连接。
CRH1型动车的改进编组中，将已有CRH1型8厢动车组结构中增设两个二极管，其作用是在刹车时，双相切断开关K1和K2便同步断开，无电流由主变压器和牵引变流器输入牵引电动机。当牵引电动机转换为发电机时，发电机发出的电能经电动机变流器整流为直流电，直流电分为两路，一路因有二极管，不能反向流回牵引变流器，另一路通过另一个二极管，再经辅助变流器、滤波变压器、充电机、电磁开关为蓄电池充电，并经直流开关为列车辅助用电提供110V的直流电。
由上CRH1型的改进编组和CRH5型的改进编组可知，因TUB1基本单元和TUB2基本单元彼此独立，相互对称，于是不设许多牵引变压器，在专用三相高压电网也不引起负序电流。线路电压降低，只由电阻损耗造成。因此，可以减少许多牵引变电所。
本发明的有益效果：
1.由于没有过分相设置，彻底解决了过中性段的问题。节省了断路器和中性段绝缘器，也不需要靠惯性通过中性段，这便增加了列车运行的安全性，保证了电能质量的功率因素，保持了电网中的电能传输、变压器的效率和发电机的出力；
2.由于将三相高压电输入牵引变压器的原边，并经副边绕组输出的供电网设计为两条平行的单相供电线路，两条单相供电线路彼此绝缘，对每一条单相供电线路都不需设置中性段，这便彻底解决了在三相高压电网引起负序电流的问题，大大简化了电网系统的设计和建设、维护费用；
3.由于采用双接触器α′、β′与双相α、β供电线在运行中始终互相接触，而且α′和β′之间始终互相良好绝缘，增加了受电弓与供电网之间的机械平滑性、稳定性和供电网电能传输的安全性、可靠性；
4.由于采用再生制动，刹车时将电动机转换为发电机的线路设计，并将发电机的电能用于蓄电池的充电，突出了线路结构的安全性和实施简便性的优点。
5、由于不设过分相的断路器或中性段绝缘器，牵引变电所之间的距离仅由输电线路的电压损耗决定，便可大大增加牵引变电所之间的距离，节省了许多牵引变电所的建设费用。
附图说明
图1为本发明的CRH1动车组一种高速列车不设过分相的内部供电系统的结构图；
图2为已有CRH1线路结构图。
图3(a)为CRH1型8厢动车组编组示意图；
图3(b)为CRH5型8厢动车组编组示意图；
图4(a)为已申请的发明专利(申请号2014101823580)的一种高速列车全线不设过分相线路弓网结构外部供电的正视图；
图4(b)为图4(a)的仰视图；
图4(c)为图4(a)的B－B侧视图；
图5为已申请的发明专利(2014101823580)CRH3型8厢动车组的结构图；
图6为已有电气化铁路外部单相供电系统示意图；
图7为已有电气化铁路交流单相惯性过分相供电示意图；
图8为已有电气化铁路单相绝缘器过分相供电示意图；
图中：
A、B、C为输入牵引变压器原边的110KV或220KV三相交流电；
S为牵引变压器，α或β为由牵引变压器副边输出的27.5KV(额定电压25KV)的单相交流电，α和β为两条始终相互平行、彼此绝缘的交流供电线；
TUB1和TUB2为基本动力单元，R为轨道，始终接地；
α′、β′为与单相α、β相互接触的滑动接触器，M1、M2为双相受电弓左右两臂间的绝缘器，单相交流电α、β经接触器α′和β′输入到动车组；M为中性段绝缘器；
K为分相断路器开关；K1或K2为双相并联主断路器。KA和KB为断路开关，当KA和KB接通时连接基本单元TUB1和TUB2，当KA、KB断开时，断开基本单元TUB1和TUB2。
1为接地开关，2为主电路断路器，3为电压测量变压器，4为滤波器，5为电流互感器，6为电涌放电器(避雷器)，7为主变压器，8为牵引变流器，9、10为单相二极管，11为辅助变流器，12为电动机变流器，13为滤波变压器，14为牵引电动机兼作刹车发电机，15为充电机，16为电池开关，17为蓄电池，18为直流开关，19、20为外接电源和外部电源开关。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例进一步说明CRH1型和CRH5型动车组外部供电和改进的内部编组的实施方式。
外部供电系统：
