一种列车三相供电构造及系统的制作方法

本发明涉及交流电气化铁路供电技术领域,具体涉及一种列车三相供电构造及系统。

背景技术：

目前，在供电容量(能力)相同的情况下，三相发电机、电动机、变压器、输电线都较单相同类元件的制造和建造更节省材料，而且构造简单，性能优良，并且三相电功率的瞬时值保持恒定不变，因此三相交流电在工业上获得了广泛的应用。

可以理解，最早的理想的电车是尝试三相供电。早在18世纪后期，欧洲就出现了架设于电车上方三条架空线的电车线路，也尝试了架设于电车上方两条架空线供电的电车线路，但是由于三条架空线需要三极受电弓、两条架空线需要两双极受电弓，这种架空线和受电弓的接触结构过于复杂，其可靠性也成为难以逾越的障碍，加之过道岔的技术难题，该方式用于干线铁路的实用性受到严重挑战，因此逐渐被低压直流和单相交流供电方式所取代。

低压直流和单相交流供电方式具有结构简单、建设成本低、运用和维护方便等优点，这就决定其发展优势和后来不可取代和不可逆转的地位。由于行车密度大、站间距短、运量较小等特点，地铁、轻轨等城市轨道一直使用低压直流供电，而干线铁路站间距长、运量大，自从世界上出现第一条27.5kv工频单相交流电气化铁路之后，干线铁路就不再采用低压直流供电方式。

截止目前，地铁、轻轨等城市轨道仍然主要采用低压直流供电方式，虽然直流供电方式有着没有分相、供电不间断等突出优点，但它产生的杂散电流却是不容忽视的。杂散电流对道床钢筋结构、隧道内钢筋结构和沿线的金属管线等设施都将产生电化学腐蚀，从而影响这些构筑物和金属设施的安全和使用寿命。另外，干线铁路和地铁、轻轨等城市轨道采用架空接触网+走行轨(钢轨)形式牵引网都占有较大的空间，需要增大隧道断面，进而增加施工难度和成本。

因此，有必要提出一种既能解决杂散电流问题又能解决架空线带来的空间问题的技术方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一方面在于提供一种列车三相供电构造，该方案通过受电犁直接从铺设于地面的供电轨取电并提供三相电给列车车载牵引变流器，从而可以避免直流供电中因为杂散电流导致的腐蚀问题，也可以避免因为要从架空线取电带来的空间成本问题。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种列车三相供电构造，包括受电犁和车载三相牵引变流器，所述受电犁包括两个受电端和两个出电端，所述受电犁的两个受电端用于分别与两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨接触，所述受电犁的两个出电端分别与所述车载三相牵引变流器的两个输入端连接，所述车载三相牵引变流器的另一个输入端用于与铺设于地面的两条走行轨电连接，所述车载三相牵引变流器的输出端向列车动力机构供电。

进一步地，所述车载三相牵引变流器和所述列车动力机构分别位于列车不同的车厢。

进一步地，所述受电犁包括导电的第一受电靴和导电的第二受电靴，所述第一受电靴和第二受电靴用于分别与两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨接触，所述受电犁还包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆与所述第一受电靴机械连接且彼此绝缘，所述第二连接杆与所述第二受电靴机械连接且彼此绝缘，其中，所述第一连接杆和第二连接杆还分别与列车机械连接，所述第一受电靴和第二受电靴分别通过电缆与所述车载三相牵引变流器的两个输入端连接。

进一步地，所述受电犁包括导电的第三受电靴和导电的第四受电靴，所述第三受电靴和第四受电靴用于分别与两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨接触，所述受电犁还包括第三连接杆，所述第三受电靴和第四受电靴均与所述第三连接杆机械连接且彼此绝缘，其中，所述第三连接杆与列车机械连接，所述第三受电靴和第四受电靴分别通过电缆与所述车载三相牵引变流器的两个输入端连接。

进一步地，所述第三连接杆包括靴架和摆杆，所述第三受电靴和第四受电靴安装于所述靴架下部，所述摆杆的两端分别与所述靴架和列车机械连接。

本发明的另一方面在于提供一种列车三相供电系统，包括三相牵引变压器、两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨、两条铺设于地面的走行轨和如上所述的列车三相供电构造，其中，两条供电轨位于两条走行轨之间，两条走行轨并联接地，所述三相牵引变压器设置于牵引变电所内，所述三相牵引变压器的三个输出端分别与两条供电轨和其中一条走行轨连接，所述三相牵引变压器的三个输入端与电网连接。

进一步地，所述三相牵引变压器为ynd11三相牵引变压器。

进一步地，所述三相牵引变压器输出的线电压为2.75kv

本发明通过受电犁直接从铺设于地面的供电轨取电并提供三相电给列车车载牵引变流器，从而可以避免直流供电中因为杂散电流导致的腐蚀问题，也可以避免因为要从架空线取电带来的空间成本问题。

附图说明

图1为根据一示例性实施例示出的一种列车三相供电系统示意图。

图2为根据一示例性实施例示出的一种受电犁结构示意图。

图3为根据一示例性实施例示出的一种t型绝缘套管结构示意图。

图4为根据一示例性实施例示出的另一种受电犁结构示意图。

图5为根据一示例性实施例示出的一种工字形连接杆结构示意图。

附图标记：1—受电犁，2—车载三相牵引变流器，3—供电轨，4—走行轨，5—列车动力机构，6—三相牵引变压器，7—列车，11—第一受电靴，12—第二受电靴，13—第一连接杆，14—第二连接杆，15—第三受电靴，16—第四受电靴，17—第三连接杆，18—靴架，19—摆杆,71—列车转向架。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种列车三相供电构造，包括受电犁1和车载三相牵引变流器2，受电犁1包括两个受电端和两个出电端，受电犁1的两个受电端用于分别与两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨3接触，受电犁1的两个出电端分别与车载三相牵引变流器2的两个输入端连接，车载三相牵引变流器2的另一个输入端用于与铺设于地面的两条走行轨4电连接，车载三相牵引变流器2的输出端向列车动力机构5供电。

