组合式牵引变压器和配电变压器的探讨

吴树强

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

1 概述

随着我国城市轨道交通建设的发展，一些大都市在市郊或主城区与卫星城间开始了市域线(或市郊线)的建设，而一些中小城市(区)也开始了有轨电车、单轨等新交通系统的建设。就供电而言，这些市域线与地铁相比有下列显著的不同点:

(1)基本以高架和地面线为主，车站以高架站居多。

(2)市域线在市郊的站间距较大，有可能需要设置区间牵引变电所。

(3)新交通系统的客流量很小，列车长度较短，各系统的配置也较简单，车站体量较小。

上述特点决定了市域线和新交通系统需要配置的车站配电变压器的容量较小。一般地说，对于6辆编组的高架车站，配置2台250 kVA～400 kVA的配电变压器可满足要求;而对于车站体量更小的新交通系统车站，需要配置的配电变压器容量更小。

地下区段区间牵引变电所，由于其需要承担区间通风等动力负荷，实际上设计成了牵引降压混合变电所，一般需要配置2台250 kVA左右的配电变压器;高架和地面区段的区间牵引变电所是真正意义上的牵引变电所，但由于牵引变电所自身需要有所用电，并兼顾少量的区间照明和维修用电，一般只需要设置2台30 kVA～50 kVA的配电变压器。

2 牵引变压器和配电变压器

在城市轨道交通的沿线和车辆段、停车场需要设牵引变电所，正线上的牵引变电所一般设置在车站，区间较长时也可能设置区间牵引变电所;在各车站、车辆段、停车场、控制中心和区间风井处需要设降压变电所。设在同一处的牵引变电所和降压变电所一般合建为牵引降压混合变电所。

典型的牵引降压混合变电所包含2台牵引变压器和2台配电变压器，每台变压器的高压侧需配置一面断路器柜。正常时2台牵引变压器在同一母线上并联运行以实现等效24脉波整流，2台配电变压器在不同母线上分列运行，互为备用。

3 牵引变压器和配电变压器的合并

对于小容量的配电变压器，专门为每台变压器配1面断路器柜是不经济的，如果中压网络的电压是35 kV，需要配GIS柜更是一种浪费。当然也可以尝试用负荷开关或熔断器取代断路器。本文提出将小容量的配电变压器与牵引变压器合并，以省下配电变压器的断路器柜。

(1)方案一

采用常规的牵引变压器和小容量的配电变压器，在外部接线上把2台变压器的高压侧并在一起，在配电变压器前可串1个熔断器(也可采用负荷开关加熔断器的方式直接接入中压母线，在此不讨论)，如图1左图所示(图中省略了隔离用的隔离开关，下同)。

图1 牵引变压器和配电变压器组合接线示意

方案一有悖于变配电的常规设计，在房屋式变电所中的占地面积也不小，难以被接受。如果是箱式变电所，可采用图1右图所示的接线。

(2)方案二

将小容量的配电变压器放在牵引变压器的本体中，形成组合式牵引变压器和配电变压器，配电变压器与牵引变压器的铁芯和线圈相互独立，以免配电变压器的负荷变化影响等效24脉波整流，如图2所示。

图2 组合式变压器接线示意

(3)方案三

将小容量的配电变压器放在牵引变压器的本体中，配电变压器共用牵引变压器的铁芯和一次线圈，这是一种理想的牵引变压器和配电变压器组合。但这种变压器会由于配电负荷的变化而影响等效24脉波整流，随着技术的进步，将来也许能解决这个问题。

4 牵引降压混合变电所主接线方案

采用了组合式变压器后，供电设计时可根据该牵引降压混合变电所的重要性采用下列之一的主接线。

(1)两路进线方案

市郊线和新交通系统以高架和地面线居多，新交通系统的载客量又很小。为减少供电系统的投资，可简化系统接线，牵引降压混合变电所采用图3所示的两路进线方案。

图3 牵引降压混合变电所两路进线方案示意

如图3所示，两路进线实际上是一进一出，变电所只引入一回中压环网电缆，另一回电缆跨过本变电所。本接线方案只需配置2面断路器，比常规牵引降压混合变电所减少了5面断路器柜。

(2)四路进线方案

如果对本牵引降压混合变电所的可靠性要求较高，可采用常规的四路进线方案。

如图4所示，四路进线实际上是两进两出，两路中压环网电缆都经过变电所，与常规的变电所没有区别，但它只比常规的牵引降压混合变电所减少了1面断路器柜，所以其意义不大。

图4 牵引降压混合变电所四路进线方案示意

5 结束语

随着城市轨道交通向市郊和中小城市发展，会有越来越多的牵引降压变电所只需要配置小容量的变压器，本文提出了简化这种牵引降压混合变电所的一种设计思路，希望能够起到抛砖引玉的作用，减少直流牵引供电的投资。

［1］GB50157—2003 地铁设计规范［S］

［2］GB50458—2008 跨座式单轨交通设计规范［S］

［3］GB/T10228—1997 干式电力变压器［S］