一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统的制作方法

1.本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统。


背景技术：

2.牵引供电系统作为城市轨道交通中最重要的能源设施，持续为列车供电，保证车辆的正常运行。目前，国内大多数城市的轨道交通线路采用单一牵引网供电制式，即接触网授流，走行轨回流的牵引网供电制式。接触网作为正极，走行轨作为负极，牵引变电所为牵引网正负极提供dc750v或者dc1500v电源。该制式中，走行轨作为负极，对地泄漏电阻小，牵引供电系统中有大量的杂散电流泄漏到大地中，对周围油气管道存在腐蚀风险。接触网，尤其是柔性接触网，作为正极，发生断线故障时，例如接触网断线，故障区间无法保证电力供应，列车停滞于区间，不利于乘客的紧急疏散。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，正常工况下接触网作为牵引网正极，多用途供电轨作为牵引网负极，多用途供电轨采用绝缘安装，能够有效防止杂散电流的泄漏；接触网发生故障时，多用途供电轨作为牵引网正极，走行轨作为牵引网负极，提供了第二种牵引供电方式，保证列车可驶入临近车站后再进行乘车疏散，提高了供电系统的可靠性。
4.本发明采用的技术方案是：一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，包括接触网、多用途供电轨和走行轨，牵引变电所内，牵引机组的正极与正极母线连接，所述正极母线分别通过馈线电缆与所述接触网、多用途供电轨连接，所述馈线电缆上设置有正极直流开关，所述牵引机组的负极与负极母线连接，所述负极母线通过回流电缆a与所述多用途供电轨连接，所述回流电缆a上设置有负极开关，所述负极母线通过回流电缆b与所述走行轨连接，所述回流电缆b上设置有二极管；正常供电方式，所述接触网作为牵引网正极，为列车供电，所述多用途供电轨作为牵引网负极，为列车提供回流通路；接触网故障供电方式，所述多用途供电轨作为牵引网正极，为列车供电，所述走行轨作为牵引网负极，为列车提供回流通路。
5.进一步的，所述接触网和多用途供电轨在所述牵引变电所处设有分段绝缘器，将相邻的所述牵引变电所间的区域划分为不同的牵引供电分区。
6.进一步的，所述牵引供电分区内的接触网发生故障时，该牵引供电分区的供电方式由所述正常供电方式切换至所述接触网故障供电方式。
7.进一步的，所述正常供电方式切换至所述接触网故障供电方式时，所述正极母线与所述接触网间的所述正极直流开关由闭合状态切换至断开状态，所述正极母线与所述多用途供电轨间的所述正极直流开关由断开状态切换至闭合状态，所述负极开关由闭合状态
切换至断开状态。
8.进一步的，所述多用途供电轨采用绝缘安装。
9.进一步的，所述接触网、多用途供电轨的数量均为两个，分别对应所述列车的上行和下行。
10.进一步的，接地开关与所述回流电缆b连接，所述接地开关与所述二极管并联。
11.进一步的，所述二极管的正极与所述走行轨连接，所述二极管的负极与所述负极母线连接。
12.进一步的，所述牵引机组采用相同结构的两组整流机组，所述整流机组包括整流变压器rt1和整流器r1，整流变压器rt1与整流器r1连接，所述整流器r1的出口正极通过正极进线与所述正极母线连接，所述正极进线上设置电流互感器lh01和直流断路器qf01，所述整流器r1的出口负极通过负极进线与所述负极母线连接，所述负极进线上设置手动隔离开关gl01，所述出口正极、出口负极之间设置避雷器bl1。
13.进一步的，与所述多用途供电轨连接的所述馈线电缆上的所述正极直流开关，与所述负极开关之间设置电气联锁装置。
14.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：1.本发明提供了两种供电方式：正常工况，接触网作为牵引网正极，多用途供电轨作为牵引网负极时，供电系统能够有效防止杂散电流泄漏；接触网故障工况，接触网失效后，故障牵引区间切换为多用途供电轨作为牵引网正极，走行轨作为牵引网负极，为故障牵引区间列车供电，确保故障牵引区间列车可以行驶到临近车站后进行乘客疏散等应急措施。