本实施例为三相交流供电，可以避免直流供电中因为杂散电流导致的腐蚀问题，还可以降低跨步电压，更重要地，三相交流供电不会在电网产生负序电流，可以使三相交流电的优势在牵引供电中发挥到最佳水平。实际运行时，两条走行轨4可以并联接地，两条供电轨3和走行轨4可以直接通过牵引变电所内的牵引变压器得到电网提供的三相电，然后再通过受电犁1将三相电提供给车载三相牵引变流器2，由车载三相牵引变流器2为列车动力机构5提供电能。本实施例采用受电犁1取电和供电，可以提高取电和供电可靠性，另外，本实施例通过受电犁直接从铺设于地面的供电轨取电并提供三相电给列车车载牵引变流器，可以避免因为要从架空线取电带来的空间成本问题。还需要说明的是，本实施例中不包括车载牵引变压器，在减轻列车重量的同时还可以降低轴重，从而提高列车承载效率，提高列车功率密度，并使列车适应更高速的运行环境。

作为优选，本实施例中，车载三相牵引变流器2和列车动力机构5可以设置在列车7不同的车厢内，这样做的好处是可以优化系统结构，让车载设备均匀分布，均衡轴重，从而进一步提高列车承载效率，提高列车功率密度，并使列车适应更高速的运行环境。

作为优选，如图2所示，受电犁1可以包括导电的第一受电靴11和导电的第二受电靴12，第一受电靴11和第二受电靴12用于分别与两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨3接触，受电犁1还包括第一连接杆13和第二连接杆14，第一连接杆13与第一受电靴11机械连接且彼此绝缘，第二连接杆14与第二受电靴12机械连接且彼此绝缘，其中，第一连接杆13和第二连接杆14还分别与列车7机械连接，第一受电靴11和第二受电靴12分别通过电缆与车载三相牵引变流器2的两个输入端连接。

这里需要说明的是，第一连接杆13和第二连接杆14可以采用绝缘材料制作，作为一种优选，第一连接杆13和第二连接杆14可以采用绝缘套管形式，第一受电靴11和第二受电靴12可以设置靴体和靴把，靴体位于靴把下方，靴把安装于绝缘套管下端，靴把和绝缘套管之间可以采用间隙配合方式连接，绝缘套管上端可以与列车转向架71连接，作为进一步优选，如图3所示，绝缘套管可以设置成t型，每个绝缘套管上端的水平轴可以通过两个轴承与列车转向架71下方设置的两个轴承座固定，从而化解因为列车波动、震动带来的受流不良等问题，另外，靴把顶部可以连接电缆，电缆穿过绝缘套管后连接到车载牵引变流器的对应输入端。实际运行中，靴体下表面与对应的供电轨3接触受电。

作为另一种优选，如图4所示，受电犁1包括导电的第三受电靴15和导电的第四受电靴16，第三受电靴15和第四受电靴16用于分别与两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨3接触，受电犁1还包括第三连接杆17，第三受电靴15和第四受电靴16均与第三连接杆17机械连接且彼此绝缘，其中，第三连接杆17与列车机械连接，第三受电靴15和第四受电靴16分别通过电缆与车载三相牵引变流器2的两个输入端连接。

相比于如图2所示的受电犁方案，如图4所示的受电犁方案只采用了一个连接杆，即第三连接杆17，这样做的好处是可以加强受电犁的整体性并节约横向空间，具体实施时，第三连接杆17可以包括靴架18和摆杆19，第三受电靴15和第四受电靴16可以安装于靴架18下部，摆杆19的两端分别与靴架18和列车机械连接。这里，如图5所示，摆杆19可以设置成“工”字形，摆杆19上端的水平轴可以通过两个轴承与设置在列车转向架71下的两个轴承座固定，摆杆19下端的水平轴可以通过两个轴承与设置在靴架18上部的两个轴承座固定，从而化解因为列车波动、震动带来的受流不良等问题，另外，摆杆19可以设置中空部，靴架18可以设置与摆杆19的中空部贯通的电缆槽，第三受电靴15和第四受电靴16的顶部可以分别连接电缆，电缆穿过电缆槽和中空部后连接到车载牵引变流器的对应输入端。实际运行中，第三受电靴15和第四受电靴16下表面与对应的供电轨3接触受电。其中，第三受电靴15和第四受电靴16与靴架18彼此绝缘。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种列车三相供电系统，包括三相牵引变压器6、两条铺设于地面且彼此绝缘的供电轨3、两条铺设于地面的走行轨4和实施例1提供的列车三相供电构造，其中，两条供电轨3位于两条走行轨4之间，两条走行轨4并联接地，三相牵引变压器6设置于牵引变电所内，三相牵引变压器6的三个输出端分别与两条供电轨3和其中一条走行轨4连接，三相牵引变压器6的三个输入端与电网连接。

本实施例改变了传统的供电方式(比如直流供电方式和架空线+走行轨供电方式)，优化了系统结构，并且不会再电网产生负序电流，使三相交流电的优势在牵引供电中发挥到最佳水平。

作为优选，本实施例中的三相牵引变压器6可以为ynd11三相牵引变压器，三相牵引变压器输出的线电压可以为2.75kv。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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