专利名称：一种晶闸管控制串联变压器型电气化铁道牵引网调压装置的制作方法
技术领域：
本发明属电气化铁道技术领域，具体地说，涉及一种晶闸管控制串 联变压器型电气化铁道牵引网自动调压装置。
背景技术：
由于运输量增长很快，我国不少既有电气化铁道存在牵引网电压偏低的问题，在大负荷情况下，供电臂末端列车电压甚至低于19kV，而电 力机车和动车组的额定电压为25kV，电压降低将影响列车的功率发挥， 19kV以下列车一般不能正常运行，甚至会造成停车事故。目前在牵引变 电所普遍安装了并联电容补偿装置，个别牵引变电所还增设了自耦调压 变压器，用于改善电压。并联电容补偿装置主要目的是补偿无功功率， 提高功率因数，其对电压的改善能力有限，它仅能减少主变压器和高压 电网中的电压损失，不能补偿牵引网上的电压损失。自耦调压变压器则 存在设备容量大、运行损耗高和可靠性低的问题，未能推广应用。在我 国偏远地区的电气化铁路上，牵引网电压偏低的问题比较普遍，由于向 电气化铁路供电的电网薄弱，空载电压已提高到极限，接近29kV，但一 旦铁路紧密发车，负荷较重时，电压降落得很厉害，影响线路运力发挥， 因此迫切需要一种设备容量小、运行可靠、调压能力强的设备。
发明内容
本发明针对单相交流电气化铁道牵引网电压低的技术问题，提供一种采用晶闸管控制串联变压器(简称TCST)技术的牵引网自动调压装置， 该装置可以安装在牵引变电所内的牵引馈线处，也可沿线路安装在牵引 网的供电臂中部，该装置由计算机控制，通过实时检测牵引网电压和电 流，控制双向晶闸管的开通和关断，调节串联到牵引网上的一个增量电 压，从而达到调节牵引网电压的目的。本发明的技术方案晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器，由降压变压器、串联 变压器、电抗器、双向晶闸管、控制器、电压互感器、电流互感器、断 路器、隔离开关等组成，降压变压器一次侧接于牵引母线，二次侧有多 个分接头，分别通过双向晶闸管、电抗器与串联变压器的一次侧绕组连 接，串联变压器的二次侧绕组串接在牵引网中，由控制器通过电压互感 器和电流互感器采集牵引网电压、电流信号，通过内置的电压控制逻辑， 控制双向晶闸管的开通和关断，达到带负荷自动调整牵引网电压的目的；在串联变压器二次侧设有旁路隔离开关；在牵引母线侧和牵引网侧 分别设有电流互感器，以实现电流差动保护。本发明的牵引网自动调压 器可以安装在牵引变电所内，也可以安装在牵引网的供电臂中部。本发明的有益效果通过降压变压器从牵引网上取一定幅值的电压，再通过串联变压 器，把此电压串联到牵引网上，达到提高牵引网电压的目的。采用串联 变压器方式，调压范围大、调压设备容量小；采用双向晶闸管投切降压
变压器分接头，无暂态过程。本发明的牵引网自动调压器采用室外安装， 正常运行中无机械运动部件，免维护，可靠性高。
图1为晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器的一个实施例。
具体实施方式
图1为晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器的一个实施例。这个实施例中，n为降压变压器，二次侧有2个(亦可以更多，本实施例为2个)分接头，分别与2个双向晶闸管VI、 V2连接后和电抗器L1、 L2支路相连，V0、 VI、 V2为双向晶闸管，Ll、 L2为电抗器，T2为串联 变压器，QS1、 QS2为隔离开关，QS3为双极隔离开关，QF为断路器，CT1、 CT2为电流互感器，PT为电压互感器。当在牵引变电所内安装时，断路 器QF、电流互感器CT1可借用馈线原有设备，电压互感器PT借用牵引 母线原有设备。