15.2.本发明的多用途供电轨采用绝缘安装方式，绝缘水平和接触网相当，正常运行时，作为牵引网负极，能够有效防止杂散电流的泄漏，杜绝杂散电流对地铁周围油气管线的腐蚀风险，具有很好的社会效益；接触网故障时，多用途供电轨作为牵引网正极，绝缘水平能够满足供电系统要求，保证列车可驶入临近车站后再进行乘车疏散，提高了供电系统的可靠性。
附图说明
16.图1为本发明实施例的双牵引网供电系统结构示意图；图2为本发明实施例的牵引变电所主接线示意图。
17.图中：1-接触网，2-多用途供电轨，3-走行轨，4-牵引机组，5-正极直流开关，6-负极开关，7-二极管，8-接地开关，9-分段绝缘器，10-牵引变电所；11-正极母线；12-馈线电缆；13-负极母线；14-回流电缆a；15-回流电缆b。
具体实施方式
18.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
19.本发明的实施例提供了一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，如图1-图2所示，其包括接触网1、多用途供电轨2和走行轨3。接触网1、多用途供电轨2和走行轨3沿列车行驶线路布置；接触网1、多用途供电轨2采用绝缘安装方式；走行轨3设置于地面上。列车
行驶线路上设置多座牵引变电所10。
20.在牵引变电所10内，牵引机组4的正极与正极母线11连接，所述牵引机组4的负极与负极母线13连接。具体的，所述牵引机组4采用相同结构的两组整流机组，所述整流机组包括整流变压器rt1和整流器r1，整流变压器rt1与整流器r1连接，所述整流器r1的出口正极通过正极进线与正极母线连接，正极进线上设置电流互感器lh01和直流断路器qf01，所述整流器r1的出口负极通过负极进线与负极母线连接，负极进线上设置手动隔离开关gl01，所述整流器r1的出口正极、出口负极之间设置避雷器bl1。
21.所述正极母线11分别通过馈线电缆12与所述接触网1、多用途供电轨2连接，所述馈线电缆12上设置有正极直流开关5。所述负极母线13通过回流电缆a14与所述多用途供电轨2连接，所述回流电缆a14上设置有负极开关6，所述负极母线13通过回流电缆b15与所述走行轨3连接，所述回流电缆b15上设置有二极管7。所述二极管7的正极与所述走行轨3连接，所述二极管7的负极与所述负极母线13连接，确保杂散电流只能从走行轨3单向回流至负极母线13。接地开关8与所述回流电缆b15连接，所述接地开关8与所述二极管7并联。所述接地开关8常开，作二极管7的旁路，当二极管7故障时，接地开关8闭合，确保系统的运行。
22.所述接触网1和多用途供电轨2在所述牵引变电所10处设有分段绝缘器9，将相邻的所述牵引变电所10间的区域划分为不同的牵引供电分区。相应的，所述正极母线11分别通过馈线电缆12与所述分段绝缘器9两侧的所述接触网1、多用途供电轨2连接。某一牵引供电分区发生接触网1故障时，对故障牵引供电分区进行供电方式的切换，保证其继续运营，其它牵引供电分区不受影响。
23.常规的，所述接触网1的数量为两个，分别为上行接触网和下行接触网，分别对应列车的上行和下行。因此，本实施例中，多用途供电轨2的数量也为两个，分别为上行多用途供电轨和下行多用途供电轨，也分别对应所述列车的上行和下行。相应的，所述走行轨3也分为上行走行轨和下行走行轨。
24.在所述牵引变电所10处，接触网1和多用途供电轨2上均设置有分段绝缘器9，将接触网1和多用途供电轨2分隔成：上行接触网小里程侧、上行接触网大里程侧、下行接触网小里程侧、下行接触网大里程侧、上行多用途供电轨小里程侧、上行多用途供电轨大里程侧、下行多用途供电轨小里程侧和下行多用途供电轨大里程侧。图1中，分段绝缘器9的左侧视为小里程侧、右侧视为大里程侧。
25.如图1所示，所述正极母线11分别通过所述馈线电缆12与分段绝缘器9两侧的接触网1和多用途供电轨2连接，即分别连接上行接触网小里程侧、上行接触网大里程侧、下行接触网小里程侧、下行接触网大里程侧、上行多用途供电轨小里程侧和下行多用途供电轨小里程侧、上行多用途供电轨大里程侧和下行多用途供电轨大里程侧。
