CN111907379A - 10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源。该10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源包括：具有容置空间的箱体，设置于所述箱体中的进线单元、变压器和馈线单元；所述进线单元的一端与公用电网供电线电连接，所述进线单元的另一端与变压器的输入端电连接，所述变压器用于将10kV电压升压至27.5kV电压，所述变压器的输出端与所述馈线单元的一端电连接，所述馈线单元的另一端与电力机车供电线电连接；其中，所述公用电网供电线用于传输10kV电压，所述电力机车供电线用于传输27.5kV电压。本公开实施例可以解决现有的在牵引变电所能力范围之外的电力机车供电的需求，且易实现、占地少以及性价比较高。

Description

10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源

技术领域

本公开涉及电气化铁路系统供电技术领域，尤其涉及一种10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源。

背景技术

我国电气化铁路牵引供电采用27.5kV单相交流制，通常从电力系统接引两路110kV-330kV电源，通过110kV/27.5kV、220kV/27.5kV或者330kV/27.5kV牵引变压器产生27.5kV单相电，后馈出至接触网，用以给电力机车供电。随着电力机车早到多发需求日益增多，在铁路局界处设置存车场已趋于普遍，此处需牵引变电所或由邻近牵引变电所馈出长距离供电线为存车场供电，其成本较高；或者，存车场供电线可直接T接于正线接触网，此时在垂直天窗期接触网停电情况下，没有电源为存车场电力机车提供辅助负荷用电，这将严重影响电力机车的安全可靠性能。

具体地，高速铁路枢纽设置的动车所(即存车场)，需要在高铁天窗时间供电，为动车组夜间检修维护提供电源，而此时接触网已经停电，牵引变电所也有可能进行检修而造成全所停电，动车所没有备用电源。在一些外部电源极其薄弱的地区，电气化铁路区段总体负荷比较轻、长度比较短，修建牵引变电所难度较大。在一些试验场地、生产基地，需要提供一路27.5kV电源，容量需求比较小，不适合建设牵引变电所。综上，如何在较低的成本下实现为电力机车提供辅助牵引电源成为亟待解决的问题。

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，本公开提出一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源，以为列车提供辅助牵引电源，解决在牵引变电所能力范围之外的电力机车供电的需求，并具有易实现，占地少，性价比高的特点。

本公开提供了一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源，该10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源包括具有容置空间的箱体，设置于所述箱体中的进线单元、变压器和馈线单元；

所述进线单元的一端与公用电网供电线电连接，所述进线单元的另一端与变压器的输入端电连接，所述变压器用于将10kV电压升压至27.5kV电压，所述变压器的输出端与所述馈线单元的一端电连接，所述馈线单元的另一端与电力机车供电线电连接；其中，所述公用电网供电线用于传输10kV电压，所述电力机车供电线用于传输27.5kV电压。

可选的，该10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源还包括：保护测控单元；

所述保护测控单元与所述进线单元、所述变压器以及所述馈线单元均通信连接，用于监控所述进线单元、所述变压器以及所述馈线单元的工作状态；

可选的，所述进线单元包括第一参数监测子单元和第一保护子单元，所述馈线单元包括第二参数监测子单元和第二保护子单元，所述第一参数监测子单元、所述第一保护子单元、所述第二参数监测子单元以及所述第二保护子单元均与所述保护测控单元电连接；

所述第一参数监测子单元用于监测所述进线单元的第一工作参数，并传输至所述保护测控单元；所述第二参数子单元用于监测所述馈线单元的第二工作参数，并传输至所述保护测控单元；所述保护测控单元用于根据所述第一工作参数和/或所述第二工作参数判断10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源、公用电网供电线以及电力机车供电线的工作状态，并在至少一处存在工作异常时，启动所述第一保护子单元和/或第二保护子单元，以终止线路连通状态。

