第二章_牵引变电所

*
(x) (y) (z)
A B C
QS
(a) (c)
(b)
2.展开图 为分析的直观与方便，
(A)
(B)
常使用展开图。 画展开图有如下约定： (1)原、次边对应绕组相互平行；
*
(C) * (a)
(b)
(2)原、次边每相绕组的同名端
(c)
放在同一侧；
(3)次边绕组的(c)端子接钢轨和地；
3.电压、电流相量的方向 (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。
• 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 目前在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。

U CA 3 2
1 2

AB
U
U AB 120 3 2 U A 30
1 2

U
AB
3U A 150 U A 120
(M)座原边绕组匝数是(T)座的 匝数相等( )。 (M)座变压器变比: K
2 2
1 M
3 2
，而副边
2
3
•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。
(T)座变压器变比:

KT
1
3 2

2
2
1
2

3 2
KM
U
U CD KT
U AB 90 3 2 KM

U 90
•由于(M)与(T)两变压器原边电压的关系对应于 等边三角形底边和高的关系，故通常称M座为底 变压器，T座为高变压器。
(2)原、次边电流关系 列写电流和磁势平衡关 I ω 系式 D (M) 原边电流： I I 0 I ω I U 若副边两相牵引负荷电 流相等时，且M、T两供 电臂功率因数相等时， 以 I 为参考相量： I0 I I90 I 列磁势平衡方程： I I I
A

A B C


IB

IA
ω1
ω1
IC
(M)

D
ω2 ω 2
* *
(T)

U AB
3U A30


Iβ
Iα

(T)座原边电压

U CD
为： U

β
Uα
U CD U DA U CA

U CD U CA U DA U CA U AD
A B C
(A)
(B)
(C)
*
(X)
(Y) (b)
(Z) (c)
接供电臂 300A
(a)
*
接供电臂 600A
(x)
(y)
(z)
两供电臂负荷功率因数相同， 均为 cos 0.8
1.根据所给三相YN,d11结线牵引变电所的原理图画出其展 开图，并按规格化定向标出原次边电压、电流以及负荷端 口电流、电压。 2.以引前相电压为基准，计算次边绕组电流。 3.画出次边绕组电流、电压相量图，负荷端口电流相量图。
I b
I 0
I 120
I 139.1
I c

I 0
I 120
1 3
3
I120
3
3
• 从计算结果可看出，各相绕组电流极不对称。 • 在两臂负荷相等情况下，Ia=Ib=I (1)两接地相绕组(臂绕组)的电流大小相等，
Ia Ib 2.65 3 I
§2.3三相--两相牵引变电所 1.概述： 这种牵引变电所中变压器为三相—两相平 衡变压器。 在电力系统中对称和平衡是有区别的： 平衡 “0序”，即无“0序分量”称 为平衡，否则为不平衡 对称 “负序”，即无“负序分量”称 为对称，否则为不对称
而电气化铁道牵引负荷通过特定接线的牵引 变压器不会在电力系统中产生“0序分量”， 但通常都会造成负序分量。因此，从三相系 统看，牵引负荷是平衡而不对称的。 也正因为这个特点，电气化铁道正常运行 时不考虑“0序”，只考虑负序，又把对称变 压器称为平衡变压器，目的都是消除或削弱 负序。
• 1.原、次边电流关系 设变比为KT

A B C


IA



IB
I AB

IC

I BCI bcFra bibliotekI AB

1 KT
I ab 1 KT

I BC
1 KT
I ab

I bc
U ab U bc
I A I AB

I ab 1 KT


I B ( I AB I BC )
A
A B C

IB

1
ω1
IC
*
ω 2



(T)


*
A
B
C
β
2
Iα


β
Uα






1
1
A
B
2

2
2
I C 1 I 2
3 I C 1 I 2 2



I A I B IC 0

I A

1
2
几种主要的平衡变压器的缩写和接线简图如表所示 。
几种主要平衡接线变压器简况 接线方式 Scott 缩写 SCT 接线简图 适用供电方式 直接供电， BT
LeBlanc
LBL
铁路少用
Modified LeBlanc
MLB
直接供电， BT
k übler
KBL
直接供电， BT
Wood-Bridge
WBR
次边绕组接成Δ，(c)端子接钢轨
(b) (c)
和地。(a)、(b)端子分别接牵引母线。
•（）内符号表示端子号， •大写为原边，小写为次边 •其中绕组(ax)，(cz)为负荷相绕组； •绕组(by)为自由相绕组 •注意：带“（）”的字母 (A) (B) (C) * 表示端子号，应与电力 (X) (Y) (Z) 系统相序区分。 (a) (b) (c)
(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。

( I ab I bc )
I C I BC
1 KT

I bc
3.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% 4.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。

I B

1
2
I 2
3 I C 1 I 2 2
• 变压器的容量利用率是牵引变电所运行的 重要经济指标。
K 额定输出容量 额定容量 1 1 UI UI 2 2 100 %
K
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。
引前120°者称为引前相 U a ；


b
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


a
1 Ia 3 2 3 Ia 1 Ia 3
b
Ia
I a

2 3

Ia

1 3

Ib
A B C

IB IA


UB
IC


UC
+
UA

*


Ib

Uc
I c

+
Ia
+



I b I a
*

Ub
L
b
Ub
Ua
La
Ua
-
+
次边电压、电流相量图： (以 U a为参考相量)
a
， 分别表示负荷 La、Lb的功率因数角。
b