應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統的製作方法

2023-12-11 13:49:27

專利名稱：應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電氣化鐵道直接供電方式的牽引供電系統。
背景技術：
目前，國內外電氣化鐵道直接供電方式的牽引供電系統主要由牽引變電所、 分區所、開閉所、接觸網組成。
普遍採用供電臂末端通過分區所的並聯供電方式(具體詳見圖1);在牽引網 需要分段(或分區)時，可設開閉所實現分段(或分區)供電；在樞紐、大型客 站及區段站的各分場中，為方便供電和檢修的需要，按電化股道群不同供電分區 實行分束供電。
27,5kV分區所現有分區所主要有常規分區所、戶外箱式分區所、負荷開關 式柱上分區所、隔離開關式柱上分區所、斷路器式柱上分區所、電氣化鐵道專用 氣體絕緣組合電器分區所，現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統分區所主 接線詳見圖2。
正常運行時，5G、 6G打開，1DL、 1G、 2G閉合，甲牽引變電所供電的上、 下行接觸網通過1DL、 1G、 2G實現供電臂末端並聯供電；當上(或)下行接觸 網發生故障時，1DL無延時分閘，牽引變電所故障接觸網饋線斷路器分閘，切除 故障線路；非故障接觸網饋線斷路器因1DL分閘，已切除故障線路，保護自動返 回，繼續對非故障接觸網供電，縮小因故障引起的停電範圍。同樣，乙牽引變電 所供電的上、下行接觸網通過2DL 、 3G、 4G實現供電臂末端並聯供電。
當甲牽引變電所因故退出運行時，1DL、 2DL打開，5G、 6G閉合，乙牽引 變電所通過5G、 6G分別給甲牽引變電所的上、下行接觸網越區供電。反之，乙 牽引變電所因故退出運行時，甲牽引變電所也通過5G、 6G實現越區供電。由此可見，正常運行時，1DL、 1G、 2G與2DL、 3G、 4G之間並無直接的 電氣聯繫，它們實際上是兩個獨立的並聯供電裝置，只是在需要越區供電時才通 過越區隔離開關實現越區供電。
具體有
a)常規分區所
現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統分區所總平面布置圖詳見圖3， 由戶內、戶外兩個部分設備組成，其中1 4G隔離開關布置在戶外，其他設備採 用單元間隔方式或開關櫃方式布置在戶內。為滿足戶內設備布置需要，必須配置 高壓室、二次設備室(交、直流電源屏；綜合自動化系統屏；視頻監控屏等)、通 信室、工具間等主要生產房屋。該類型分區所雖然各種功能齊全，但必須在電分 相附近(一般在設置電分相的火車站附近)選擇一塊場地布置分區所，同時還要 選擇四回進(出)線走廊，並引接通所道路，給選址增加了難度。並且，因徵地、 運輸道路、四回進(出)線走廊及供電線、房屋等需要的投資可能比分區所設備 投資還要多。
(2) 戶外箱式分區所
近幾年，戶外箱式分區所得到廣泛應用，但是它們仍需要在設置電分相的火 車站附近提供一塊安裝場地和四回進(出)線走廊，同樣需增加徵地、四回進(出) 線走廊及供電線的投資。
(3) 負荷開關式柱上分區所
負荷開關式柱上分區所是用負荷開關取代圖2中的1、 2DL，雖然負荷開關 式柱上分區所的布置方式需要的場地小，所需的工程費用比常規分區所低。正常 時，供電臂末端通過分區所負荷開關實現供電臂末端並聯供電，當接觸網發生故 障時，由於負荷開關不具備切除故障的能力，必須待牽引變電所上、下行饋線斷 路器都分閘切除上、下行接觸網後，負荷開關才能打開，饋線斷路器再合閘恢復對非故障線路的供電。該種方式大大降低了牽引供電系統的可靠性、靈活性。
(4) 隔離開關式柱上分區所
隔離開關式柱上分區所是用隔離開關取代圖2中的1、 2DL，雖然布置方式 與負荷開關式柱上分區所的布置方式基本相同，工程造價也比負荷開關式柱上分 區所還要低，但由於隔離開關不具備帶負荷投切的功能，因此，該種方式更是大 大降低了牽引供電系統的可靠性和靈活性。
(5) 斷路器式柱上分區所
斷路器式柱上分區所是將圖2中的各種單體設備布置在戶外柱上，也具備分 區所的各種功能，但該布置方式同樣需要徵地、運輸道路、四回進(出)線走廊 及供電線等投資。
(6) 電氣化鐵道專用氣體絕緣組合電器分區所
是一種適用於電氣化鐵道分區所的專用氣體絕緣組合電器，採用一體化設計。 因其體積小，主要在工廠組裝，可以節省用地和現場施工費用，但仍然需要徵地、 運輸道路、四回進(出)線走廊及供電線的投資。