如图2和图3所示，由铁路高压三相电网输入牵引变压器的原边，由牵引变压器副边输出的α单向电始终只与供电网α单相线路连接，由副边输出的β单相电始终只与供电网β单相线路连接，而且α单相和β单相电，同时由牵引变压器输入边的三相电A、B、C负担。于是在单相α和单相β无需设置主断路器开关或中性段。将锚段支柱上端腕臂设定成两条相互平行、彼此绝缘的供电线路，牵引变压器输出的上行单相α和单相β与锚段支撑腕臂的两条线路连接；将牵引变压器输出的下行单相α和单相β与锚段支撑供电臂的结构也设计成两条相互平行的供电线，而且两条供电线彼此始终不能接通或短路。如图4所示，将单相受电弓1改为双相受电弓T1和T2，分别设在相应车厢的车顶上方，在双相受电弓左右两臂的上端分别设置接触器α′和β′，接触器为凹型结构，而且分别与供电网的单相α、单相β有良好的滑动接触。受电弓左右两臂为碳结构，左右两臂彼此由绝缘器M1和M2实现良好的绝缘，绝缘器由玻璃钢制成，以便使受电弓的左右两臂完全绝缘。受电弓的升弓方式采用气囊装置，输入压缩空气的压力为0.4～1MPa，静态接触压力为70N时的标称工作压力约为0.35MPa，弓头垂向位移60mm。将原有的单相接触受电弓改设为双相接触受电弓，这比只在受电弓中间设置一个单相接触器的接触受电，具有机械传递稳顺，电能传输更加可靠和稳定。当一个双相受电弓升起时，另一个双相受电弓必须降下。当任一个双相受电弓升起时，单相α和单相β电便由双相受电弓进入内部供电系统。
内部供电：
1、如图1所示，为CRH1型动车组改进为双相受电弓T1、T2的动车编组。如图2所示，为原有CRH1型单相受电弓的编组。本专利申请的主要创新点是说明图1与图2的不同之处。即说明将CRH1型8厢动车组改为：6厢动车组、改为10厢动车组、改为12厢动车组、改为两列8厢动车组重组为16厢动车组。
对于将CRH1型8厢动车组改为6厢动车组，如图1所示。将图2中的4动和5拖完全删去，将单相受电弓1改为双相受电弓T1和T2，分别设在2拖和7拖的车顶上方，将1动、2拖、3动设为基本单元TUB1，将6动、7拖、8动设为基本单TUB2。在TUB1基本单元和TUB2基本单元之间的A－A和B－B增设断路开关KA和KB，便将TUB1和TUB2分为相互独立、彼此对称的基本单元。当需要双相受电弓T2下降时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2的线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称供电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
对于CRH1型8厢动车组改进为10厢动车组，如图1所示。将图2中的6动、7拖、8动删掉，将两列的1动、2拖、3动、4动、5拖分为5厢动车编组，并将一组的5厢设为基本单元TUB1，将另一组相同的5厢设为基本单元TUB2。在TUB1基本单元和TUB2基本单元之间增设断路开关KA和KB，便将TUB1和TUB2分为相互独立、彼此对称的基本单元。当需要双相受电弓T2降下，T1升起时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下，T2升起时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2的线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称供电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
对于CRH1型8厢动车组改组为12厢动车组，如图1所示。在图2中，将CRH1型8厢动车组结构图中的4动、5拖删去。将1动、2拖、3动、6动、7拖、8动组成基本单元TUB1，将另一相同的6厢动车编组组成基本单元TUB2。在TUB1基本单元和TUB2基本单元之间增设断路开关KA和KB，便将TUB1和TUB2分为相互独立、彼此对称的基本单元。当需要双相受电弓T2下降时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1，接通双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2的线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称取电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
