CN207039175U - 一种高速铁路供电网络结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种高速铁路供电网络结构，包括至少两个牵引变电所，设置在相邻两牵引变电所之间的自耦变压器AT分区所，设置在牵引变电所和AT分区所之间的AT所，以及连接所述牵引变电所、AT所和AT分区所的上、下行牵引网供电臂，所述牵引变电所设置有上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL，所述上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL分别配置有：第一阻抗保护装置和第一过流保护装置；所述AT所包括2台自耦变压器，分段开关柜1GK，每台自耦变开关柜分别并联有两台馈线开关柜与上、下行牵引网供电臂的接引点之间设置有电分段，所述馈线开关柜分别配置有第二阻抗保护装置、第二过流保护装置和失压保护装置。

Description

一种高速铁路供电网络结构
技术领域
本实用新型涉及一种高速铁路供电网络结构。
背景技术
目前我国高速铁路供电网络，由牵引变电所为上下行馈线提供独立的馈线断路器，AT所上下行馈线各设一台断路器，并设两台自耦变互为备用，在AT所实现上下行牵引网供电臂并联。AT分区所设四台馈线断路器，四台自耦变压器，在AT分区所实现两侧供电臂上下行牵引网供电臂各自并联及越区功能。
但随着我国高铁互联成网，客运量逐步增加，问题随之而来：AT所至AT分区所区段，特别是末端发生短路故障时，反映到牵引变电所馈线断路器的供电臂短路电流与最大负荷电流极为接近。尤其是高阻接地时，阻抗角也无明显差异。同时高速动车组传动方式为交直交电力传动，其谐波特性是以高次谐波为主，且谐波含量很低，无法作为保护判据进行提取。如此导致现行的2次谐波电流闭锁或2、3、5次谐波的综合谐波抑制作为负荷电流与短路电流的区别判据已不适用。继电保护可靠性和选择性缺失，保护拒动或误动，影响铁路运输组织的事件在部分繁忙干线屡有发生。
因此，有必要对现有技术进行改进，使之适应现行铁路技术发展趋势，提高供电安全性和可靠性。
本专利解决的关键技术难点之一是采用何种技术实现对AT所至AT分区所区段最大负荷电流与供电臂短路电流的有效区分，确保继电保护装置可靠、灵敏的切断短路故障。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种高速铁路供电网络结构。
本实用新型提供一种高速铁路供电网络结构，包括至少两个牵引变电所，设置在相邻两牵引变电所之间的自耦变压器AT分区所，设置在牵引变电所和AT分区所之间的AT所，以及连接所述牵引变电所、AT所和AT分区所的上、下行牵引网供电臂，其特征在于，所述牵引变电所设置有上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL，所述上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL分别配置有：第一阻抗保护装置和第一过流保护装置；所述AT所包括2台自耦变压器，用于并联连接2台自耦变压器的分段开关柜1GK，每台自耦变压器的进线侧设置有1台自耦变开关柜，每台自耦变开关柜分别并联有两台馈线开关柜，并联连接的2台馈线开关柜与上、下行牵引网供电臂的接引点之间设置有电分段，所述馈线开关柜分别配置有第二阻抗保护装置、第二过流保护装置和失压保护装置。
在一个实施例中，可以是，所述馈线开关柜设置有断路器，所述断路器配置有阻抗保护装置、过流保护装置和失压保护装置。
在一个实施例中，可以是，所述自耦变开关柜的自耦变压器设置有自耦变压器断路器，所述自耦变压器断路器配置有自耦变压器继电保护装置。
在一个实施例中，可以是，所述馈线开关柜1接至牵引变电所方向下行牵引网供电臂，所述馈线开关柜2接至AT分区所方向下行牵引网供电臂，所述馈线开关柜3接至牵引变电所方向上行牵引网供电臂，所述馈线开关柜4接至AT分区所方向上行牵引网供电臂。
在一个实施例中，可以是，所述AT分区所设置有4台自耦变压器，用于并联连接上、下行牵引网供电臂的隔离开关3GK、5GK，以及用于越区连接上、下行牵引网供电臂的隔离开关2GK。
在一个实施例中，可以是，所述AT分区所的4台自耦变压器分别设置有1台馈线断路器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优势：