27.5kV開閉所現有開閉所主要有常規開閉所、戶外箱式開閉所、電氣化鐵 道專用氣體絕緣組合電器開閉所，現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統開 閉所主接線詳見圖4。
開閉所的兩路電源互為備用，設備用電源自投裝置，正常時，101G、 1DL合， 102G、 2DL分;201G、 202G合，3011G、 3021G分;3DL、 301G合給W饋線供 電；4DL、 302G合給2弁饋線供電。
1#電源故障時，1DL、 IOIG分，2DL、 102G合，2弁電源投入給1、 2#饋線供電。
當3DL故障退出運行時，301G分，3011G合，5DL合給1弁饋線供電；同樣， 當4DL故障退出運行時，302G分，3021G合，5DL合給2弁饋線供電。具體有
(1) 常規開閉所
現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統開閉所總平面布置圖詳見圖5， 現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統開閉所在樞紐(地區)中的平面布置
圖詳見圖6。由戶內、戶外兩個部分設備組成，其101G、 102G進線隔離開關布 置在戶外，其他設備採用單元間隔方式或開關櫃方式布置在戶內。為滿足設備布 置需要，必須配置高壓室、二次設備室(交、直流電源屏；綜合自動化系統屏； 視頻監控屏)、通信室、工具間等主要生產房屋。該類型開閉所雖然各種功能齊全， 但是它們都需要在牽引網需要設置分段(或分區)的地點附近提供一塊安裝場地 和進(出)線走廊，引接通所道路，給選址增加了難度。並且，因徵地、運輸道 路、進(出)線走廊及供電線、房屋等需要的投資可能比開閉所設備投資還要多。
(2) 戶外箱式開閉所
近幾年，戶外箱式開閉所得到廣泛應用，但是它們仍需要在牽引網需要設置 分段(或分區)的地點附近提供一塊安裝場地和進(出)線走廊，引接通所道路。 同樣需要了徵地、通所道路、進(出)線走廊及供電線的投資。
(3) 電氣化鐵道專用氣體絕緣組合電器開閉所
是一種適用於電氣化鐵道開閉所的專用氣體絕緣組合電器，採用一體化設計。 因其體積小，主要在工廠組裝，可以節省用地和現場施工費用，但仍然需要徵地、 運輸道路、進(出)線走廊及供電線的投資。
27.5kV分束供電在鐵路樞紐、大型客站及區段站的各分場中，為提高牽引 供電系統的供電靈活性和縮小檢修停電範圍，按電化股道群的不同供電分區，釆 用隔離(或負荷)開關實現分束供電。當接觸網發生故障時，由於隔離(或負荷) 開關不具備切除故障線路的能力，必須待上一級斷路器切除故障接觸網後，隔離 (或負荷)開關才能打開，切除故障線路，上一級斷路器再合閘恢復對其他接觸
8網的供電。這種供電方式大大降低了牽引供電系統的可靠性、靈活性。隔離開關 雖然工程造價低，但由於它不能切除正常負荷線路，使得供電靈活性較差。
牽引變電所現有牽引變電所27.5kV斷路器、電壓互感器、電流互感器、隔 離開關等主要設備採用單元間隔方式或開關櫃方式布置在戶內，都需要配置生產 房屋才能滿足產品使用要求。雖然供電可靠性較高，但徵地、生產房屋需要較多 的投資。現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統牽引變電所主接線詳見圖7。
國內外目前分區所、開閉所也有採用戶外單體設備布置方式或氣體絕緣組合
電器布置方式，但都需要徵地、運輸道路、進(出)線走廊及供電線、房屋等； 牽引變電所還有採用27.5kV獨立元器件組合式電器裝置戶外布置方式的，但也需 要配置生產房屋。

發明內容
為了克服現有電氣化鐵道27.5kV牽引網的供電系統的佔地面積大、投資成本 高、維護麻煩的不足，本發明提供一種除牽引變電所需還佔用土地(需佔用土地 的面積比現有的小)，但其他設備布置時都不需要專用場地；並且降低投資成本、 具有高可靠性、免維護性、工廠化製造程度高、施工周期短的應用戶外模塊化電 器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一種應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，包括 布置在電氣化鐵道側邊的牽引變電所，所述牽引變電所的輸出側連接上/下行接觸 網，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸網的供電臂末端之間設有具有並聯供 電功能的並聯設備，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸網的供電臂之間設有 具有越區供電功能的越區設備，在上/下行接觸網與饋線端之間設有具有分段或分 區供電功能的開閉設備；
