电气化铁道供电牵引电力变压器的分析 刘金龙

电气化铁道供电牵引电力变压器的分析刘金龙
摘要：随着铁路的不断发展，电气化铁路与电力系统的联系也越来越紧密。

铁
路沿线分布着通信系统、信号系统等不同类型的非牵引负荷，其电力供电方案直
接关系到行车安全、运营费用和建设投资。

由于电力负荷的用电问题缺乏深入的
研究和足够的重视，这样就使电力负荷用电困难或得不到经济合理的解决。

关键词：电气化铁道；供电牵引电力变压器；铁路运输；交通运输
一、研究的背景和意义
电气化铁路是大众化交通工具，是我国重要的基础设施，与经济发展息息相关。

近年来，我国电气化铁路发展迅猛，截止到2016年底全国铁路营业里程达
到12.4万公里，居世界第二位。

其中，中国高铁的运营里程已经达到了2.2万公里，占到了全世界高铁运营里程的６成上。

中国是世界上高铁发展速度最快、运
营里程最长、列车开行数量最多、在建规模最大的国家。

高铁的发展大大缩短了
列车的运行时间，给人民的生活带来了极大的便利，同时高铁还促进了经济发展，高铁的便捷性，也促进了城市之间的联系，促进了各大经济圈的发展。

随着引进、消化、创新的技术路径取得重大成就，Ｌ义及高速铁路网建设给
我国区域
经济发展、城市化进程加快、产业结构升级带来的革命性影响，高速铁路成
为了国家战略型新兴产业口。

随着中国高铁在国际舞台上崭露头角，中国高铁受
到了越来越多的关注。

中国通过承接来自国外的巧单，承建工程、输出整车和输
出高铁系统成为目前发展趋势。

中国高铁正积极展开在世界范围内的布局，逐渐
开始走出国口。

原来的经济发展模式已经改变。

一带一路＂战略成为了新的经济
发展战略思维。

高铁产业的输出，不仅可提高我国的经济实力，还将加大我国高
铁产业的发展，由此带动几十个相关产业的发展，促进我国产业结构的调整，提
高中国的国际影响为Ｗ。

因此高铁的输出对各方面影响深远，中国高铁“走出去”
战略己成为中国的国家战略，意义重大。

随着铁路的不断发展，电气化铁路与电力系统的联系也越来越紧密。

长期来
现场对非牵引负荷用电需求迫切。

电气化铁道沿线分布着通信系统、信号系统照
明和给排水系统等不同类型的非牵引负荷，其用电需要直接关系到电气化铁道建设、运行和发展。

目前电气化铁路电力负荷的电源主要由地方电网接引，根据负荷需求和地方
电网的分布情况可接引ｌｌＯｋＶ、３５ｋＶ、２０ｋＶ、ｌＯｋＶ等不同电压
等级的电源，一般ｌＯｋＶ等级居多；铁路沿线负荷通过设置ｌＯｋＶ—级负荷
电力贯通线路和ｌＯｋＶ综合负荷电力贯通线路供电。