1)本实用新型提出的供电网络，改变了负荷电流和短路电流在供电网络的分配路径，进而可实现对最大负荷电流和供电臂短路电流的有效区分，确保继电保护装置可靠、灵敏的切断短路故障。克服了现有继电保护装置在负荷电流与供电臂末端短路电流接近时，无法实现故障识别的缺陷。
2)本实用新型以供电臂分段保护作为指导思想。当牵引变电所至AT所区段出现短路或过负荷时，设于牵引变电所的阻抗保护和过流保护动作。当AT所至AT分区所区段出现短路或过负荷时，设于AT所的阻抗保护或过流保护动作。与现有继电保护AT所无法设置继电保护，仅单一依靠牵引变电所馈线设置阻抗保护和过流保护相比，进一步提升了保护装置的可靠性和选择性。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型的高速铁路供电网络结构示意图；
图2为本实用新型的高速铁路供电网络系统的AT所接线结构示意图；
图3为本实用新型的高速铁路供电网络末端发生短路时电路回路示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型实施例提供一种高速铁路供电网络结构。
本实用新型提出一种高速铁路供电网络结构，与现有供电网络结构相比，本实用新型提出的供电网络结构基于继电保护装置分段保护的思想设计，改变了负荷电流和短路电流在供电网络的分配路径，以便继电保护装置实现最大负荷电流与供电臂短路电流的区分。
参照图1和图2所示，本实用新型实施例提供一种高速铁路供电网络系统，包括至少两个牵引变电所，设置在相邻两牵引变电所A和牵引变电所B之间的自耦变压器AT分区所，设置在牵引变电所和AT分区所之间的AT所a和AT所b，以及连接所述牵引变电所A和B、AT所a和b以及AT分区所的上、下行牵引网供电臂，所述牵引变电所A和B分别设置有上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL，所述上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL分别配置有：用于识别供电网络系统金属性接地短路并切除牵引变电所供电的第一阻抗保护装置(图中未示出)，用于识别供电网络系统过电流并切除牵引变电所供电的第一过流保护装置(图中未示出)；
第一阻抗保护装置，用于当牵引变电所的第一阻抗保护测量值小于预设L1段整定值Z1ZD，切断牵引变电所供电；当第一阻抗保护测量值大于或等于预设L1段整定值Z1ZD且小于预设L2段整定值Z'1ZD，延时预定时间后动作，切断牵引变电所供电；
第一过流保护装置，用于当牵引变电所的第一过流保护测量值大于或等于预设整定值ISS-zd，第一过流保护延时预定时间后动作，切断牵引变电所供电；
所述AT所a和b分别设置有2台自耦变开关柜，用于并联连接2台自耦变开关柜的分段开关柜1GK，每台自耦变开关柜的自耦变压器的进线侧并联有两台馈线开关柜1、2和3、4，并联连接的2台馈线开关柜与上、下行牵引网供电臂的接引点之间设置有电分段，所述馈线开关柜1、2、3、4分别设置有断路器3DL、5DL和4DL、6DL，每台自耦变压器连接的2台馈线断路器与上、下行牵引网供电臂的接触点之间设置有电分段，所述馈线断路器3DL、5DL、4DL和6DL分别配置有用于识别供电网络系统金属性接地短路并切除AT所供电的第二阻抗保护装置(图中未示出)、用于识别供电网络系统过电流并切除AT所供电的第二过流保护装置(图中未示出)和失压保护装置(图中未示出)；
第二阻抗保护装置，用于当AT所的第二阻抗保护测量值小于预设整定值ZAT-ZD，切断AT所自耦变压器供电；
第二过流保护装置，用于当AT所的第二过流保护测量值大于或等于预设整定值IAT-ZD，切断AT所自耦变压器供电。
在一个实施例中，所述上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL分别配置有识别供电网络系统高阻短路或过负荷并切除牵引变电所供电的第三阻抗保护装置(图中未示出)。
所述第三阻抗保护装置，用于当牵引变电所的第三阻抗保护测量值小于预设整定值Z2ZD，且AT所的第二阻抗保护和第二过流保护不动作，第三阻抗保护动作，切断牵引变电所供电。