所述並聯設備包括第一併聯供電單元和第二並聯供電單^S，所述第一併聯供
9電單元和第二並聯供電單元為並聯供電用模塊化電器；所述越區設備包括第一越 區供電單元和第二越區供電單元；
所述並聯供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的上行隔離開關、並聯 供電斷路器、下行隔離開關、並聯供電微型變壓器和熔斷器、並聯供電電流互感 器、並聯供電控制箱和並聯供電電源箱，所述上行隔離開關、並聯供電斷路器、 下行隔離開關和並聯供電電流互感器串聯，所述並聯供電用模塊化電器的兩端分 別連接上行接觸網和下行接觸網，兩個並聯供電微型變壓器和熔斷器的輸入端連 接所述並聯供電用模塊化電器的兩端，所述兩個並聯供電微型變壓器、並聯供電 電流互感器均與並聯供電控制箱連接，所述並聯供電微型變壓器的輸出端連接所 述並聯供電電源箱；
所述越區供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的甲牽引變電所上/下行 隔離開關、越區供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關、越區供電微型變壓 器和熔斷器、越區供電電流互感器、越區供電控制箱和越區供電電源箱，所述甲 牽引變電所上/下行隔離開關、並聯供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關 和越區供電電流互感器串聯，所述越區供電用模塊化電器的兩端分別連接甲、乙 牽引變電所上/下行接觸網，兩個越區供電微型變壓器和熔斷器的輸入端連接所述 並聯供電用模塊化電器的兩端，所述兩個越區供電微型變壓器、越區供電電流互 感器均與越區供電控制箱連接，所述越區供電微型變壓器的輸出端連接所述越區 供電電源箱；
所述開閉設備包括第一開閉用模塊化電器、第二開閉用模塊化電器、第三開 閉用模塊化電器和第四開閉用模塊化電器，兩個接電隔離開關分別與第一開閉用 模塊化電器和第二開閉用模塊化電器連接，所述第一開閉用模塊化電器和第二開 閉用模塊化電器均連接共用節點，所述共用接電分別連接第三開閉用模塊化電器和第四開閉用模塊化電器，所述第三開閉用模塊化電器和第四開閉用模塊化電器 分別連接兩個上網隔離開關；
所述開閉用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的開閉隔離開關、開閉斷路 器、開閉微型變壓器和熔斷器、開閉電流互感器、開閉控制箱和開閉電源箱，所 述開閉隔離開關、開閉斷路器和開閉電流互感器串聯，所述開閉用模塊化電器的 兩端分別連接共用節點和接電隔離開關或上網隔離開關，開閉微型變壓器和熔斷 器的輸入端連接所述接電隔離開關或上網隔離開關，所述兩個開閉微型變壓器、 開閉電流互感器均與開閉控制箱連接，所述開閉微型變壓器的輸出端連接所述開 閉電源箱。
作為優選的一種方案所述的牽引變電所的輸出側為輸出用模塊化電器，所 述輸出用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的輸出斷路器、輸出隔離開關、輸 出電流互感器，所述輸出用模塊化電器包括三個輸入端、上行輸出端和下行輸出 端，所述輸出用模塊化電器包括三個支路，每個支路為串接的輸出斷路器、輸出 隔離開關和輸出電流互感器，其中兩個支路的輸出分別連接上行輸出端和下行輸 出端，第三個支路的輸出與所述其中兩個支路的輸出之間均設有備用隔離開關。
作為優選的另一種方案所述的接觸網通過分束模塊化電器與不同供電分區 連接，所述分束模塊化電器包括支架、安裝在支架上的分束斷路器、分束隔離開 關、分束微型變壓器和熔斷器、分束電流互感器、分束控制箱和分束電源箱，所 述分束斷路器、分束隔離開關和分束電流互感器串聯，所述分束微型變壓器和熔 斷器連接所述接觸網，所述分束微型變壓器和分束電流互感器連接分束控制箱， 所述分束微型變壓器連接所述分束電源箱。