对于CRH1型8厢动车组重组为16厢动车组，如图1所示。在图1中，将两列8厢动车组分别设为基本单元TUB1和TUB2，彼此机械连接，其间由断路开关KA和KB断开。TUB1和TUB2便分成两个完全独立、彼此对称的基本单元。当需要双相受电弓T2下降时，先断开双相切断开关K2α和K2β，开启双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1落下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，开启双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2均为8厢编组，其线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称供电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
在上述的CRH1型动车组的编组改进中，均如图1所示。在现有CRH1型8厢动车组的图2中增设二极管9和10，其作用是在刹车时，双相切断开关K1和K2便同步断开，无电流由主变压器7和主变流器8输入牵引电动机14，牵引电动机转换为发电机，发电机发出的电能经电动机辅助变流器12整流为直流电，直流电分为两路，由于增设了二极管10和9，两路直流电的一路，因二极管10不能反向流回主变流器8，另一路便通过二极管9，再经辅助变流器11、滤波变压器13、充电机15、电磁开关16为蓄电池17充电，并经直流开关18为列车辅助用电提供110V的直流电。
2、如图3(a)和3(b)所示，CRH5型动车组的编组顺序和受电弓设置的车顶位置不同。与CRH1型动车组不同。现将图3(b)CRH5型8厢动车组改进为6厢动车组、改进为10厢动车组、改进为12厢动车组、两列8厢动车组改进为两列16厢重组的动车组的连接方式分述如下。
对于改进的6厢动车组，删去4动、5拖，将1动、2动、3拖和6拖、7动、8动分别设为基本单元TUB1和TUB2，TUB1和TUB2之间机械连接，TUB1和TUB2的电路之间增设断路器开关KA和KB，改进的CRH5型6厢动车组的其余线路结构与改进的CRH1型6厢动车组相同。
对于改进的10厢动车组，将6拖、7动、8动全部删去，将两列编组的1动、2动、3拖、4动、5拖分别设为基本单元TUB1和TUB2，并将双相受电弓设在两列编组的3拖车顶上方。或将两列编组4动、5拖、6拖、7动、8动设为基本单元TUB1和TUB2，并将双相受电弓设在6拖的车顶上方。两个基本单元之间机械连接，并增设断路开关KA和KB，改进的CRH5型10厢的其余线路结构与改进的CRH1型10厢线路结构相同。
对于改进的12厢动车组，将4动、5拖删去，将两组相同的1动、2动、3拖、6拖、7动、8动组合为基本单元TUB1和TUB2，并将双相受电弓设在一组3拖的车顶上，或另一组6拖的车顶上。其余线路结构与CRH1型改进的12厢线路结构相同，便组成改进的CRH5型12厢动车组。
对于两列8厢重组的16厢动车组，只需将双相受电弓T1设在一列3拖的车顶上方或将双相受电弓T2设在另一列6拖的车顶上方，其余线路结构与CRH1型16厢重组的线路结构相同。
由上CRH1型的改进编组和CRH5型的改进编组可知，因TUB1基本单元和TUB2基本单元彼此独立，相互对称，于是不设许多牵引变压器，在专用三相高压电网也不引起负序电流。只由电阻损耗造成电压在输送过程的降低。因此，可以减少许多牵引变电所。
Claims (7)
1.一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
由牵引变压器副边输出的两路单相α和单相β与两条供电臂连接，两路单相α和单相β彼此平行，互相绝缘，并与设在CRH1动车组相应车顶上的双相受电弓接触器α′和β′滑动接触，经α′和β′将α和β输入动车组的内部供电系统；
将设在CRH1型8厢动车组2拖、7拖车顶的两个单相牵引受电弓(①)，改为两个双相牵引受电弓T1、T2，双相受电弓的左右两臂彼此由绝缘器M1和M2实现良好的绝缘，双相受电弓比单相受电弓具有机械传递平顺，电能传输可靠和稳定。
2.根据权利要求1所述的一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
所述CRH1型8厢动车组改进为6厢动车组，将4动和5拖完全删去，将1动、2拖、3动设为基本单元TUB1，将6动、7拖、8动设为基本单TUB2，在TUB1基本单元和TUB2基本单元之间的A－A和B－B间增设断路开关KA和KB，便将TUB1和TUB2分为相互独立、彼此对称的基本单元，当需要双相受电弓T2降下时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电，由于α相和β相彼此完全绝缘，基本单元TUB1和基本单元TUB2的线路结构和电器元件完全相同，便实现了牵引变压器输出单相α和单相β在运行全程始终对称供电，即使不设过分相的主断路器开关或中性段绝缘器，也不会在全程造成输入牵引变压器的高压三相A、B、C的负载不平衡，引起负序电流。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