26.六个所述馈线电缆12上均设置有正极直流开关5。正极直流开关5采用直流断路器，分别命名为直流断路器qf11~直流断路器qf16。按照现有习惯，所述馈线电缆12上还会设置电流互感器和手动隔离开关，分别命名为电流互感器lh11~电流互感器lh16和手动隔离开关gl11~手动隔离开关gl16。具体的，所述正极母线11与上行接触网小里程侧间的所述馈线电缆12上依次设置有直流断路器qf11、电流互感器lh11和手动隔离开关gl11；所述正极母线11与上行接触网大里程侧间的所述馈线电缆12上依次设置有直流断路器qf12、电流互感器lh12和手动隔离开关gl12；所述正极母线11与下行接触网小里程侧间的所述馈线电
缆12上依次设置有直流断路器qf13、电流互感器lh13和手动隔离开关gl13；所述正极母线11与下行接触网大里程侧间的所述馈线电缆12上依次设置有直流断路器qf14、电流互感器lh14和手动隔离开关gl14；所述正极母线11与上行多用途供电轨小里程侧、下行多用途供电轨小里程侧间的所述馈线电缆12上依次设置有直流断路器qf15、电流互感器lh15和手动隔离开关gl15；所述正极母线11与上行多用途供电轨大里程侧、下行多用途供电轨大里程侧间的所述馈线电缆12上依次设置有直流断路器qf16、电流互感器lh16和手动隔离开关gl16。
27.所述负极母线13分别通过回流电缆a14与上行多用途供电轨小里程侧和下行多用途供电轨小里程侧、上行多用途供电轨大里程侧和下行多用途供电轨大里程侧连接。所述回流电缆a14上设置有负极开关6。所述负极开关6采用直流断路器，分别命名为直流断路器qf17~直流断路器qf18。按照现有习惯，所述回流电缆a14上还会设置电流互感器，分别命名为电流互感器lh17~电流互感器lh18。具体的，所述负极母线13与上行多用途供电轨小里程侧、下行多用途供电轨小里程侧间的所述回流电缆a14上依次设置有直流断路器qf17、电流互感器lh17；所述负极母线13与上行多用途供电轨大里程侧、下行多用途供电轨大里程侧间的所述回流电缆a14上依次设置有直流断路器qf18、电流互感器lh18。所述负极母线13通过回流电缆b15同时与上行走行轨、下行走行轨连接。
28.直流断路器qf15、直流断路器qf17之间设置第一电气联锁装置ls11。直流断路器qf16、直流断路器qf18之间设置第二电气联锁装置ls12。避免正极母线、负极母线同时与多用途供电轨电气连接发生短路故障。
29.所述正极母线11、负极母线13之间设置电压测量装置vd。所述负极母线11对地之间设置避雷器bl2。
30.本实施例具有两种供电方式。第一种为正常供电方式，正常工况下，所述接触网1作为牵引网正极，为列车供电，所述多用途供电轨2作为牵引网负极，为列车提供回流通路。所述走行轨3不作为牵引供电系统的电能传输导体。此时，直流断路器qf11～直流断路器qf14、直流断路器qf17和直流断路器qf18处于合闸状态，直流断路器qf15和直流断路器qf16处于分闸状态。
31.第二种为接触网故障供电方式，所述多用途供电轨2作为牵引网正极，为列车供电，所述走行轨3作为牵引网负极，为列车提供回流通路。此时，直流断路器qf11～直流断路器qf14、直流断路器qf17和直流断路器qf18处于分闸状态，直流断路器qf15和直流断路器qf16处于合闸状态。
32.当所述牵引供电分区内的接触网1发生故障时，例如列车检测到接触网1发生失电故障时，发送信号至后台调度。该牵引供电分区相应的两个所述牵引变电所10内进行倒闸切换：直流断路器qf11～直流断路器qf14、直流断路器qf17和直流断路器qf18由合闸状态切换至分闸状态，直流断路器qf15和直流断路器qf16由分闸状态切换至合闸状态。所述牵引变电所10切除对故障牵引供电分区的接触网1的供电。该故障牵引供电分区的供电方式由所述正常供电方式切换至所述接触网故障供电方式。
33.以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实
