2.第二章 牵引变压器接线及其电气量分析

第二章 牵引变压器接线及其电气量分析

§2.1 概述 我国电气化铁路采用单相工频交流制式，取电于 电力系统。 我国现行的牵引变电所供电方式绝大多数为三相 -两相制式：牵引 变压器

牵引变压器除了电压变换外，还有电流和阻抗变 换，称为系统变换： A.B.C o.α.β

§2.1 单相牵引变电所 采用单相变压器的牵引变电所称为单相牵引变电所。

纯单相I,i接线

单相牵引变电所单相V,v接线

A B C(X) (x)

T (a)

(A)

一、纯单相结线 高压绕组AX接三相电源的 某两相(如图中的AC相), 电压为110kV或220kV。 低压绕组ax,首端a接至牵引母线上，末端x与钢轨、 地连接，输出电压27.5kV。接牵引母线的一端，同 时给左右两侧的供电臂供电。

变压器的容量利用率是牵引变电所运行的重要经 济指标。额定输出容量 K 100% 额定容量 1 1 UI UI 2 K 2 100% 100% UI

优点：容量可以充分利用，变电所的主接线简单、 设备少。 缺点：在三相系统形成较大的负序电流；不能实 现双边供电；变电所无三相电源，所用电需由附 近的地方电网引入。

纯单相结线牵引变电所适用于： 电力系统容量较大，地方电网较发达的地区。 如：哈(尔滨) — 大(连)线全部采用纯单相结线， 牵引变电所接于容量较大的220kV电网。

二、单相V,v结线A B C

a

c

b

牵引变电所装设两台单相 结线牵引变压器，作V,v接 线。 V,v接线牵引变压器原边 接入电力系统的两个线电压 (如AB、BC)。 次边各有一端分别接到 牵引侧的两相母线上，公共 端子与轨道及接地网连接。 由于对地电压相位不同，中 间必须用分相绝缘器断开。

1.原、次边电流关系 设变比为KT

I AB

1 I ab KT

I BC

1 I bc KT

I A I AB

1 I ab KT

A B C

IA

I AB

IB

IC

I BC

1 I B ( I AB I BC ) ( I ab I bc ) KT

I ab

I bc

I C I BC

1 I bc KT

U ab

U bc

2.额定利用率 当Iab、Ibc达到额定值Ie时，即 Iab=Ibc=Ie, 则额定输出容量：S=IabUe+IbcUe=2UeIe 额定容量： S=2UeIe 所以，K=100% 3.跨相供电 当一台变压器因故停电时，另一台变压器必 须跨相供电，即兼供左右两边供电分区的牵引网。

优点：容量利用率为100%,可以供给所内及 地区三相负荷，对牵引网还可实行双边供电。 和纯单相结线比，对系统的负序影响减小。设 备相对较少。 缺点：跨相供电 在阳(平关) — 安(康)等线路应用。

§2.2 三相YN,d11接线牵引变电所

★B C

三相牵引变电所中大多采用的是110kV油浸风冷式变压器，该 牵引变压器的接线采用YN,d11标准联结组。 A1.原理电路图

高压侧

绕组为YN,三个端子(A)、(B)、(C)接电力系统的A、B、C三相 (或ACB,BCA…),中性点通过隔离 开关QS接地。中性点何时接地由电力 调度决定，通常是断开的。

(A)

(B)

(C)

*

(X) (a)

(Y) (b)

(Z) (c) QS

*

(x)

(y)

(z)

次边绕组接成Δ,(c)端子接钢轨和地。(a)、(b)端子分别接牵引母线。

(a) (c)

(b)

()内符号表示端子号， 大写为原边，小写为次边 (A) (B) 其中绕组(ax),(cz)为负荷相绕组； (X) (Y) 绕组(by)为自由相绕组 (a) (b) 注意：带“()”的字母 表示端子号，应与电力 (x) (y) 系统相序区分。(a) (c)

(C) *

A B C

(Z) (c) QS

*

(z)

(b)

2.展开图 为了便于分析，通常采用 展开图。(A)

(B)

画展开图有如下约定：(1)原、次边对应绕组相互平行； (2)原、次边每相绕组的同名端 放在同一侧；

(C) * (a)(b)

*(c)

(3)次边绕组的(c)端子接钢轨和地；

3.电压、电流相量的规格化定向

(1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向，(看作负 载),即牵引变压器从电力系统吸收电能。 (2)次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向，(看作电 源),即牵引变压器是次边负荷的电源。 (3)原边绕组电压与实际进线电压一致。 (4)次边绕组按同名端与原边绕组电压一致。 下标的标注： (1)电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端 子号无关。 (2)臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致。

A B C

IB

IA

UB

IC

- UC +UA

*

Ib+

-

Uc +I c I b I a*

Ia

Ub

Lb

Ub

Ua

La

Ua+

-

次边电压、电流相量图：(以 U a为参考相量) a , b 分别表示负荷

Uc

La、Lb的功率因数角。

Ib

b

a

Ua

Ia

将负荷端口电压进行相位比较，引前120°者称为引前相 U a ;

Ub

另一为滞后相 U b ;另一端口(无负荷)为自由相 U c 。

注：与电力系统的相序一致

4.次边绕组电流与负荷端口电流的关系

Ib

1 Ib 3

I c

a1 Ia 3 2 3 Ia 1 Ia 3

b

Ia

2 1 I a I a I b 3 31 2 I b I a I b 3 31 1 I c I a I b 3 3

2 Ib 3

1 3 Ib

I b

I a

c