将CRH1型8厢动车组改进为10厢动车组、12厢动车组和16厢双列重组动车组的改进设计如下：对于改进的10厢动车组，将6动、7拖、8动删掉，将1动、2拖、3动、4动、5拖分为两列5厢编组，分别设为基本单元TUB1和基本单元TUB2；对于改进的12厢动车组，将4动、5拖删去，将1动、2拖、3动、6动、7拖、8动，分别组成两列相同的6厢动车组，设为基本单元TUB1和基本单元TUB2；对于双列重组16厢动车组，将两列8厢动车组分别设为基本单元TUB1和TUB2。
4.一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
由牵引变压器副边输出的两路单相α和单相β与两条供电臂连接，两路单相α和单相β彼此平行，互相绝缘，并与设在CRH5动车组相应车顶上的双相受电弓接触器α′和β′滑动接触，经α′和β′将α和β输入动车组的内部供电系统；
由于CRH5型8厢动车组和CRH1型8厢动车组的排列顺序和双相受电弓设置的车顶位置不同，对于CRH5型8厢动车组改进为6厢动车组，双相受电弓是设在3拖、6拖的车顶上，删去4动、5拖，将一组1动、2动、3拖和另一组6拖、7动、8动分别设为基本单元TUB1和TUB2，TUB1和TUB2之间机械连接，TUB1和TUB2之间增设断路开关KA和KB，TUB1和TUB2便分为相互独立、彼此对称的基本单元，当需要双相受电弓T2下降时，先断开双相切断开关K2α和K2β，接通双相切断开关K1α和K1β，双相切断开关K1α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K1β的β相便承担基本单元TUB2的供电；当需要双相受电弓T1降下时，先断开双相切断开关K1α和K1β，接通双相切断开关K2α和K2β，双相开关K2α的α相便承担基本单元TUB1的供电，双相切断开关K2β的β相便承担基本单元TUB2的供电。
5.根据权利要求5所述的一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
8厢动车组改进为10厢动车组，删去6拖、7动、8动，将两列编组1动、2动、3拖、4动、5拖分别设为基本单元TUB1和TUB2，将双相受电弓设在两列编组的3拖车顶上，或者删去1动、2动、3拖，将两列编组4动、5拖、6拖、7动、8动设为基本单元TUB1和TUB2，将双相受电弓设在6拖的车顶上，两个基本单元之间机械连接，并增设断路开关，改进的CRH5型10厢编组，其余线路结构与改进的CRH1型10厢线路结构相同；将CRH5型8厢动车组改进为12厢动车组，删去4动、5拖，将两组相同的1动、2动、3拖、6拖、7动、8动，分别设为基本单元TUB1和TUB2，并将双相受电弓设在一组3拖和6拖的车顶上，其余线路结构与CRH1型改进的12厢编组线路结构相同，便组成改进的CRH5型12厢动车组；与CRH1型改进的16厢重组相同，便组成CRH5型16厢重组的编组。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
在现有CRH1型8厢动车组结构中增设二极管(9)和(10)，其作用是在制动刹车时，双相切断开关K1和K2便同步断开，无电流由主变压器(7)和主变流器(8)输入电动机变流器(12)，再经电动机变流器(12)流入牵引电动机(14)，机械能经牵引电动机转换为发电机，发电机发出的电能经电动机辅助变流器(12)整流为直流电，直流电分为两路：一路因有二极管(10)，不能反向流回主变流器(8)；另一路通过二极管(9)，再经辅助变流器(11)、滤波变压器(13)、充电机(15)、电磁开关(16)为蓄电池(17)充电，并经直流开关(18)为列车辅助用电提供110V的直流电。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种高速客运专线动车组全程不设过分相的供电系统，其特征在于：
所述TUB1基本单元和TUB2基本单元彼此独立，相互对称，不设牵引变压器，在三相高压电网也不引起负序电流，只由电阻损耗造成电压在输送过程的降低。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160601 Termination date: 20190530 |