進一步，所述第一越區供電單元和第二越區供電單元均為越區模塊化電器， 所述越區供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的甲牽引變電所上/下行隔離
11開關、越區供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關、越區供電微型變壓器、 越區供電電流互感器、越區供電控制箱和越區供電電源箱，所述甲牽引變電所上/ 下行隔離開關、並聯供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關和越區供電電流 互感器串聯，所述越區供電用模塊化電器的兩端分別連接甲、乙牽引變電所上/ 下行接觸網，兩個越區供電微型變壓器的輸入端連接所述並聯供電用模塊化電器 的兩端，所述兩個越區供電微型變壓器、越區供電電流互感器均與越區供電控制 箱連接，所述越區供電微型變壓器的輸出端連接所述越區供電電源箱。
再進一步，所述開閉設備還包括第五開閉用模塊化電器和第六開閉用模塊化 電器，所述第五開閉用模塊化電器和第六開閉用模塊化電器分別連接共用節點， 所述第五開閉用模塊化電器、第六開閉用模塊化電器通過連接兩個上網隔離開關 與另外的兩個饋線端連接。
在所述並聯供電用模塊化電器、越區供電用模塊化電器、開閉用模塊化電器 中，將各個電路元件組合在一起。
在所述輸出用模塊化電器中，將各個電路元件組合在一起。
在所述分束模塊化電器中，將各個電路元件組合在一起。
在所述控制箱中，將控制、保護、交直流自用電、遠動及通信等二次設備集 成在一起。
將牽引變電所綜合自動化系統、交直流自用電系統、遠動及通信等二次設備 集成在一起。
本發明的技術構思為研究一種由牽引變電所、並聯供電單元、分段(或分 區)供電單元、越區供電單元、接觸網組成的新型的電氣化鐵道直接供電方式的 牽引供電系統供電方式，取代由牽引變電所、分區所、開閉所、接觸網組成的， 並通過供電臂末端分區所並聯供電的電氣化鐵道直接供電方式的牽引供電系統供電方式。
其中的並聯供電單元、分段(或分區)供電單元、越區供電單元等均採用戶 外模塊化電器來實現，不需要專用場地，可在鐵路正線旁靈活選擇安裝地點，具 有高可靠性、免維護性、小型化；又能節約進(出)線走廊及供電線、生產房屋、 運輸道路投資，節約土地資源的27.5kV戶外模塊化電器。
27.5kV戶外模塊化電器適用於牽引變電所，具有高可靠性、免維護性、小型 化的特點，既滿足牽引變電所全戶外布置方式要求，又能節約生產房屋、節約土 地資源。
27.5kV戶外模塊化電器研製一種集控制、保護、交直流自用電、遠動及通信 於一體的，與27.5kV戶外模塊化電器配套的二次設備——戶外控制箱，滿足 27.5kV戶外模塊化電器的應用需要。
牽引變電所研製一種集綜合自動化系統、交直流自用電系統、遠動及通信於 一體的，與牽引變電所110kV (或220kV)設備和27.5kV戶外模塊化電器配套的 二次設備——牽引變電所戶外預裝式保護測控櫃，滿足牽引變電所應用27.5kV戶 外模塊化電器時全戶外布置的需要。
本發明研究一種27.5kV戶外模塊化電器滿足新型的供電方式需要，去取代 27.5kV分區所，並能滿足供電臂末端並聯供電功能；去取代開閉所，並能滿足開 閉所分段(或分區)供電功能；滿足樞紐、大型客站及區段站的各分場中提供靈 活供電和檢修需要；滿足兩個相鄰牽引變電所之間越區供電需要；既滿足電氣化 鐵道牽引供電系統安全供電、靈活供電的需要，又能節約生產房屋、運輸道路投 資，節約土地資源。
本發明的有益效果主要表現在並聯供電單元、分段(或分區)供電單元、 越區供電單元等不需要專用土地、進(出)線走廊及供電線、生產房屋、運輸道 路；減小牽引變電所佔地面積、降低投資成本、具有高可靠性、免維護性、工廠
13化製造程度高、施工周期短。


圖1是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統供電臂末端通過分區所並 聯供電示意圖。
圖2是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統分區所主接線示意圖。 圖3是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統分區所總平面布置圖，其 中尺寸以毫米計。
圖4是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統開閉所主接線示意圖。 圖5是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統開閉所總平面布置圖，其 中尺寸以毫米計。