可选的，所述第一参数监测子单元包括第一电流互感器和第一电压互感器，所述第一保护子单元包括第一真空断路器；

所述第一电流互感器电连接于所述公用电网供电线与所述第一真空断路器之间，所述第一真空断路器的另一端与所述变压器的输入端电连接；所述第一电压互感器电连接至所述公用电网供电线。

可选的，所述第一保护子单元还包括第一避雷器和第一熔断器；

所述第一熔断器电连接于所述公用电网供电线与所述第一电压互感器之间，所述第一避雷器电连接于所述公用电网供电线与地之间。

可选的，所述第二参数监测子单元包括第二电流互感器和第二电压互感器，所述第二保护子单元包括第二真空断路器；

所述第二电流互感器电连接于所述变压器的输出端与所述第二真空断路器之间，所述第二真空断路器的另一端与所述电力机车供电线电连接；所述第二电压互感器电连接至所述变压器的输出端。

可选的，所述第二保护子单元还包括第二避雷器和第二熔断器；

所述第二熔断器电连接于所述变压器的输出端与所述第二电压互感器之间，所述第二避雷器电连接于所述变压器的输出端与地之间。

可选的，所述保护测控单元包括数据处理子单元和与所述数据处理子单元通信连接的控制子单元；

所述第一参数监测子单元和所述第二参数监测子单元均与所述数据处理子单元通信连接，所述第一保护子单元和所述第二保护子单元均与所述控制子单元通信连接。

可选的，所述变压器为三相变单相升压变压器。

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：通过设置进线单元、变压器和馈线单元，使得变压器通过进线单元接引于公用电网供电线，并将公用电网供电线传输的10kV(三相)电压升压变换为电力机车供电线可传输的27.5kV(单相)电压，经馈线单元后为电力机车提供辅助供电，如此，该10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源可直接接引于公用电网供电线，易于实现电源的接入，如此无需在电源稀薄地区新建牵引变电所或由邻近牵引变电所设置长距离供电线，从而降低了存车场的供电成本，其性价比较高，且可避免天窗期接触网停电情况对存车场供电的影响，解决了电力机车不间断供电的需求；同时，采用箱式布置，占地少，便于拆装，有利于降低现场施工难度和检修维护难度。

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为本公开实施例提供的一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的又一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图；

图4为本公开实施例提供的又一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图。

其中：10、10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源；100、箱体，110、进线单元，111、第一参数监测子单元，112、第一保护子单元，1111、第一电流互感器，1112、第一电压互感器，1121、第一真空断路器，1122、第一避雷器，1123、第一熔断器；120、馈线单元，121、第二参数监测子单元，122、第二保护子单元，1211、第二电流互感器，1212、第二电压互感器，1221、第二真空断路器，1222、第二避雷器，1223、第二真空断路器；130、变压器，140、保护测控单元，141、数据处理子单元，142、控制子单元。

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。

图1为本公开实施例提供的一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图。参照图1，该10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源10(下文中可简称为“辅助牵引电源10”)包括具有容置空间的箱体100，设置于箱体100中的进线单元110、变压器130和馈线单元120；进线单元110的一端与公用电网供电线电连接，进线单元110的另一端与变压器130的输入端电连接，变压器130用于将10kV电压升压至27.5kV电压，变压器130的输出端与馈线单元120的一端电连接，馈线单元120的另一端与电力机车供电线电连接；其中，公用电网供电线用于传输10kV电压，电力机车供电线用于传输27.5kV电压。

其中，该辅助牵引电源100采用箱式布置，集成度高，占地面积少，且现场施工调试工作量较小，有利于缩短现场施工时间；同时，箱体100可对设置于其中的进线单元110、变压器130以及馈线单元120起到保护作用，有利于减缓上述各功能单元的性能衰减，从而有利于确保箱体100的性能稳定，有利于延长其使用寿命，降低其维护成本。

