一种充配电组合的城轨箱变线路系统及充电变压器的制作方法

1.本实用新型涉及城轨交通充配电设计的技术领域，更具体地，涉及一种充配电组合的城轨箱变线路系统及充电变压器。


背景技术：

2.随着城市人口的不断增加及汽车等交通工具的普及，城市交通拥堵情况加重。城市轨道交通具有节省土地、减少噪音、节约能源和减少污染等一系列特点，发展城市轨道交通已成为缓解城市交通拥堵的最有效方式，也成为了人们出行的有力选择，因此，保障城轨交通的可靠运行至关重要，城轨车辆正常牵引需要充电，为保证城轨交通的可靠运行，对城轨交通的充、配电进行可靠设计具有十分重要的意义。
3.一般城轨的快速充电装置包括：整流变压器、ac/dc变换电路和dc/dc变换电路，整流变压器将从高压交流电网输入的交流电压降压至合适的电压等级，然后经过ac/dc变换电路获得合适的直流电压，最后经过dc/dc变换电路输出所需的充电电流或充电功率。成套充电装置具备快速充电功能，如现有技术中公开了一种有轨电车的地面成套充电装置，包括两个并联连接的快速充电单元，每个快速充电单元包括依次相连的直流隔离开关单元、变流器单元和充电电源，直流隔离开关单元的正极输入端通过断路器qf与城轨牵引网的正极母线相连，直流隔离开关单元的负极输入端与城轨牵引网的负极母线相连，该方案利用现有1500v或750v直流城轨牵引网供电，并采用并联连接的快速充电单元，保证了充电的可靠性，满足了城轨的安全运行需求。
4.但此外，城轨交通的可靠充电也离不开上一层次的配电设计配合，当前，在由箱式变电站及充电轨等组成的城轨成套充配电设施中，大多配电绕组和充电部分分离，在箱式变电站中，充电变压器本身占用箱式变电站的面积较大，而且充电变压器副边间的互感影响较大，谐波影响强，容易造成配电侧的设备损害，进一步影响了城轨充配电可靠性。