质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：包括接触网、多用途供电轨和走行轨，牵引变电所内，牵引机组的正极与正极母线连接，所述正极母线分别通过馈线电缆与所述接触网、多用途供电轨连接，所述馈线电缆上设置有正极直流开关，所述牵引机组的负极与负极母线连接，所述负极母线通过回流电缆a与所述多用途供电轨连接，所述回流电缆a上设置有负极开关，所述负极母线通过回流电缆b与所述走行轨连接，所述回流电缆b上设置有二极管；正常供电方式，所述接触网作为牵引网正极，为列车供电，所述多用途供电轨作为牵引网负极，为列车提供回流通路；接触网故障供电方式，所述多用途供电轨作为牵引网正极，为列车供电，所述走行轨作为牵引网负极，为列车提供回流通路。2.如权利要求1所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述接触网和多用途供电轨在所述牵引变电所处设有分段绝缘器，将相邻的所述牵引变电所间的区域划分为不同的牵引供电分区。3.如权利要求2所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述牵引供电分区内的接触网发生故障时，该牵引供电分区的供电方式由所述正常供电方式切换至所述接触网故障供电方式。4.如权利要求1或3所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述正常供电方式切换至所述接触网故障供电方式时，所述正极母线与所述接触网间的所述正极直流开关由闭合状态切换至断开状态，所述正极母线与所述多用途供电轨间的所述正极直流开关由断开状态切换至闭合状态，所述负极开关由闭合状态切换至断开状态。5.如权利要求1所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述多用途供电轨采用绝缘安装。6.如权利要求1所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述接触网、多用途供电轨的数量均为两个，分别对应所述列车的上行和下行。7.如权利要求1所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：接地开关与所述回流电缆b连接，所述接地开关与所述二极管并联。8.如权利要求1或7所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述二极管的正极与所述走行轨连接，所述二极管的负极与所述负极母线连接。9.如权利要求1所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：所述牵引机组采用相同结构的两组整流机组，所述整流机组包括整流变压器rt1和整流器r1，整流变压器rt1与整流器r1连接，所述整流器r1的出口正极通过正极进线与所述正极母线连接，所述正极进线上设置电流互感器lh01和直流断路器qf01，所述整流器r1的出口负极通过负极进线与所述负极母线连接，所述负极进线上设置手动隔离开关gl01，所述出口正极、出口负极之间设置避雷器bl1。10.如权利要求1所述的一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，其特征在于：与所述多用途供电轨连接的所述馈线电缆上的所述正极直流开关，与所述负极开关之间设置电气联锁装置。

技术总结
本发明提供了一种基于多用途供电轨的双牵引网供电系统，属于轨道交通技术领域，包括接触网、多用途供电轨和走行轨，牵引变电所内，牵引机组的正极与正极母线连接，所述正极母线分别通过馈线电缆与所述接触网、多用途供电轨连接，所述馈线电缆上设置有正极直流开关，所述牵引机组的负极与负极母线连接，所述负极母线通过回流电缆A与所述多用途供电轨连接，所述回流电缆A上设置有负极开关，所述负极母线通过回流电缆B与所述走行轨连接，所述回流电缆B上设置有二极管。本发明提供了二种牵引供电方式，接触网发生故障时，多用途供电轨作为牵引网正极，走行轨作为牵引网负极，保证列车可驶入临近车站后再进行乘车疏散，提高了供电系统的可靠性。系统的可靠性。系统的可靠性。


技术研发人员：陈湘生 靳佩跃 朱敢平 马运康 胡懿洲 李向辉 王会发 李力鹏 王清永 肖晨 桑梓杰 王宏伟 张振杰
受保护的技术使用者：天津城市轨道咨询有限公司
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/9/20