圖6是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統開閉所在樞紐(地區)中 的平面布置圖。
圖7是現有電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統牽引變電所主接線示意圖。
圖8是採用27.5kV戶外模塊化電器的末端並聯供電、越區供電的電氣原理圖。 圖9是在樞紐(地區)中採用27.5kV戶外模塊化電器分段(分區)供電主接 線示意圖。
圖10是在樞紐(地區)中採用27.5kV戶外模塊化電器分段(分區)供電平 面布置示意圖。
圖11是採用27.5kV戶外模塊化電器的牽引變電所主接線示意圖。 圖12是一種戶外模塊化電器的結構示意圖。 圖13是另一種戶外模塊化電器的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖8 圖13， 一種應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新 型供電系統，包括布置在電氣化鐵道側邊的牽引變電所，所述牽引變電所的輸出 側連接上/下行接觸網，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸網的供電臂末端 之間設有具有並聯供電功能的並聯設備，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸
網的供電臂末端電分相處設有具有越區供電功能的越區設備，在上/下行接觸網與 饋線端之間設有具有分段或分區供電功能的開閉設備，所述上/下行接觸網通過兩 個接電隔離開關與開閉設備連接，所述開閉設備通過兩個上網隔離開關與兩個饋 線端連接；
所述並聯設備包括第一併聯供電單元1和第二並聯供電單元2、所述越區設 備包括第一越區供電單元3和第二越區供電單元4，所述第一併聯供電單元1和 第二並聯供電單元2為並聯供電用模塊化電器；所述並聯供電用模塊化電器安裝 在電分相兩側的鐵路正線旁，所述第一越區供電單元3連接在相鄰的牽引變電所 的上行接觸網的電分相處；所述第二越區供電單元4連接在相鄰的牽引變電所的 下行接觸網的電分相處；
所述並聯供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的上行隔離開關、並聯 供電斷路器、下行隔離開關、並聯供電微型變壓器和熔斷器、並聯供電電流互感 器、並聯供電控制箱和並聯供電電源箱，所述上行隔離開關、並聯供電斷路器、 下行隔離開關和並聯供電電流互感器串聯，所述並聯供電用模塊化電器的兩端分 別連接上行接觸網和下行接觸網，兩個並聯供電微型變壓器和熔斷器的輸入端連 接所述並聯供電用模塊化電器的兩端，所述兩個並聯供電微型變壓器、並聯供電 電流互感器均與並聯供電控制箱連接，所述並聯供電微型變壓器的輸出端連接所 述並聯供電電源箱；
所述越區供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的甲牽引變電所上/下行隔離開關、越區供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關、越區供電微型變壓 器和熔斷器、越區供電電流互感器、越區供電控制箱和越區供電電源箱，所述甲 牽引變電所上/下行隔離開關、並聯供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關 和越區供電電流互感器串聯，所述越區供電用模塊化電器的兩端分別連接甲、乙 牽引變電所上/下行接觸網，兩個越區供電微型變壓器和熔斷器的輸入端連接所述 並聯供電用模塊化電器的兩端，所述兩個越區供電微型變壓器、越區供電電流互 感器均與越區供電控制箱連接，所述越區供電微型變壓器的輸出端連接所述越區 供電電源箱。
所述開閉設備包括第一開閉用模塊化電器5、第二開閉用模塊化電器6、第三 開閉用模塊化電器7和第四開閉用模塊化電器8，兩個接電隔離開關分別與第一 開閉用模塊化電器5和第二開閉用模塊化電器6連接，所述第一開閉用模塊化電 器5和第二開閉用模塊化電器6均連接共用節點，所述共用接點分別連接第三開 閉用模塊化電器7和第四開閉用模塊化電器8，所述第三開閉用模塊化電器7和 第四開閉用模塊化電器8分別連接兩個上網隔離開關；