技术实现要素：

5.为解决当前采用箱式变电站的城轨交通充配电设计中充电变压器占用面积大、充配电配合可靠性低的问题，本实用新型提出了一种充配电组合的城轨箱变线路系统及充电变压器，将城轨充配电组合设计，配电绕组与充电部分结合，降低充电变压器本身占用箱式变电站面积的同时减小谐波影响，提升了城轨充配电配合的可靠性。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
7.一种充配电组合的城轨箱变线路系统，包括城轨主供箱变线路系统，所述城轨主供箱变线路系统包括第一主供电源、第一箱式变电站及第一充电架，第一箱式变电站包括第一开关设备单元、第一充电变压器、并列的两个第一充电变流器单元、并列的两个第一直流隔离开关单元，第一主供电源通过第一开关设备单元连接第一充电变压器的高压侧，第一充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，其中，一个配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线；另外两个配电绕组的输出端并列，且均连接一个第一充电变流器单元
的输入端，两个第一充电变流器单元的输出端并列，且均连接一个第一直流隔离开关单元的输入端，每一个第一直流隔离开关单元的输出端均连接第一充电架。
8.优选地，充配电组合的城轨箱变线路系统还包括还包括城轨备用箱变线路系统，城轨备用箱变线路系统与城轨主供箱变线路系统连接，城轨备用箱变线路系统包括第一备用电源、第二箱式变电站及第二充电架，第二箱式变电站包括第二开关设备单元、第二充电变压器、并列的两个第二充电变流器单元、并列的两个第二直流隔离开关单元，第一备用电源通过第二开关设备单元连接第二充电变压器的高压侧，第二充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，其中，一个配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线；另外两个配电绕组的输出端并列，且均连接一个第二充电变流器单元的输入端，两个第二充电变流器单元的输出端并列，且均连接一个第二直流隔离开关单元的输入端，每一个第二直流隔离开关单元的输出端均连接第二充电架。
9.在此，城轨备用箱变线路系统与城轨主供箱变线路系统连接，城轨备用箱变线路系统可作为城轨主供箱变系统的备用，在城轨主供箱变线路系统故障时，城轨备用箱变线路系统仍可用于城轨的充电，提高了城轨充配电的可靠性。
10.优选地，第一主供电源及第一备用电源均采用10kv电源，第一主供电源与第一箱式变电站的分界位于第一箱式变电站的进线柜端子处，第一备用电源与第二箱式变电站的分界位于第二箱式变电站的进线柜端子处。
11.优选地，所述第一充电变压器的高压侧采用三角形接线，第一充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，分别为低压侧660v配电绕组、低压侧660v配电绕组及低压侧380v配电绕组，每一个配电绕组均采用星形接线，低压侧380v配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线。
12.优选地，所述第二充电变压器的高压侧采用三角形接线，第二充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，分别为低压侧660v配电绕组、低压侧660v配电绕组及低压侧380v配电绕组，每一个配电绕组均采用星形接线，低压侧380v配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线。
13.在以上技术方案中，三分裂配电绕组的使用降低了低压侧绕组间的谐波影响，提高了城轨充配电可靠性。
14.优选地，所述第一充电变流器单元包括第一交流-直流变流器、第一直流-直流变流器，第一交流-直流变流器的输出端连接第一直流变流器的输入端。
15.优选地，所述第二充电变流器单元包括第二交流-直流变流器、第二直流-直流变流器，第一交流-直流变流器的输出端连接第一直流变流器的输入端。
16.优选地，所述第一充电架输出电压为dc750v。
17.优选地，所述第二充电架输出电压为dc750v。
18.本技术还提出一种充电变压器，所述充电变压器应用于所述的充配电组合的城轨箱变线路系统中，所述充电变压器的高压侧采用三角形接线，充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，每一个配电绕组均采用星形接线，其中，一个配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线，另外两个配电绕组中的每一个配电绕组的输出端并列，分别连接充电变流器单元。
19.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
20.本实用新型提出一种充配电组合的城轨箱变线路系统及充电变压器，城轨主供箱变线路系统包括主供电源、箱式变电站及充电架，箱式变电站从主供电源取电后，供城轨通过充电架充电，第一主供电源为箱式变电站供电，箱式变电站中的充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，其中，一个配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线，另外两个配电绕组中的每一个配电绕组的输出端并列，在分别依次连接充电变流器、直流隔离开关单元后，连接充电架，一方面此时配电绕组和充电部分是结合的，节省了充电变压器占用箱式变电站的面积，另一方面，三分裂配电绕组的使用降低了低压侧绕组间的谐波影响，提高了城轨充配电可靠性。
附图说明
21.图1表示本实用新型实施例1中提出的城轨主供箱变线路系统的电路结构图；
22.图2表示本实用新型实施例2中提出的城轨备用箱变线路系统的电路结构图；
23.图3表示本实用新型实施例3中提出的充电变压器的绕组的接线示意图。
24.其中，1-第一开关设备单元；2-第一充电变压器；3-第一充电变流器单元；4-第一直流隔离开关单元；5-第二开关设备单元；6-第二充电变压器；7-第二充电变流器单元；8-第二直流隔离开关单元；m-第一主供电源；n-第一充电架；j-第一备用电源；k-第二充电架。
具体实施方式
25.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
26.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
27.对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
29.实施例1
