CN111890996B - 电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线，包括：断路器、第一隔离开关、第二隔离开关、第三隔离开关、第四隔离开关、第一连接线以及第二连接线；断路器电连接于第一连接线与第二连接线之间，第一连接线的一端通过第一隔离开关与第一供电臂的上行线电连接，第一连接线的另一端通过第四隔离开关与第二供电臂的上行线电连接；第二连接线的一端通过第二隔离开关与第一供电臂的下行线电连接，第二连接线的另一端通过第三隔离开关与第二供电臂的下行线电连接；第一供电臂与第二供电臂通过电分相或电分段隔离开。本公开实施例提供的技术方案可简化分区所主接线，减少设备冗余。

Description

电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线

技术领域

本公开涉及变电所供电系统技术领域，尤其涉及一种电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线。

背景技术

电气化铁路牵引网的供电方式按照分区所的运行状态，通常可分为单边供电和双边供电两种方式。

目前，电气化铁路复线单边直接供电方式下，分区所主要有两种主接线方式，一种为两断路器接线方式，一种为四断路器接线方式。基于对其中的断路器的开关控制，均可实现双边供电，但是均存在不必要的设备冗余，分区所主接线结构较复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线，以简化分区所主接线，减少设备冗余，从而简化分区所结构，有利于其小型化低成本设计。

本公开提供了一种电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线，该分区所简易主接线包括：断路器、第一隔离开关、第二隔离开关、第三隔离开关、第四隔离开关、第一连接线以及第二连接线；

所述断路器电连接于所述第一连接线与所述第二连接线之间，所述第一连接线的一端通过所述第一隔离开关与第一供电臂的上行线电连接，所述第一连接线的另一端通过所述第四隔离开关与第二供电臂的上行线电连接；所述第二连接线的一端通过所述第二隔离开关与第一供电臂的下行线电连接，所述第二连接线的另一端通过所述第三隔离开关与所述第二供电臂的下行线电连接；

所述第一供电臂与所述第二供电臂通过电分相或电分段隔离开。

可选的，该分区所简易主接线还包括电流检测装置，所述电流检测装置用于检测断路器回路的电流，并在所述电流大于预设电流阈值时，控制所述断路器断开。

可选的，该分区所简易主接线还包括电压检测装置，所述电压检测装置用于检测所述第一供电臂和/或所述第二供电臂的电压，并在所述电压小于预设电压阈值时，控制所在回路的隔离开关断开。

可选的，所述断路器回路设置隔离开关、接地开关。

可选的，所述电压检测装置回路设置隔离开关、熔断器。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：通过在分区所内设置一台断路器和四台隔离开关，可在实现牵引供电系统双边供电的同时，简化分区所的主接线结构，减少设备冗余。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术提供的一种分区所主接线的结构示意图；

图2为相关技术提供的另一种分区所主接线的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种分区所简易主接线的结构示意图。

其中：011、012、013、014和110均代表断路器，021、022、121、122、123和124均代表隔离开关，121、第一隔离开关，122、第二隔离开关，123、第三隔离开关，124、第四隔离开关；130、第一供电臂，140、第二供电臂，131和141、上行线，132和142、下行线。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的各本公开实施例在不冲突的前提下，可相互组合，其中的结构部件或功能模块可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

电气化铁路牵引网的供电方式按分区所的运行状态，通常分为单边供电和双边供电两种方式。其中，双边供电方式下，可取消供电臂末端电分相，对大坡道区段的线路设计和机车运行具有重要意义。同时，机车的电流来自两个不同的供电点，因此减轻了输送电能的负担，网上电压损失和电能损失都减少，网压水平也相应改善。由于双边供电时，接触网中电流减小，还能减轻对沿线通信线路或设备的电磁感应干扰。另外，由于两侧供电臂连通后电压相同，还能避免机车在通过电分相产生过电压。

当两座牵引变电所由不同地方变电站供电时，接触网采用双边供电将形成电磁环网。在部分地区，存在大面积人烟稀少及电网薄弱的区域，地方变电站分布较少，部分铁路牵引供电系统的2～3座相邻牵引变电所只能由同一座地方变电站供电，这为双边供电提供了条件。