所述開閉用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的開閉隔離開關、開閉斷路 器、開閉微型變壓器和熔斷器、開閉電流互感器、開閉控制箱和開閉電源箱，所 述開閉隔離開關、開閉斷路器和開閉電流互感器串聯，所述開閉用模塊化電器的 兩端分別連接共用節點和接電隔離開關或上網隔離開關，開閉微型變壓器和熔斷 器的輸入端連接所述接電隔離開關或上網隔離開關，所述兩個開閉微型變壓器、 開閉電流互感器均與開閉控制箱連接，所述開閉微型變壓器的輸出端連接所述開 閉電源箱。
所述的牽引變電所的輸出側為輸出用模塊化電器，所述輸出用模塊化電器包 括支架、安裝在支架上的輸出斷路器、輸出隔離開關、輸出電流互感器，所述輸出用模塊化電器包括三個輸入端、上行輸出端和下行輸出端，所述輸出用模塊化 電器包括三個支路，每個支路為串接的輸出斷路器、輸出隔離開關和輸出電流互 感器，其中兩個支路的輸出分別連接上行輸出端和下行輸出端，第三個支路的輸 出與所述其中兩個支路的輸出之間均設有備用隔離開關。
所述的上/下行接觸網通過分束模塊化電器與不同供電分區連接，所述分束模 塊化電器包括支架、安裝在支架上的分束斷路器、分束隔離開關、分束微型變壓 器和熔斷器、分束電流互感器、分束控制箱和分束電源箱，所述分束斷路器、分 束隔離開關和分束電流互感器串聯，所述分束微型變壓器和熔斷器連接所述上/ 下行接觸網，所述分束微型變壓器和分束電流互感器連接分束控制箱，所述分束 微型變壓器連接所述分束電源箱。
在所述並聯供電用模塊化電器、越區用模塊化電器、開閉用模塊化電器中， 將各個電路元件組合在一起。在所述輸出用模塊化電器中，將各個電路元件組合 在一起。在所述分束模塊化電器中，將各個電路元件組合在一起。
在所述控制箱中，將控制、保護、交直流自用電、遠動及通信等二次設備集 成在一起。
將牽引變電所綜合自動化系統、交直流自用電系統、遠動及通信等二次設備 集成在一起。
本實施例應用27.5kV戶外模塊化電器的電氣化鐵道新型供電系統，具體有 參照圖8，其中虛線框內給出了電氣化鐵道直接供電方式牽引供電系統供電 臂末端採用27.5kV戶外模塊化電器實現並聯供電、越區供電功能。
在國內複線鐵路中，朝北京方向行駛稱為上行，離開北京方向行駛稱為下行； 同樣接觸網也分上行和下行。牽引供電系統通過牽引變電所內饋線斷路器給上、 下行接觸網供電。從圖8中可以看出甲牽引變電所供電的上、下行接觸網通過並 聯供電點單元中的1G、 2G、 1DL實現供電臂末端並聯供電，以減少牽引網的電壓損失，提高末端電壓；當上(或)下行接觸網發生故障時，1DL無延時分閘， 牽引變電所故障接觸網饋線斷路器分閘，切除故障線路；非故障接觸網饋線斷路 器因1DL分閘，已切除故障線路，保護自動返回，繼續對非故障接觸網供電，縮 小因故障引起的停電範圍。同樣，乙牽引變電所供電的上、下行接觸網通過並聯 供電單元2中的3G、 4G、 2DL實現供電臂末端並聯供電。
從圖8中可以看出，用1~4B (變壓器)取代常規用的電壓互感器，分別從上、 下行接觸網上取電，既滿足保護所需的電壓取量要求，又滿足斷路器和隔離開關 電動操動機構的用電要求。
並聯供電單元l、並聯供電單元2是兩個獨立的單元，它們之間沒有任何電 氣上的聯繫，可以分別安裝在電分段兩側的鐵路正線旁，基本上與接觸網支柱位 於同一個縱軸線上，並滿足側面限界要求，不需要徵地、運輸道路、進(出)線 走廊及供電線。
在越區供電時，既可按圖8的要求在電分相處裝設隔離(或負荷)開關，也 可以用一個圖13所述的"27.5kV戶外模塊化電器"單元取代隔離(或負荷)開關， 在相鄰牽引變電所因故退出運營時，實現越區供電的功能。用模塊化電器取代隔 離(或負荷)開關，可通過斷路器實現對越區供電接觸網的保護，縮小越區供電 時因越區供電接觸網突發故障引起的停電範圍。
參照圖9，其中虛線框內給出了在樞紐(地區)中採用27.5kV戶外模塊化電 器分段(分區)供電主接線方案方案實例；附圖10中虛線框內給出了在樞紐(地 區)中採用27.5kV戶外模塊化電器分段(分區)供電平面布置示意圖實施例。
從圖9、 10中可以看出SWG1、 SWG2是安裝於接觸網支柱上的接電隔離開 關，SWG3、 SWG4是安裝於接觸網支柱上的上網隔離開關；模塊化電器1、 2 實現電源互為備用的功能；模塊化電器3、 4可實現向接觸網供電的功能。模塊化 電器l、 2、 3、 4可沿鐵路線在滿足側面限界的地點安裝，也可在鐵路線路邊找一