其中，变压器130可实现公用电网供电线传输的10kV电压的升压变化，以使其变化后的电压可适用于为电力机车提供辅助牵引电源。示例性的，变压器130可采用三相变单相的升压变压器，在保证电能质量指标的前提下，实现公用电网供电线传输的10kV三相电变换为电力机车受电弓适用的27.5kV单相电。

示例性的，变压器130通过进线单元110接引于公用电网供电线，并将公用电网供电线传输的10kV电压(三相)升压变换为电力机车受电弓适合的27.5kV(单相)用电，经馈线单元120为电力机车提供辅助供电。

本公开实施例提供的辅助牵引电源10通过设置进线单元110、变压器130和馈线单元120，使得变压器130通过进线单元110接引于公用电网供电线，并将公用电网供电线传输的10kV电压(三相)升压变换为电力机车供电线可传输的27.5kV(单相)电压，经馈线单元120为电力机车提供辅助供电，如此，可直接接引公用电网供电线，易于实现电源接入，如此无需在电源稀薄地区新建牵引变电所或由邻近牵引变电所设置长距离供电线，从而降低了存车场的供电成本，其性价比较高，且可避免天窗期接触网停电情况对存车场供电的影响，解决了电力机车不间断供电的需求；同时，采用箱式布置，占地少，便于拆装，有利于降低现场施工难度和检修维护难度。

在一实施例中，图2为本公开实施例提供的另一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图。参照图2，该10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源10还可包括保护测控单元140；保护测控单元140与进线单元110、变压器130以及馈线单元120均通信连接，用于监控进线单元110、变压器130以及馈线单元120的工作状态。

其中，保护测控单元140通过采集进线单元110、变压器130以及馈线单元120的状态信息，可实现对其工作状态的监控，在确保控制辅助牵引电源10整体正常运行的同时，还可调节变压器130的自身参数，从而保证电能质量指标满足国标要求。

需要说明的是，本文中的“通信连接”的实际实现方式可为电性连接或本领域技术人员可知的其他通信连接方式，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，图3为本公开实施例提供的另一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图。参照图3，进线单元110包括第一参数监测子单元111和第一保护子单元112，馈线单元120包括第二参数监测子单元121和第二保护子单元122，第一参数监测子单元111、第一保护子单元112、第二参数监测子单元121以及第二保护子单元122均与保护测控单元140电连接；第一参数监测子单元111用于监测进线单元110的第一工作参数，并传输至保护测控单元140；第二参数子单元用于监测馈线单元120的第二工作参数，并传输至保护测控单元140；保护测控单元140用于根据第一工作参数和/或第二工作参数判断10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源、公用电网供电线以及电力机车供电线的工作状态，并在至少一处存在工作异常时，启动第一保护子单元112和/或第二保护子单元122，以终止线路连通状态。

如此，第一参数监测子单元111和第二参数监测子单元112可分别监测到进线单元110的第一工作参数和馈线单元120的第二工作参数。示例性的，第一工作参数和第二工作参数均可包括电流、电压或功率等电学参数。基于此，保护测控单元140可确定辅助牵引电源10的工作状态、其前端(即公用电网供电线)的供电状态以及其后端(即电力机车供电线)的用电状态，并在其中任何一处存在故障时，利用第一保护子单元112和第二保护子单元122中的至少之一切段连通的线路，从而可终止供电与用电之间的电连接，从而避免出现故障的位置对其他线路的影响，有利于提高用电安全性。

其中，第一参数检测子单元111、第一保护子单元112、第二参数监测子单元121以及第二保护子单元122的具体结构形式在下文中示例性详述。在其他实施方式中，还可采用本领域技术人员可知的其他电路元器件，本公开实施例对此不赘述也不限定。

在一实施例中，图4为本公开实施例提供的又一种10kV/27.5kV电气化铁辅助牵引电源的结构示意图。结合图3和图4，第一参数监测子单元111包括第一电流互感器1111和第一电压互感器1112，第一保护子单元112包括第一真空断路器1121；第一电流互感器1111电连接于公用电网供电线与第一真空断路器1121之间，第一真空断路器1121的另一端与变压器130的输入端电连接；第一电压互感器1112电连接至公用电网供电线。