在一个实施例中，所述AT分区所设置有4台自耦变压器，分别设置在相邻两牵引变电所侧的上、下行牵引网供电臂的馈线断路器7DL、8DL、9DL和10DL，用于并联连接上、下行牵引网供电臂的隔离开关3GK、5GK，以及用于越区连接上、下行牵引网供电臂的隔离开关2GK；所述AT分区所的馈线断路器7DL、8DL、9DL和10DL分别配置有识别供电网络系统金属接地短路并切除AT分区所供电的第四阻抗保护装置(图中未示出)、识别供电网络系统高阻短路或过负荷并切除AT分区所供电的第五阻抗保护装置(图中未示出)和用于识别供电网络系统过电流并切除AT分区所供电的第三过流保护装置(图中未示出)。
当高速铁路供电网络系统发生越区供电时，所述第四阻抗保护用于当AT分区所的第四阻抗保护测量值小于预设L3段整定值Z3ZD，第四阻抗保护动作，切断牵引变电所供电；用于当第四阻抗保护测量值大于或等于预设L3段整定值Z3ZD，且小于预设L4段整定值Z4ZD，第四阻抗保护延时预定时间后动作，切断牵引变电所供电；
所述第三过流保护装置，用于当AT分区所的第三过流保护测量值大于或等于预设整定值I3ZD，第三过流保护延时预定时间后动作，切断牵引变电所供电。
所述第五阻抗保护装置，用于当AT分区所的第五阻抗保护测量值小于预设整定值Z5ZD，且AT所b的第二阻抗保护和第二过流保护不动作，第五阻抗保护动作，切断牵引变电所供电。
本实用新型实施例中所指最大负荷电流对应的运行工况为供电臂内有4～6辆动车组，动车组负荷沿供电臂均匀分布。本实用新型实施例中，参照图3，在本实用新型提出的该结构下，位于AT所至AT分区所区段的电流必须流过AT所的断路器，此时，Id＝I1+I2＝IDL5+IDL6，即，当AT所至AT分区所发生短路，无论短路发生在什么地方，流过AT所断路器的IDL5+IDL6电流之和等于短路电流。且小于最大负荷电流，如此可实现对最大负荷电流和供电臂短路电流的有效区分。
本实用新型提出的供电网络，改变了负荷电流和短路电流在供电网络的分配路径，进而可实现对最大负荷电流和供电臂短路电流的有效区分，确保继电保护装置可靠、灵敏的切断短路故障。
本实用新型专利实施例中，所述第一阻抗保护装置、第二阻抗保护装置、第三阻抗保护装置、第四阻抗保护装置、第五阻抗保护装置、第一过流保护装置、第二过流保护装置和第三过流保护装置为本技术领域中使用的常规装置，只要满足本实用新型实施例的使用条件即可。
参照图1所示，本实用新型实施例的高速铁路供电网络系统对应的继电保护设置原则如下：
设于牵引变电所A的第一阻抗保护装置负责识别并切断发生在牵引变电所至AT所区段的金属性接地短路，并作为AT所至AT分区所区段的金属性接地短路的后备保护。设于牵引变电所A的第二阻抗保护装置负责识别发生在牵引变电所至AT所区段的接地故障及过负荷工况。设于牵引变电所的第一过流保护装置作为第一阻抗保护装置和第二阻抗保护装置的后备保护。
设于AT所a的第三阻抗保护装置和第二过流保护装置，正常运行时用于保护AT所a至AT分区所全长，牵引变电所A解列时，用于保护AT所a至牵引变电所A全长。设于AT所b的第三阻抗保护装置和第二过流保护装置，正常运行时用于保护AT所b至AT分区所全长，牵引变电所B解列时，用于保护AT所b至牵引变电所B全长。
AT分区所的保护仅在越区时投入。以牵引变电所B解列为例，设于AT分区所的第四阻抗保护装置负责识别并切断发生在AT分区所至AT所b的金属性接地短路，并作为AT所b至解列牵引变电所B区段的金属性接地短路的后备保护。设于AT分区所的第五阻抗保护装置负责识别发生在AT所b至解列牵引变电所B区段的接地故障及过负荷工况。设于AT分区所的第三过流保护装置作为第四阻抗保护装置和第五阻抗保护装置的后备保护。
在一个实施例中，参照图2，正常运行方式下，AT所馈线开关柜1、2、3、4经供电线分别接至上下行牵引网供电臂，其中馈线开关柜1接至牵引变电所方向(称来电侧)下行牵引网供电臂，馈线开关柜2接至AT分区所方向(称负荷侧)下行牵引网供电臂。馈线开关柜1和馈线开关柜2在下行牵引网供电臂的接引点之间设电分段。馈线开关柜3接至牵引变电所方向(称来电侧)上行牵引网供电臂，馈线开关柜4接至AT分区所方向(称负荷侧)上行牵引网供电臂。馈线开关柜3和馈线开关柜4在上行牵引网供电臂的接引点之间设电分段。
馈线开关柜1、2、3、4的断路器均设第二阻抗保护装置、第二过流保护装置和失压保护装置。