18個5mx5m的空地即可滿足安裝使用要求。如還需給其他接觸網供電，在模塊化 電器3、 4的旁邊加裝一個模塊化電器即可滿足分段(或分區)供電需求。
當SWG1 (或2)距模塊化電器l (或2)較近時，可取消SWG1 (或2)，用 模塊化電器隔離開關代替它；距離較遠時，可保留SWG1 (或2)隔離開關。
從圖9中可以看出，用1~4B (變壓器)取代常規用的電壓互感器，分別從接 觸網上取電，既滿足保護所需的電壓取量要求，又滿足斷路器和隔離開關電動操 動機構的用電要求。
參照圖11，其中虛線框內給出了採用27.5kV戶外模塊化電器的牽引變電所 主接線實施例。
從圖11中可以看出，將常規牽引變電所採用單元間隔方式或開關櫃方式安裝 布置在戶內的牽引變壓器27.5kV側的斷路器、電壓互感器、電流互感器、隔離開 關等主要設備布置在戶外，按虛線框分別組合成獨立的戶外模塊化電器，給接觸 網供電，可實現牽引變電所全戶外布置，滿足牽引變電所安全供電需要，又節省 土地、生產房屋的投資。
牽引變電所一次設備採用全戶外布置時，二次設備採用集綜合自動化系統、 交直流自用電系統、遠動及通信系統於一體的戶外預裝式保護測控櫃，實現全所 戶外布置，節約生產房屋投資，節約土地資源。
在分束供電時，用一個圖12所述的"27.5kV戶外模塊化電器"單元取代隔離 (或負荷)開關，給鐵路樞紐、大型客站及區段站各分場中，按電化股道群或不 同供電分區的需要分束供電的接觸網供電，可以提高牽引網的供電靈活性、縮小 檢修停電範圍。同時，由於斷路器具備切除故障線路的能力，因此，可大大提高 牽引供電系統的可靠性。
用變壓器取代常規用的電壓互感器，從接觸網上取電，既滿足保護所需的電 壓取量要求，又滿足斷路器和隔離開關電動操動機構的用電要求。
權利要求
1、一種應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，包括布置在電氣化鐵道側邊的牽引變電所，所述牽引變電所的輸出側連接上/下行接觸網，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸網的供電臂末端之間設有具有並聯供電功能的並聯設備，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸網的供電臂之間設有具有越區供電功能的越區設備，在上/下行接觸網與饋線端之間設有具有分段或分區供電的開閉設備，所述上/下行接觸網通過兩個接電隔離開關與開閉設備連接，所述開閉設備通過兩個上網隔離開關與兩個饋線端連接，其特徵在於所述並聯設備包括第一併聯供電單元和第二並聯供電單元，所述第一併聯供電單元和第二並聯供電單元為並聯供電用模塊化電器；所述越區設備包括第一越區供電單元和第二越區供電單元；所述並聯供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的上行隔離開關、並聯供電斷路器、下行隔離開關、並聯供電微型變壓器和熔斷器、並聯供電電流互感器、並聯供電控制箱和並聯供電電源箱，所述上行隔離開關、並聯供電斷路器、下行隔離開關和並聯供電電流互感器串聯，所述並聯供電用模塊化電器的兩端分別連接上行接觸網和下行接觸網，兩個並聯供電微型變壓器和熔斷器的輸入端連接所述並聯供電用模塊化電器的兩端，所述兩個並聯供電微型變壓器、並聯供電電流互感器均與並聯供電控制箱連接，所述並聯供電微型變壓器的輸出端連接所述並聯供電電源箱；所述開閉設備包括第一開閉用模塊化電器、第二開閉用模塊化電器、第三開閉用模塊化電器和第四開閉用模塊化電器，兩個接電隔離開關分別與第一開閉用模塊化電器和第二開閉用模塊化電器連接，所述第一開閉用模塊化電器和第二開閉用模塊化電器均連接共用節點，所述共用接電分別連接第三開閉用模塊化電器和第四開閉用模塊化電器，所述第三開閉用模塊化電器和第四開閉用模塊化電器分別連接兩個上網隔離開關；所述開閉用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的開閉隔離開關、開閉斷路器、開閉微型變壓器和熔斷器、開閉電流互感器、開閉控制箱和開閉電源箱，所述開閉隔離開關、開閉斷路器和開閉電流互感器串聯，所述開閉用模塊化電器的兩端分別連接共用節點和接電隔離開關或上網隔離開關，開閉微型變壓器和熔斷器的輸入端連接所述接電隔離開關或上網隔離開關，所述兩個開閉微型變壓器、開閉電流互感器均與開閉控制箱連接，所述開閉微型變壓器的輸出端連接所述開閉電源箱。