如此，可利用第一电流互感器1111对流经进线单元110的电流进行侦测，利用第一电压互感器1112对进入进线单元110的电压进行侦测，利用第一真空断路器1121实现在故障时断开线路连接。

其中，第一电流互感器1111、第一电压互感器1112以及第一真空断路器1121为针对三相电源而设置具有上述功能的电路元件。

在一实施例中，继续参照图3和图4，第一保护子单元112还包括第一避雷器1122和第一熔断器1123；第一熔断器1123电连接于公用电网供电线与第一电压互感器1112之间，第一避雷器1122电连接于公用电网供电线与地之间。

其中，第一避雷器1122电连接于公用电网供电线(带电导线)和地之间，与进线单元110中的其他电路元器件并联。当过电压值达到规定的动作电压时，第一避雷器1122立即动作，流过电荷，限制过电压幅值；当电压值正常后，第一避雷器1122又迅速恢复原状，以保证进线单元110正常过电。

其中，第一熔断器1123可用于过流保护。

如此，通过设置第一避雷器1122和第一熔断器1123，可实现过压保护和过流保护，从而确保用电安全。

在一实施例中，继续参照图3和图4，第二参数监测子单元121包括第二电流互感器1211和第二电压互感器1212，第二保护子单元122包括第二真空断路器1221；第二电流互感器1211电连接于变压器130的输出端与第二真空断路器1221之间，第二真空断路器1221的另一端与电力机车供电线电连接；第二电压互感器1212电连接至变压器130的输出端。

如此，可利用第二电流互感器1211对流经馈线单元120的电流进行侦测，利用第二电压互感器1212对进入馈线单元120的电压进行侦测，利用第二真空断路器1221实现在故障时断开线路连接。

其中，第二电流互感器1211、第二电压互感器1212以及第二真空断路器1221为针对单相电源而设置具有上述功能的电路元件。

在一实施例中，继续参照图3和图4，第二保护子单元122还包括第二避雷器1222和第二熔断器1223；第二熔断器1223电连接于变压器130的输出端与第二电压互感器1212之间，第二避雷器1222电连接于变压器130的输出端与地之间。

其中，第二避雷器1222和第二熔断器1223的作用于上文中的第一避雷器1122和第一熔断器1123的作用类似，可实现过压保护和过流保护，从而确保用电安全。

在一实施例中，继续参照图3和图4，保护测控单元140包括数据处理子单元141和与数据处理子单元141通信连接的控制子单元142；第一参数监测子单元111和第二参数监测子单元121均与数据处理子单元141通信连接，第一保护子单元112和第二保护子单元122均与控制子单元142通信连接。

其中，数据处理子单元141可接收第一参数监测子单元111和第二参数监测子单元121监测到的数据(即第一工作参数和第二工作参数)，并据此判断辅助牵引电源以及其前端和后端的工作状态。基于此，当发现故障时，可向控制子单元142发送指令，以启动第一保护子单元112和/或第二保护子单元122，从而确保电力机车的供电和用电安全。

在一实施例中，变压器130为三相变单相升压变压器。

在其他实施方式中，变压器130还可为本领域技术人员可知的其他结构形式，本公开实施例对此不限定。

需要说明的是，图1-图4中仅示例性的示出了箱体100与其内的进线单元110、变压器130、馈线单元120以及保护测控单元140的空间相对位置关系，箱体100的空间立体形状可根据辅助牵引电源10的需求设置，可为本领域技术人员可知的任一种立体形状，本公开实施例对此不限定。同时，图1-图4中仅示例性的示出了箱体100的外壳所包围形成的完整的空间，该完整的空间用以容置进线单元110、变压器130、馈线单元120以及保护测控单元140，在其他实施方式中，还可在箱体100内部设置隔档结构，以分别形成各自独立的空间来容置进线单元110、变压器130、馈线单元120以及保护测控单元140。在其他实施方式中，箱体100内部的空间可根据辅助牵引电源10的需求而划分，本公开实施例对此不限定。