下面结合我国的相关供电技术以及本公开实施例提供的分区所简易主接线，对双边供电方式下的分区所主接线设置方式进行示例性说明。

目前，我国电气化铁路复线单边直接供电方式下分区所有两种主接线方案，一种为两断路器方案，另一种为四断路器方案，下面分别结合图1和图2进行示例性说明。

示例性的，图1为相关技术提供的一种分区所主接线的结构示意图，示出了分区所两断路器方案接线方式，虚线框内为分区所内设备，虚线框外为接触网及其电分相。参照图1，分区所内设置两台断路器，分别以011和012示出，其分别用于两侧供电臂上下行并联供电；相邻供电臂间设置电动隔离开关，分别以021和022示出，其用于越区供电。

在单边供电方式下，正常运行时，断路器011与012合闸，隔离开关021与022分闸。当需要越区供电时，断路器011与012其中之一合闸，隔离开关021与022；接触网电分相开关分闸，作为越区备用开关。

在双边供电方式下，正常运行时，应将断路器011与012其中之一合闸，隔离开关021与022合闸，实现上下行并联双边供电。

当接触网发生短路故障时，分区所断路器无延时跳闸，将接触网上下行分开；牵引变电所无故障馈线回路短路电流消失，距离II段保护返回，存在故障的供电臂两侧牵引变电所的馈线断路器均跳闸，并且为隔离故障，需将隔离开关021与022分闸；最后，两侧牵引变电所的馈线断路器通过重合闸恢复正常供电臂的供电。

上述双边供电方式下，任一处接触网故障将致使两个供电臂停电，故障影响范围较大；且需操作隔离开关来隔离故障；此外，正常运行时，断路器011与012仅需一台投用，隔离开关021与022与进线隔离开关串联，设备存在不必要的冗余。

图2为相关技术提供的另一种分区所主接线的结构示意图，示出了分区所四断路器方案接线方式；分区所四断路器方案是在两断路器方案的基础上变化而来，利用断路器代替电动隔离开关作为越区开关。

在单边供电方式下，正常运行时，断路器011与012合闸，断路器013与014分闸。当需要越区供电时，断路器011与012其中之一合闸，断路器013与014合闸。

在越区情况下，在接触网越区段发生故障时断路器快速跳闸，可快速将该段隔离，而不影响正常区段的供电。

在双边供电方式下，正常运行时，可将断路器011与012其中之一合闸，断路器013与014合闸，实现上下行并联双边供电。

当接触网发生短路故障时，分区所各断路器按无延时跳闸，则无故障供电臂的短路电流消失，牵引变电所相应馈线的保护返回，存在故障的馈线断路器跳闸，将故障供电臂切除。

上述双边供电方式下，虽然接触网短路时仅影响1个供电臂，故障影响范围小；断路器较越区隔离开关能够更快速、可靠地隔离故障。但是其正常运行时，断路器011与012仅1台投用，存在不必要的冗余；且当接触网发生故障导致一侧供电臂失电后，在正常供电臂行驶的列车可能会误入无电区，在电分段处引起过电压，这可能会引起变电所跳闸甚至损伤设备。

针对上述问题，本公开实施例提出一种电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线，其在分区所处设置的上下行并联断路器能够实现上下行并联供电，在接触网发生短路故障时，能将故障影响范围缩小；同时分区所内连接两侧供电臂的开关采用电动隔离开关，在双边供电方式下，无论何处接触网发生短路，上行或下行的两侧供电臂均同时停电，有利于避免安全隐患。

示例性的，图3为本公开实施例提供的一种分区所简易主接线的结构示意图。参照图3，该分区所简易主接线包括：断路器110、第一隔离开关121、第二隔离开关122、第三隔离开关123、第四隔离开关124、第一连接线101以及第二连接线102；断路器110电连接于第一连接线101与第二连接线102之间，第一连接线101的一端通过第一隔离开关121与第一供电臂130的上行线131电连接，第一连接线101的另一端通过第四隔离开关124与第二供电臂140的上行线141电连接；第二连接线102的一端通过第二隔离开关122与第一供电臂130的下行线132电连接，第二连接线102的另一端通过第三隔离开关123与第二供电臂140的下行线142电连接；第一供电臂130与第二供电臂140通过电分相隔离开。

其中，双边供电方式下，正常运行时，断路器110、第一隔离开关121、第二隔离开关122、第三隔离开关123以及第四隔离开关124均合闸。当接触网发生短路故障时，分区所并联断路器(即断路器110)无延时跳闸，将上、下行分开；无故障供电臂的短路电流消失，牵引变电所相应馈线的保护返回；存在故障的供电臂的两个牵引变电所馈线断路器均跳闸将故障切除；分区所进线失压保护启动进线电动隔离开关分闸将故障隔离；牵引变电所馈线断路器通过重合闸恢复无故障的供电臂的供电。