30.如图1所示的电路连接图，本实施例提出了一种充配电组合的城轨箱变线路系统，该城轨箱变线路系统包括城轨主供箱变线路系统，此城轨主供箱变线路系统包括第一主供电源m、第一箱式变电站及第一充电架n，第一箱式变电站包括第一开关设备单元1、第一充电变压器2、并列的两个第一充电变流器单元3、并列的两个第一直流隔离开关单元4，第一主供电源通过第一开关设备单元1连接第一充电变压器2的高压侧，第一充电变压器2的低压侧采用三分裂配电绕组，其中，一个配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线；另外两个配电绕组的输出端并列，且均连接一个第一充电变流器单元3的输入端，两个第一充电变流器单元3的输出端并列，且均连接一个第一直流隔离开关单元4的输入端，每一个第一直流隔离开关单元4的输出端均连接第一充电架n。参见图1，第一充电架输出电压为dc750v。
31.在本实施例中，第一主供电源m来自110kv柏树林变电站954开关送出的10kv柏周线，在实际实施时，第一主供电源m与第一箱式变电站的分界位于第一箱式变电站的进线柜端子处，在图1中并未标出，在实际中，箱式变电站一般包括变压器、开关柜、变流器、隔离开关、通信设备等，如上述所言，本实施例第一箱式变电站包括第一开关设备单元1、第一充电
变压器2、并列的两个第一充电变流器单元3、并列的两个第一直流隔离开关单元4，其中对于第一开关设备单元1，如图1所示，10kv第一主供电源m接入第一箱式变电站后，在第一箱式变电站中，会有不同的输出线路，而不同的输出线路上，考虑输电配合，一般会引入断路器、接触器、旋转隔刀、接地隔刀等开关，也会有电流互感器、电压互感器、常规变压器、避雷器、带电显示装置等设备的配合，但在本实施例中，非与城轨充电配合的线路上的开关或设备的连接方式均是考虑实际需要，常规的连接，不做重点描述，而对于第一开关设备单元1之后连接的第一充电变压器2、并列的两个第一充电变流器单元3、并列的两个第一直流隔离开关单元4，是体现本实施例提出的充配电配合的关键。
32.参见图1，第一充电变压器2的高压侧采用三角形接线，第一充电变压器2的低压侧采用三分裂配电绕组，分别为低压侧660v配电绕组、低压侧660v配电绕组及低压侧380v配电绕组，每一个配电绕组均采用星形接线，低压侧380v配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线，为400v，本实施例采用三分裂配电绕组的形式，降低了低压侧绕组间的谐波影响，提高了城轨充配电可靠性，配电绕组与充电部分结合，节省了变压器占箱式变电站面积。
33.以两个第一充电变流器单元3的其中一个第一充电变流器单元为例，包括第一交流-直流变流器31、第一直流-直流变流器32，第一交流-直流变流器31的输出端连接第一直流变流器32的输入端。
34.对于直流隔离开关单元4，本实施例采用传统的直流隔离开关柜的形式，防止直流隔离开关交直流短路。
35.实施例2
36.如图2所示，本实施例提出了城轨备用箱变线路系统，参见图2，城轨备用箱变线路系统与城轨主供箱变线路系统连接，城轨备用箱变线路系统可作为城轨主供箱变系统的备用，在城轨主供箱变线路系统故障时，城轨备用箱变线路系统仍可用于城轨的充电，能提高城轨充配电的可靠性，图2中所示的城轨主供箱变线路系统的电路图可参见图1，本实施例中为方便展示，将城轨主供箱变线路系统对应的具体电路接线暂省略，如图2所示，城轨备用箱变线路系统包括第一备用电源、第二箱式变电站及第二充电架，第二箱式变电站包括第二开关设备单元5、第二充电变压器6、并列的两个第二充电变流器单元7、并列的两个第二直流隔离开关单元8，第一备用电源通过第二开关设备单元5连接第二充电变压器6的高压侧，第二充电变压器6的低压侧采用三分裂配电绕组，其中，一个配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线；另外两个配电绕组的输出端并列，且均连接一个第二充电变流器单元7的输入端，两个第二充电变流器单元7的输出端并列，且均连接一个第二直流隔离开关单元8的输入端，每一个第二直流隔离开关单元8的输出端均连接第二充电架。参见图2，第二充电架输出电压为dc750v。
37.第一备用电源j来自110kv柏树林变电站968开关送出的10kv柏周线，在实际实施时，第一备用电源j与第二箱式变电站的分界位于第二箱式变电站的进线柜端子处，在图1中并未标出，在实际中，箱式变电站一般包括变压器、开关柜、变流器、隔离开关、通信设备等，如上述所言，本实施例第二箱式变电站包括第二开关设备单元5、第二充电变压器6、并列的两个第二充电变流器单元7、并列的两个第二直流隔离开关单元8，其中对于第二开关设备单元5，如图2所示，10kv第一备用电源j接入第二箱式变电站后，在第二箱式变电站中，
会有不同的输出线路，而不同的输出线路上，考虑输电配合，一般会引入断路器、接触器、旋转隔刀、接地隔刀等开关，也会有电流互感器、电压互感器、常规变压器、避雷器、带电显示装置等设备的配合，但在本实施例中，非与城轨充电配合的线路上的开关或设备的连接方式均是考虑实际需要，常规的连接，不做重点描述，而对于第二开关设备单元5之后连接的第二充电变压器6、并列的两个第二充电变流器单元7、并列的两个第二直流隔离开关单元8，是体现本实施例提出的充配电配合的关键。
38.参见图2，第二充电变压器6的高压侧采用三角形接线，第二充电变压器6的低压侧采用三分裂配电绕组，分别为低压侧660v配电绕组、低压侧660v配电绕组及低压侧380v配电绕组，每一个配电绕组均采用星形接线，低压侧380v配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线，为400v，本实施例采用三分裂配电绕组的形式，降低了低压侧绕组间的谐波影响，提高了城轨充配电可靠性，配电绕组与充电部分结合，节省了变压器占箱式变电站面积。
39.以两个第二充电变流器单元7的其中一个第二充电变流器单元为例，包括第一交流-直流变流器71、第一直流-直流变流器72，第一交流-直流变流器71的输出端连接第一直流变流器72的输入端。
40.对于直流隔离开关单元4，本实施例采用传统的直流隔离开关柜的形式，防止直流隔离开关交直流短路。
41.实施例3
42.本实施例提出了一种充电变压器，所述充电变压器可应用于实施例1～2提出的任意一种充配电组合的城轨箱变线路系统中，图3为充电变压器的绕组的接线示意图，如图3所示，充电变压器的高压侧采用三角形接线，充电变压器的低压侧采用三分裂配电绕组，每一个配电绕组均采用星形接线，分别为低压侧660v配电绕组、低压侧660v配电绕组及低压侧380v配电绕组，其中，低压侧380v配电绕组连接中性线，且其输出端连接交流供电母线，另外两个配电绕组(低压侧660v配电绕组、低压侧660v配电绕组)中的每一个配电绕组的输出端并列，分别连接充电变流器单元，减小了低压侧660v侧对380v侧配电侧产生的谐波影响。
43.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
44.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
45.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在
本实用新型权利要求的保护范围之内。