但是受地方电网分布、供
电质量、工程投资等诸多因素影响，使得在设计中取得２路相对独立的电源，确
定出合理的供电方案比较困难Ｗ。

可是电力负荷用电的问题
缺乏深入的研巧，并未引起足够的重视，这样就使电力负荷用电困难或者得
不到经济合理的解决。

二、电器化铁道的发展和内部结构
2.1电气化铁道内部原理
电气化铁道本身是由电力机车和牵引供电系统组成的。

目前，电气化铁道一
般分为4种表现体制，即直流体制、三相甲流体制、单工频交流体制和单低频交
流体制。

应用区域、行业
不同，其表现的体制也存在不同，这要根据国家整体的经济实力和发展情况
来决定。

而在我国普遍应用的是25kV的工频单相交流体制。

随着科技创新，电
力能源将会逐渐取代其他燃料能源，使电气化铁道的发展前景更加光明。

2.2电力牵引
截至目前为止，世界各地都对电力牵引技术有了详细的了解，其主要特点为
大功率、机车速度快、载重能力强等。

目前，我国电力牵引系统中运用的是25kV
的单相工频交流电，利用电力系统中电厂为电源，通过牵引变电所从电力系统受电，再经过一系列变频交流过程，为电气化铁道供电。

2.3牵引供电系统的原理
牵引供电系统主要包括交流高压输电线、直接牵引的变电所、轨道、回流线
等8部分，具有多种的工作模式和工作原理。

在电气化铁道中，一般都是将三相
交流电作为第一供电系统，
而第一供电系统的作用就是发电、转变电压和输送电能。

另外，牵引供电系
统其他组成部分就是为电气化铁道的大量负荷起到牵引作用，从而借助整个系统
将电能转化成动能提供给电车。

这其中电力变压器作为最重要的组成部分，主要
任务就是对三相交变电流进行转化，将电能传递到电力机车系统。

三、牵引供电系统中电力变压器的连接
3.1单向接线变压器
该变压器应用最为广泛的主要有2类，即纯单向变压器和V/V接线变压器。

纯单向变压器是通过在高压变电侧与三相电源中任意2种交流电相接，牵引母线
起到衔接作用，并与低压侧绕组首端进行连接，保证电压的稳定输出。

为了给供
电臂供电，还要将牵引母线的一段连接好，纯单向变压器的最大优势就是能够实
现材料的100%利用，这也是因为它通过绕组与侧电源和侧电力机车直接连接作
用的结果。

而V/V接线变压器利用。

3.2台单相接线牵引变压器相互作用，形成V/V形状。

这种变压器在接线过程中会出现2个单独的单相，当其中一台变压器出现问题不能正常运行时，另一台
变压器就会经过一系列作用完成跨相供电。

由此可见，V/V接线变压器能对共同
的供电区具有牵引作用，也能使变压器内的容量利用率提高，最高可达100%.
3.3三相接线变压器的连接方式
在一个牵引变电所之内，一般会存在两三台三相接线变压器，组成的变压器
组有3组，一次绕组连接在110kV高压侧产生的形状为星形，与牵引网连接的二
次侧绕的形状为三角形。

而供电臂就是与三角形的2个角分别进行连接，另一侧接在行车轨道上。

三
角形2个角的轨道电压是不相同的，所以，要进行电分相设置。

对于三相变压器
而言，根据地区负荷来选择变压器时，牵引变压器中2个绕组就能完全应付负荷。

目前，在我国这种连接方式很普遍，其优点就在于造价低、占地面积小、在三相
电力系统中不会引起电流不对称。

但它也存在明显的缺点—在三相变压器中不能
利用没有连接钢轨的一相容量。

四、V/V形接线变压器的应用
在我国牵引变压器的发展过程中，V/V型接线变压器一直得到广泛应用，在220kV的电力系统中，电气化铁道中此类型的接线变压器应用污染较小，目前，
环境问题已经引发全人类的关注，各个国家倡导人与自然和谐相处，保护环境。

另外，根据相关规定，通过社会和用户的需求分析，在可靠性较高的情况下供电
费用也比较高，这是一般变压器存在的共同缺陷。

但对于V/V型接线变压器而言，可以有效避免这种情况的发生，它能通过对变压器容量的合理运用节省一大笔费
用。

通常变压器的材料利用率最高只能达到96%，V/V型接线变压器可以使材料利用达到100%.在现实中电气化铁道供电系统中，需要庞大的变电站数量，更需要更多的变压器，无论是在供电费用方面，还是在材料利用率方面，V/V形接线变压器用简单的施工换来了材料的最大利用率，因此，在未来该变压器会得到越来越广泛的应用。

结束语：对于铁路运输发展而言，电气化铁道供电牵引电力变压器的研究十分重要，它的发展可以让电力系统运行越来越稳定，在节约能源基础上增强铁道运输动力，同时，还可以对电力系统进行有效补偿，体现了电气化铁道供电系统中牵引电力变压器发展的重要意义。

参考文献：
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