当在供电臂中部安装时，图1中的27.5kV牵引母线换 成了电源侧接触网，它与串联变压器二次侧的接触网中间要插入绝缘电 分段装置，可以是器件式的，也可以是锚段关节式的。图1中，降压变压器T1 一次侧额定电压取为27. 5kV， 二次侧2个 抽头的电压分别为4kV和2kV，串联变压器T2变比为1:1， 一、 二次侧 绕组均按额定电压4kV设计。隔离开关QS2用于旁路目的，当对降压变 压器、晶闸管检修时，可以打开双极隔离开关QS3，闭合隔离开关QS2; 正常工作时，双极隔离开关QS3处于闭合状态，隔离开关QS2处于打开 状态。设牵引母线电压为U (通过PT测得)，接触网电流为I (通过CT2 测得)，晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器共有3种工作状态。
状态2:双向晶闸管V2导通，双向晶闸管V1、 V0关断，此时接触网端 的电压为(1+4/27. 5) U，流过电流互感器CT1的电流为(1+4/27.5) I; 状态1:双向晶闸管V1导通，双向晶闸管V2、 V0关断，此时接触网端 的电压为(1+2/27.5) U，流过电流互感器CT1的电流为(1+2/27.5) I; 状态0:双向晶闸管VO导通，双向晶闸管V2、 VI关断，此时接触网端 的电压为U，流过电流互感器CT1的电流为I。进行状态切换时，先让原 先关断的双向晶闸管导通，再让原先导通的双向晶闸管关断，以状态2 向状态l的切换为例，即先让双向晶闸管VI导通，再让双向晶闸管V2 关断。双向晶闸管的导通与关断由控制器进行控制。控制器通过实时检 测牵引网电压和电流，选择合适的工作状态，从而避免负荷电流导致牵 引网电压过低的问题发生。电流互感器CT1和电流互感器CT2的电流信 号同时送入控制器，控制器根据当前的工作状态实现电流差动保护，起 到保护降压变压器、双向晶闸管和串联变压器等元件故障的功能。
权利要求
1.晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器，由降压变压器、串联变压器、电抗器、双向晶闸管、控制器、电压互感器、电流互感器、断路器、隔离开关组成，其特征在于，降压变压器一次侧接于牵引母线，二次侧有多个分接头，分别通过双向晶闸管、电抗器与串联变压器的一次侧绕组连接，串联变压器的二次侧绕组串接在牵引网中。
2. 根据权利要求1所述的晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调 压器，其特征在于，由控制器控制双向晶闸管的开通和关断，在串联变 压器二次侧设有旁路隔离开关；在牵引母线侧和牵引网侧分别设有电流 互感器，以实现电流差动保护。
3. 根据权利要求1或2所述的晶闸管控制串联变压器型牵引网自 动调压器，其特征在于，安装在牵引变电所内，或安装在牵引网的供电 臂中部。
全文摘要
晶闸管控制串联变压器型牵引网自动调压器，可以安装在牵引变电所内，也可以安装在牵引网的供电臂中部，由降压变压器、串联变压器、电抗器、双向晶闸管、控制器、电压互感器、电流互感器、断路器、隔离开关等组成，其特征在于，降压变压器一次侧接于牵引母线，二次侧有多个分接头，分别通过双向晶闸管、电抗器与串联变压器的一次侧绕组连接，串联变压器的二次侧绕组串接在牵引网中，由控制器通过电压互感器和电流互感器采集牵引网电压、电流信号，通过内置的电压控制逻辑，控制双向晶闸管的开通和关断，达到带负荷自动调整牵引网电压的目的；在串联变压器二次侧设有旁路隔离开关；在牵引母线侧和牵引网侧分别设有电流互感器，以实现电流差动保护。
文档编号H02M5/12GK101117097SQ20071011857
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者吴命利, 杨少兵, 游小杰, 郑琼林 申请人:北京交通大学