由此，该方案下，接触网短路故障仅影响两个供电臂，且可快速恢复无故障的供电臂的供电，因此，无故障供电臂不受影响；同时，该方案两侧供电臂的进线隔离开关可互为备用，保障接触网发生短路故障时，能够可靠将故障隔离。

综上，该分区所简易主接线方案，使得分区所建设规模小，成本较低，进一步提升了双边供电方式的优势。

本公开实施例提供的分区所简易主接线至少具有如下技术效果：提出一种双边供电方式下的分区所设置方案，通过设置断路器，能够实现上下行并联供电，在接触网发生短路故障时，能将故障影响范围缩小；同时分区所内连接两侧供电臂的开关采用电动隔离开关，在双边供电方式下，无论何处接触网发生短路，上行或下行的两侧供电臂均同时停电，有利于避免安全隐患；此外，接线方式简单，可避免断路器冗余，有利于简化分区所结构，降低其成本。

在一实施例中，该分区所简易主接线还包括电流检测装置(图中未示出)，电流检测装置用于检测断路器回路的电流，并在电流大于预设电流阈值时，控制断路器断开。

其中，正常供电时，第一供电臂和第二供电臂的电流均稳定在正常范围内；若该电流大于预设电流阈值，则表明接触网可能发生短路故障。该实施例中，通过电流检测装置可实时检测第一供电臂或第二供电臂的电流，并在电流大于预设电流阈值时控制断路器断开，从而可避免接触网短路故障对其他供电臂的影响，有利于缩小接触网故障影响范围。

在其他实施方式中，断路器还可基于本领域技术人员可知的其他原理，实现在电流过大时断开，本公开实施例对此不限定。

需要说明的是，上文中，“预设电流阈值”的大小均可根据分区所简易主接线以及牵引供电系统的需求设置，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，断路器为真空断路器。

在其他实施方式中，断路器还可为本领域技术人员可知的其他类型的可开断短路电流的开关，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，该分区所简易主接线还包括电压检测装置，电压检测装置用于监测第一供电臂和/或第二供电臂的电压，并在电压小于预设电压阈值时，控制所在回路的隔离开关断开。

其中，电压检测装置检测到的电压小于预设电压阈值时，表明该供电臂故障，此时，控制所在回路的隔离开关断开，可实现将故障隔离，避免该故障对其他供电臂的影响。

示例性的，电压检测装置可为电压互感器。

在一实施例中，电压检测装置回路还可设置隔离开关和熔断器，以在电压异常时，迅速将其所在回路断开，从而避免故障影响范围扩大，确保供电安全。

在一实施例中，断路器回路还可设置隔离开关和接地开关，以确保供电安全。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种电气化铁路牵引供电系统的分区所简易主接线，其特征在于，包括：断路器、第一隔离开关、第二隔离开关、第三隔离开关、第四隔离开关、第一连接线以及第二连接线、电压检测装置；

所述断路器电连接于所述第一连接线与所述第二连接线之间，所述第一连接线的一端通过所述第一隔离开关与第一供电臂的上行线电连接，所述第一连接线的另一端通过所述第四隔离开关与第二供电臂的上行线电连接；所述第二连接线的一端通过所述第二隔离开关与第一供电臂的下行线电连接，所述第二连接线的另一端通过所述第三隔离开关与所述第二供电臂的下行线电连接；

所述第一供电臂与所述第二供电臂通过电分相或电分段隔离开；

所述分区所内连接两侧供电臂的开关采用电动隔离开关；

接触网发生短路时，所述断路器迅速跳闸，以避免故障对非故障接触网的影响；

所述电压检测装置用于检测所述第一供电臂和/或所述第二供电臂的电压，并在所述电压小于预设电压阈值时，控制所在回路的隔离开关断开；

所述电压检测装置回路还可设置隔离开关和熔断器。

2.根据权利要求1所述的分区所简易主接线，其特征在于，还包括电流检测装置，所述电流检测装置用于检测断路器回路的电流，并在所述电流大于预设电流阈值时，通过保护装置控制所述断路器断开。

3.根据权利要求1所述的分区所简易主接线，其特征在于，正常运行时，所述第一隔离开关、所述第二隔离开关、所述第三隔离开关以及所述第四隔离开关均合闸，将所述断路器合闸实现上下行并联供电；

或者，将所述断路器分闸实现上下行分开供电。

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