[发明专利]一种交流电气化轨道交通工程用牵引及电力混合供电系统

说明书

一种交流电气化轨道交通工程牵引及电力混合供电系统，以实现共用110kV或220kV高压侧电源，同时输出单相27.5kV牵引电源和35kV或20kV或10kV三相电源，分别作为牵引供电以及沿线电力负荷的供电电源。两个相邻的变电所分别从地方电网引入变电所110kV或220kV的输入电源，其三相线路分别接入三相牵引及电力混合型变压器高压侧的牵引绕组与电力绕组，通过其低压侧绕组输出27.5kV单相牵引电源与25kV牵引供电网相连，输出三相35kV/20kV/10kV电力电源与变比为1:1的三相隔离变压器原变相连，输出三相35kV/20kV/10kV电力配电电源与35kV/20kV/10kV三相电力配电网相连，同时给三相电力配电网提供中性点；两个相邻变电所连接的牵引供电网之间设置牵引网电分相，两个相邻变电所连接的三相电力配电网之间设置三相电力配电网分断联络开关。

技术领域

本发明涉及轨道交通工程，特别涉及一种交流电气化轨道交通工程用牵引及电力混合供电系统，在同一牵引变电所内主要通过一种牵引及电力混合变压器的整合及隔离变压器的配合应用，同时实现轨道交通工程牵引和电力供电的系统。

背景技术

目前，部分城市的轨道交通工程采用了与电气化铁路一致的单相交流25kV的供电方式，为机车车辆供电。因此需设置专用变电所，引入地方的110kV或220kV电源，转换后为轨道交通工程分别提供牵引供电及电力供电电源。由于这类变电所的电压等级高，变压器的容量及占地面积均较大，市域范围内场地的规划选址困难，同时外部110kV或者220kV电源点的获取也极为困难，代价较高，因此大部分情况下将该牵引变压器及电力变压器均整合在同一个变电所内，共用同一个输入的110kV或者220kV电源。

在牵引变电所内设置独立的牵引变压器，将外部输入的三相110kV或220kV电源转换为单相交流25kV电源给机车车辆提供牵引供电；同时独立设置电力变压器，将外部输入的三相110kV或220kV电源转换为三相35kV或20kV或10kV，给沿线的电力负荷提供电力电源。同时为满足电力配电系统的相关保护功能，给三相35kV或20kV或10kV电力配电系统提供一个接地中性点，需同时配套设置接地变或相关中心点接地设施。高电压等级的牵引及电力变压器各自独立设置，导致设备数量、占地面积及工程造价均大幅提升。

由于交流牵引供电采用单相电源，为降低单相牵引负荷供电对电力系统的三相供电系统不平衡影响，牵引网侧均需采用换相供电的模式。其实现方案一般有以下两种：

方案一：在牵引变电所采用V-V接线的牵引变压器实现从三相电力系统电源至二相牵引供电电源的转换，为实现对电力系统负荷的三相均衡，该方案需要在牵引变电所附近及牵引变电所之间实现牵引网的换相供电，这样造成牵引网每隔约20km左右就需设置一个电分相。

方案二：在地方电网有条件的情况下，牵引变电所也可直接采用单相牵引变压器，实现三相电源系统至单相供电系统的转换。该方案在牵引变电所附近不再需要牵引网的换相供电，仅需要在相邻牵引变电所之间实现换相供电，同方案一相比，牵引网上可减少约一半的电分相。

特别对于城市轨道交通工程，其行车速度相对不是太高，而方案一会导致牵引网上有较多的电分相，这些电分相对城市轨道交通工程的高密度行车运营造成明显的不利影响；方案二尽管可以大幅减少牵引网电分相的数量，但相对方案一会对电网带来更为严重的三相供电系统不平衡影响，其落地实施的难度会比较大。

由于电分相设置的具体位置对于工程的要求较高，实施的难度及对行车效率等方面的影响均较大，在类似供电的电气化轨道交通线路中，如何减少牵引网的电分相设置，同时尽可能的减少单相牵引负荷对电力系统三相供电系统的不平衡影响，已日益成为一个课题。

发明内容

本发明提出一种交流电气化轨道交通工程牵引及电力混合供电系统，通过采用一种三相牵引及电力混合型变压器，实现共用110kV或220kV高压侧电源，同时输出单相27.5kV牵引电源和35kV或20kV或10kV三相电源，分别作为牵引供电以及沿线电力负荷的供电电源。