[發明專利]交流電氣化軌道交通工程用三相牽引及電力混合型變壓器

有效

• 申請號: 202111053293.6
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113808834B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 林宗良;張開波;林小奇;蔡波;王施宇;王明越;劉飛;江安;林彥凱;劉衛東;周才發
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: H01F30/04
• 分類號: H01F30/04;H01F30/12;H01F38/16;H01F27/28;H01F27/29;H01F27/30;H01F27/34
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

交流電氣化軌道交通工程用三相牽引及電力混合型變壓器，以大幅減少該類大型高壓變壓器的設置數量及相關配套設施的設置數量，節約工程成本及后期的維護工作量，同時簡化控制設備、保護設備，大幅節省設備所需空間及相關的配套設施，降低工程規模和投資。采用三角形繞組/單相繞組/V形繞組構成三繞組變壓器，牽引及電力共用高壓側三角形繞組與電力系統輸入的三相交流電源相連，牽引低壓側單相繞組輸出27.5kV單相電源，與牽引網連接，向機車車輛提供牽引電源；電力低壓側兩相V形繞組輸出兩相35kV/20kV/10kV電源，與軌道交通的中壓35kV或20kV或10kV供電網絡相連，形成向沿線電力負荷供電的能力；牽引低壓側單相繞組和電力低壓側兩相V形繞組各自獨立滿足不同的容量需求。

技術領域

本發明涉及軌道交通工程，特別涉及一種交流電氣化軌道交通工程用三相牽引及電力混合型變壓器。

背景技術

目前，部分城市的軌道交通工程采用了與電氣化鐵路一致的單相交流25kV的供電方式，為機車車輛供電。在變電所內獨立采用一臺牽引變壓器，將外部輸入的三相110kV或220kV電源轉換為單相的交流25kV電影給機車車輛提供牽引電源；同時獨立設置電力變壓器，將外部輸入的三相110kV或220kV電源轉換為三相35kV或20kV或10kV，給沿線的電力負荷提供電力電源。

變電所內采用獨立牽引變壓器及電力變壓器的供電系統示參見附圖4。在城市軌道交通供電系統中，由于這類變電所的電壓等級高、占地面積較大，要求也較高，市域范圍內規劃選址困難，外部110kV或者220kV的電源點的獲取也極為困難，代價較高，因此大部分情況下將該電力變壓器及牽引變壓器均整合在同一個變電所內，共用同一個輸入電源，但高電壓等級的牽引及電力變壓器各自獨立設置，導致設備數量、占地面積及工程造價均大幅提升。

由于城市軌道交通的行車速度相對較低，行車密度較高，負荷較重。且因為采用了單相交流25kV作為牽引電源以后，牽引供電對應牽引網側的電分相問題，導致實施的難度及對行車效率等方面的影響均較大，以及給電力系統電源側帶來的負序問題，日益成為目前困擾其發展的兩個主要問題。如何盡可能減少牽引網的電分相，并滿足電力系統三相不平衡標準的要求，已成為一個課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種交流電氣化軌道交通工程用三相牽引及電力混合型變壓器，以大幅減少該類大型高壓變壓器的設置數量及相關配套設施的設置數量，節約工程成本及后期的維護工作量，同時簡化控制設備、保護設備，大幅節省設備所需空間及相關的配套設施，降低工程規模和投資。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

本發明的交流電氣化軌道交通工程用三相牽引及電力混合型變壓器，其特征是：采用三角形繞組/單相繞組/V形繞組構成三繞組變壓器，統一整合在變壓器殼體內；牽引及電力共用高壓側三角形繞組與電力系統輸入的三相交流電源相連，牽引低壓側單相繞組輸出27.5kV單相電源，與牽引網連接，向機車車輛提供牽引電源；電力低壓側兩相V形繞組輸出兩相35kV/20kV/10kV電源，與軌道交通的中壓35kV或20kV或10kV供電網絡相連，形成向沿線電力負荷供電的能力；牽引低壓側單相繞組和電力低壓側兩相V形繞組各自獨立滿足不同的容量需求。

或者，采用單相繞組/單相繞組和V形繞組/V形繞組接線構成四繞組變壓器，統一整合在變壓器殼體內；牽引高壓側單相繞組繞組與牽引低壓側單相繞組構成牽引側繞組；電力高壓側V形繞組、電力低壓側V形繞組構成電力側繞組；牽引高壓側單相繞組與電力高壓側V形繞組通過高壓側外部接線進行相間連接；牽引低壓側單相繞組和電力低壓側V形繞組各自獨立滿足不同的容量需求。

本發明的有益效果主要體現在如下方面：

1、三相牽引及電力混合型變壓器共用高壓側110kV或220kV進線，牽引負荷直接輸出單相供電，電力負荷采用V形接線輸出供電，牽引、電力繞組根據實際工程情況采用等容或不等容結構，可減少牽引變電所出線上網側的首端電分相，為牽引負荷全線采用同相供電提供條件；