2、 如權利要求1所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於所述的牽引變電所的輸出側為輸出用模塊化電器，所述輸出用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的輸出斷路器、輸出隔離開關、輸出電流互感器，所述輸出用模塊化電器包括三個輸入端、上行輸出端和下行輸出端，所述輸出用模塊化電器包括三個支路，每個支路為串接的輸出斷路器、輸出隔離開關和輸出電流互感器，其中兩個支路的輸出分別連接上行輸出端和下行輸出端，第三個支路的輸出與所述其中兩個支路的輸出之間均設有備用隔離開關。
3、 如權利要求1或2所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於所述的接觸網通過分束模塊化電器與不同供電分區連接，所述分束模塊化電器包括支架、安裝在支架上的分束斷路器、分束隔離開關、分束微型變壓器和熔斷器、分束電流互感器、分束控制箱和分束電源箱，所述分束斷路器、分束隔離開關和分束電流互感器串聯，所述分束微型變壓器和熔斷器連接所述接觸網，所述分束微型變壓器和分束電流互感器連接分束控制箱，所述分束微型變壓器連接所述分束電源箱。
4、 如權利要求1所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於所述第一越區供電單元和第二越區供電單元為越區供電用模塊化電器，所述越區供電用模塊化電器包括支架、安裝在支架上的甲牽引變電所上/下行隔離開關、越區供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關、越區供電微型變壓器和熔斷器、越區供電電流互感器、越區供電控制箱和越區供電電源箱，所述甲牽引變電所上/下行隔離開關、並聯供電斷路器、乙牽引變電所上/下行隔離開關和越區供電電流互感器串聯，所述越區供電用模塊化電器的兩端分別連接甲、乙牽引變電所上/下行接觸網，兩個越區供電微型變壓器和熔斷器的輸入端連接所述並聯供電用模塊化電器的兩端，所述兩個越區供電微型變壓器、越區供電電流互感器均與越區供電控制箱連接，所述越區供電微型變壓器的輸出端連接所述越區供電電源箱。
5、 如權利要求1所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於所述開閉設備還包括第五開閉用模塊化電器和第六開閉用模塊化電器，所述第五開閉用模塊化電器和第六開閉用模塊化電器分別連接共用節點，所述第五開閉用模塊化電器、第六開閉用模塊化電器通過連接兩個上網隔離開關與另外的兩個饋線端連接。
6、 如權利要求4所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於在所述並聯供電用模塊化電器、越區供電用模塊化電器、開閉用模塊化電器中，將各個電路元件組合在一起。
7、 如權利要求2所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於在所述輸出用模塊化電器中，將各個電路元件組合在一起。
8、 如權利要求3所述的應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，其特徵在於在所述分束模塊化電器中，將各個電路元件組合在一起。
全文摘要
一種應用戶外模塊化電器的電氣化鐵道直接供電方式的新型供電系統，包括牽引變電所，牽引變電所的輸出側連接上/下行接觸網，在兩個相鄰的牽引變電所的上/下行接觸網的供電臂末端之間設有並聯設備和越區設備，在上/下行接觸網與饋線端之間設有開閉設備，上/下行接觸網通過兩個接電隔離開關與開閉設備連接，開閉設備通過兩個上網隔離開關與兩個饋線端連接；並聯設備包括第一併聯供電單元和第二並聯供電單元，越區設備包括第一越區供電單元和第二越區供電單元，兩個並聯供電單元為並聯供電用模塊化電器；開閉設備包括四個開閉用模塊化電器。本發明佔地面積小、降低投資成本、具有高可靠性、免維護性、工廠化製造程度高、施工周期短。
文檔編號B60M1/18GK101508253SQ20091009719
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月26日 優先權日2009年3月26日
發明者餘家華, 張北鬥 申請人:中鐵上海設計院集團有限公司;寧波甬新東方電氣有限公司