高铁牵引变压器接线方式探讨

高铁牵引变压器接线方式探讨

韩保全

郑州铁路局郑州供电段 河南 郑州 450005

摘要：分析高铁牵引变压器进线电压改变后，牵引变压器的接线方式发生了改变，新的变压器接线方式命名为“W/X ”接线

关键词： 高铁 变压器 W/X 接线

目前，我国高速铁路发展已经引领世界铁路发展的潮流，很多技术占居世界先进之列。特别是牵引供电方面，国产技术几乎为100%。不论是供电方式还是接触网设备标准都已经突破国际标准；我们就牵引主变压器接线方式作一探讨。

一、牵引变压器在铁路运输中的重要性

我们知道，牵引变电所是铁路运输的心脏，高速电气列车速度高，高峰时段密度大。空气阻力随速度呈几何级数增长，列车牵引力主要克服空气阻力运行，牵引负荷很大。350KM/H 速度时，列车运行所需功率最高达到24000KW 。

2000年7月1日发布的“铁道部令第3号《铁路行车事故处理规则》”中明确规定，牵引变电所设备故障即构成一般B7类事故。GB/T12325-2008《供电电压偏差》基本条款；35KV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%。如供电电压上下偏差同号时，按较大的偏差绝对值为衡量依据。220V 单相用户的供电电压允许偏差为标称电压的+7%、-10%。 要保证供电电压偏差满足国家标准要求，可以通过以下两条途径：

（1）电网中传输的无功功率尽可能小；

（2）负荷端口的系统三相短路容量尽可能地大。

由此可见，维持良好的供电电压水平，取决于供电部门和电力用户双方的共同努力。 我国边远地区电气化铁路目前面临的问题是电网短路容量偏小，供电能力较弱。电网短路容量偏小意味着系统发电容量偏小或电源距负荷中心偏远。国外专家通常认为，电网公共连接点短路容量不足用户容量的30倍时，可以视其为小电网，小电网常见的电能质量问题之一就是供电电压偏差较大。

二、变压器接线方式要满足那些条件：

1.特殊接线实现三相—单相对称补偿系统有两个目的： 一是寻求无功、负序完备补偿的最简方式和最小容量。二是能与单相接线牵引变压器相配合，实现同相供电，以期尽可能利用电力系统承受负序的能力，简化整个供电系统。

2.实现三相—单相对称补偿的特殊接线方式主要有不等边SCOTT 接线、不等边YNVD 接线、不等边V/V 接线和YN2D 接线等。

3.常用的接线方式有如下几种：

（1） 单相V/V 接线 （2） 三相V/V 接线

（图-----1）

（图-----2）

（3）SCOTT

接线变压器

SCOTT 接线变压器底（M ）座绕组原边接入电力系统AB 相（线电压），高（T ）座绕

A B C a b c

a 1x 1A B C a 2x 2

112X 2

组原边一端接底绕组的中点D ，另一端接入C 相。

（图-----3）

底座绕组的变比 高座绕组的变比

（图-----4）

（图-----5）

由上图可见，在两个供电分区负荷电流大小相等、功率因数相同条件下，斯科特牵引变压器原边三相电流完全对称。实际运行中假设条件不会总是完全满足，所以原边三相电流也不完全对称。

三、目前高铁运行中牵引变压器的特点：

1.法国模式：法国对变压器制造要求高。为适应法国模式的轨道接线要求，牵引变压器需引出中间抽头，且次边上绕组需做特殊设计，提高容量。一般变压器均设有中间抽头，采用单相接线时需采取VX 接线方式；平衡变压器的中间抽头为满足阻抗匹配关系，设计制造难度大；YND11变压器需两个变压器，去构造十字交叉接线方式等，总之法国模式对牵引变压器需做特殊设计，变压器利用率不高。

2.中国模式的优点；

（1）牵引变压器二次侧输出55KV 单相电压，牵引变压器出口不设自耦变压器，大大减少投资；

（2）无需布置牵引变电所出口的轨回流，而由AT 接地解决 。邻近牵引变电所的轨道末端不接入变电所，轨道另一端与第一个自耦变电所中点连接。该模式电流基于AT 变比分配，不受接触网、轨道等阻抗影响。

A

B

C

a

d

b

c

α

I β

I βI k

1αI k

31αI k

31α

I β

I

A

I B

I C

I αI k

3β112AB

ωU K ωU β==122DC

U ωK ωU α'=='

（3）牵引变压器不需中间抽头，很大程度减少牵引变压器的制造难度，同时，省去了牵引变电所的轨回流线布置。 （4）牵引变压器二次侧不需要像法国模式那样增加绕组容量，能够提高牵引变压器容量利用率。

（5）馈线断路器容量需求小，T 线F 线电流总相等，牵引母线容易选型。 （6）首个AT 段不需设置接触网加强线。 四、V/X 牵引变压器的接线 1.V/X 接线 （1）接线简单，可取消馈线AT ，对于低压母线侧的载流能 力要求较高;

（2）取消馈线AT 后，变压器低压两绕组容量不等;

（3）原边无接地中性点，绕组间为全绝缘，次边可提供三相动力

电源;

（4）容量利用率高，安装容量小;

（5）对电力系统负序影响同十字交叉接线相当;

（6）如保留馈线AT ，则可降低低压母线侧的载流能力要求，同

（图-----6） 时变压器低压两绕组容量相同，但变电所接线较为复杂 。

（图-----7）

五、新高铁“V/X ”接线应命名为（W/X ）

随着高速铁路的发展，特别是和谐3型动车组的开行，电气列车的启动电流最大可达9600A ，以往的110KV 进线V/X 接线方式的变压器已经无法满足满足电气列车的运行要求，设计院和制造商就生产了220KV 进线改良型的“V/X ”接线变压器，（如图---8）所示，它实际上是由两台单相/两相的变压器取代过去的V/V 接线，它的功能更好的满足了高速铁路的运行要求，短时大电流运行对220KV 电网冲击更弱，谐波产生符合国家规定，功率因数达到0.95以上，是目前高速铁路运输时牵引变压器接线方式中运行效果最好的，如图---8所示。

A B C

β

∙

1I 2

111

221113021C C A B C C AB A B A B U U U U U U U U U U K U αβ

ωωωωωω∙∙

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