[发明专利]一种贯通柔性牵引变电所结构及其保护配置方法

说明书

本发明提供了一种贯通柔性牵引变电所及其保护配置方法，属于贯通柔性牵引供电技术领域，该变电所包括节能型牵引变压器、匹配变压器、由若干个子模块级联组成的三相‑单相变流器和若干个断路器。本发明能够在改造传统牵引变电所、实现两变电所间全线贯通的同时，在核心变流器出现严重故障时退回到铁路传统供电方式，提高了牵引变电所运行的可靠性，还能够节约改造变电所所需占地空间。该保护配置方法根据柔性牵引变电所各个设备及线路可能出现的故障及故障特点，采用多级故障定位策略，及时判断故障发生点，并针对其配置适用的保护方法，保证牵引变电所各个设备及线路故障时的快速可靠切除，实现牵引变电所的安全可靠运行。

技术领域

本发明属于牵引供电技术领域，尤其涉及一种贯通柔性牵引变电所结构及其保护配置方法。

背景技术

目前，我国电气化铁路中多采用三相变两相的供电方式，铁路贯通柔性牵引变电所从三相电网取电，经牵引变压器后输出两相电压、分为两个供电臂连接至牵引网，由牵引网向列车供电。然而两供电臂之间因为电压幅值、频率、相位不可能完全一致，因此在变电所内和两变电所间的供电臂之间均设置了电分相。电分相的存在制约了列车的运行速度、存在一定的安全隐患，同时使两个变电所之间的牵引变压器不能相互作为备用，造成了极大的经济浪费。并且既有铁路中的再生制动能量大多只能返回到供电臂所在的变电所中，对于更多的能量无法充分利用，往往还会使供电区间的电压抬升，直接影响列车甚至牵引系统设备的运行。

目前既有铁路贯通柔性牵引变电所中大多使用单相或两相牵引变压器，而电气化铁路作为单相负荷会通过该结构的贯通柔性牵引变电所向三相电网中注入负序电流，并会带来谐波和无功问题。负序电流的存在给用电设备带来了许多危害，如变压器能量损失、提高了供电线路的损耗等。而无功、谐波等问题使电气设备的使用寿命受到一定的威胁，同时使铁路系统每年需向电网单位提交大量罚款，这同样制约着铁路行业的经济效益。如何解决牵引供电系统电能质量、取消电分相装置是当前牵引系统领域的研究热点。随着电力电子器件日渐成熟，以变流器为核心的电力电子设备逐渐投入到牵引供电系统当中，使电压幅值、频率、相位不一致问题得到解决，变流器在牵引供电系统中使用减少了电分相装置，同时也解决了牵引供电系统的电能质量问题。相比于传统变压器，变流器的可靠性目前还难以媲美，并且变流器的投入大大提高了改造变电所的成本。因此，利用变流器解决电分相装置和电能质量问题的同时，还需要考虑变电所的改造建设问题。

贯通柔性牵引变电所由节能型牵引变压器、匹配变压器、三相-单相变流器组成，在贯通柔性牵引供变电所中由于三相-单相流器及匹配变压器的加入，贯通柔性牵引变电所既有的保护配置不再适用，为保证该变电所的安全运行，需研究适用于贯通柔性牵引变电所的保护配置方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种贯通柔性牵引变电所结构及其保护配置方法，解决了牵引网电压相位不可控、变压器利用率低以及既有牵引变电所的保护方法不适配问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种贯通柔性牵引变电所，包括节能型牵引变压器、匹配变压器、由若干个子模块级联组成的三相-单相变流器和若干个断路器；

所述节能型牵引变压器的原边三相分别接于三相电网的A相、B相和C相一一对应连接，所述节能型牵引变压器的副边a相通过断路器QF1与母线A连接，所述节能型牵引变压器的副边b相通过断路器QF2与钢轨连接，所述节能型牵引变压器的副边c相通过断路器QF3与母线B连接；

所述匹配变压器的原边A相、B相和C相均通过断路器QF6分别与所述节能型牵引变压器的副边a相、b相和c相一一对应连接，所述匹配变压器的副边包括有若干组绕组；

各所述子模块的输入端依次与各所述绕组一一三相连接，所述子模块C1～Cn的输出端分别与断路器QFc1～QFcn一一并联；所述子模块的输出端依次级联，且正极性通过断路器QF8与母线A连接，负极性端与钢轨连接。