正常运行方式下，馈线开关柜1、2的断路器3DL和5DL的失压保护投入。馈线开关柜3、4的断路器第二阻抗保护、第二过流保护、失压保护均投入。当AT所至AT分区所区段发生故障时，由馈线开关柜3和4的断路器4DL和6DL的第二阻抗保护和第二过流保护动作，切除故障。当牵引变电所至AT所区段发生故障时，由设于牵引变电所的馈线断路器1DL和2DL动作切除故障，此时，上下行供电臂均失电，AT所馈线开关柜的1、2、3、4断路器3DL、4DL、5DL和6DL的失压保护动作，断路器3DL、4DL、5DL和6DL断开，上下行牵引网分开。待牵引变电所自动重合闸后，未发生故障的方向，馈线开关柜的断路器检有压合闸，继续运行。
牵引变电所解列，由相邻牵引变电所越区供电时，馈线开关柜1、2的断路器3DL和5DL的第二阻抗保护、第二过流保护、失压保护均投入。馈线开关柜3、4的断路器4DL和6DL的失压保护投入。若解列牵引变电所至AT所区段发生故障时，由馈线开关柜1、2断路器3DL和5DL的第二阻抗保护或第二过流保护动作，切除故障。若AT所至AT分区所区段发生故障时，由AT分区所的馈线断路器7DL、8DL、9DL和10DL动作，此时，上下行供电臂均失电，AT所馈线开关柜的1、2、3、4断路器3DL、4DL、5DL和6DL的失压保护动作，断路器3DL、4DL、5DL和6DL断开，上下行牵引网分开。待AT分区所自动重合闸后，未发生故障的方向，馈线开关柜的断路器检有压合闸，继续运行。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种高速铁路供电网络结构，包括至少两个牵引变电所，设置在相邻两牵引变电所之间的自耦变压器AT分区所，设置在牵引变电所和AT分区所之间的AT所，以及连接所述牵引变电所、AT所和AT分区所的上、下行牵引网供电臂，其特征在于，所述牵引变电所设置有上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL，所述上行馈线断路器1DL和下行馈线断路器2DL分别配置有：第一阻抗保护装置和第一过流保护装置；所述AT所包括2台自耦变压器，用于并联连接2台自耦变压器的分段开关柜1GK，每台自耦变压器的进线侧设置有1台自耦变开关柜，每台自耦变开关柜分别并联有两台馈线开关柜(1、2和3、4)，并联连接的2台馈线开关柜与上、下行牵引网供电臂的接引点之间设置有电分段，所述馈线开关柜(1、2和3、4)分别配置有第二阻抗保护装置、第二过流保护装置和失压保护装置。
2.如权利要求1所述的高速铁路供电网络结构，其特征在于，所述馈线开关柜(1、2和3、4)设置有断路器，所述断路器配置有阻抗保护装置、过流保护装置和失压保护装置。
3.如权利要求1所述的高速铁路供电网络结构，其特征在于，所述自耦变开关柜的自耦变压器设置有自耦变压器断路器，所述自耦变压器断路器配置有自耦变压器继电保护装置。
4.如权利要求1所述的高速铁路供电网络结构，其特征在于，所述馈线开关柜1接至牵引变电所方向下行牵引网供电臂，所述馈线开关柜2接至AT分区所方向下行牵引网供电臂，所述馈线开关柜3接至牵引变电所方向上行牵引网供电臂，所述馈线开关柜4接至AT分区所方向上行牵引网供电臂。
5.如权利要求1所述的高速铁路供电网络结构，其特征在于，所述AT分区所设置有4台自耦变压器，用于并联连接上、下行牵引网供电臂的隔离开关3GK、5GK，以及用于越区连接上、下行牵引网供电臂的隔离开关2GK。
6.如权利要求5所述的高速铁路供电网络结构，其特征在于，所述AT分区所的4台自耦变压器分别设置有1台馈线断路器。
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Assignee: CHENGDU JIAODA GUANGMANG TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: CHINA RAILWAY SIYUAN SURVEY AND DESIGN GROUP Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023420000213

Denomination of utility model: A High Speed Railway Power Supply Network Structure

Granted publication date: 20180223

License type: Common License

Record date: 20230705