在其他实施方式中，辅助牵引电源10还可包括本领域技术人员可知的其他结构部件或电学元器件，本公开实施例对此不赘述也不限定。

本公开实施例提供的辅助牵引电源10可用作10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其正常运行时，变压器130通过进线单元110接引于公用电网供电线，并将公用电网供电线传输的10kV电压(三相)升压变换为电力机车受电弓适合的27.5kV(单相)用电，经馈线单元120为电力机车提供辅助供电，保护测控单元140通过采集负荷电压、电流信息，在控制系统正常运行的同时，并调节变压器130自身参数，来保证电能质量指标满足国标要求。

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 (8)

1.一种10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，包括具有容置空间的箱体，设置于所述箱体中的进线单元、变压器和馈线单元；

所述进线单元的一端与公用电网供电线电连接，所述进线单元的另一端与变压器的输入端电连接，所述变压器用于将10kV电压升压至27.5kV电压，所述变压器的输出端与所述馈线单元的一端电连接，所述馈线单元的另一端与电力机车供电线电连接；其中，所述公用电网供电线用于传输10kV电压，所述电力机车供电线用于传输27.5kV电压。

2.根据权利要求1所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，还包括：保护测控单元；

所述保护测控单元与所述进线单元、所述变压器以及所述馈线单元均通信连接，用于监控所述进线单元、所述变压器以及所述馈线单元的工作状态。

3.根据权利要求2所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，所述进线单元包括第一参数监测子单元和第一保护子单元，所述馈线单元包括第二参数监测子单元和第二保护子单元，所述第一参数监测子单元、所述第一保护子单元、所述第二参数监测子单元以及所述第二保护子单元均与所述保护测控单元电连接；

所述第一参数监测子单元用于监测所述进线单元的第一工作参数，并传输至所述保护测控单元；所述第二参数子单元用于监测所述馈线单元的第二工作参数，并传输至所述保护测控单元；所述保护测控单元用于根据所述第一工作参数和/或所述第二工作参数判断10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源、公用电网供电线以及电力机车供电线的工作状态，并在至少一处存在工作异常时，启动所述第一保护子单元和/或第二保护子单元，以终止线路连通状态。

4.根据权利要求3所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，所述第一参数监测子单元包括第一电流互感器和第一电压互感器，所述第一保护子单元包括第一真空断路器；

所述第一电流互感器电连接于所述公用电网供电线与所述第一真空断路器之间，所述第一真空断路器的另一端与所述变压器的输入端电连接；所述第一电压互感器电连接至所述公用电网供电线。

5.根据权利要求4所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，所述第一保护子单元还包括第一避雷器和第一熔断器；

所述第一熔断器电连接于所述公用电网供电线与所述第一电压互感器之间，所述第一避雷器电连接于所述公用电网供电线与地之间。

6.根据权利要求3所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，所述第二参数监测子单元包括第二电流互感器和第二电压互感器，所述第二保护子单元包括第二真空断路器；

所述第二电流互感器电连接于所述变压器的输出端与所述第二真空断路器之间，所述第二真空断路器的另一端与所述存车场供电线电连接；所述第二电压互感器电连接至所述变压器的输出端。

7.根据权利要求6所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，所述第二保护子单元还包括第二避雷器和第二熔断器；

所述第二熔断器电连接于所述变压器的输出端与所述第二电压互感器之间，所述第二避雷器电连接于所述变压器的输出端与地之间。

8.根据权利要求1所述的10kV/27.5kV电气化铁路辅助牵引电源，其特征在于，所述变压器为三相变单相升压变压器。

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