高铁牵引变压器接线方式探讨

1、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 韩保全韩保全 郑州铁路局郑州供电段郑州铁路局郑州供电段 河南河南 郑州郑州 摘要：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：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一、牵引变压器在铁路运输中的重要性 我们知道，牵引变电

2、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

3、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：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

4、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 ABC a b c a1 x1 ABC a2 x2 A1 X1A2

5、 X2 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：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

6、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 BC a d bc I I I k 1 I k 3 1 I k 3 1 I I A I B I C I I k 3 2 I

7、k 3 1 I k 1 I k 1 1 1 2 AB U K U 1 2 2 DC U K U （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、四、V/X 牵引变压器的接线牵引变压器的接线 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

8、; （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、新高铁五、新高铁“V/X”接线应命名为（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”

9、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。 ABC 3 I U U I I 3 I 1 3 A K I A A 1 3 B K I A A 1 3 C K I A A 22 111 22 111 33 0 3 2 1 CC ABC C ABABAB UUUU K UUUUUU UU K U （ （ （= =（ （ （ （图-8） （图

10、-9） 由此可见：高压侧 UA=UB=UC 实现三相平衡；低压 侧UT1=UF1=UT2=UF2，方向相反，正好实现平衡；既满足电气列车的运行 需要，也满足电力系统的负载平衡要求。在接线方式与以前的 V/X 接线方式还是有一定差 别的。石武高铁牵引变电所变压器主接线方式为图-8 形式所示，220KV 高压进线 A 相与 低压左边 T 座、F 座构成一台变压器，220KV 高压进线 C 相与低压右边 T 座、F 座构成另 一台变压器，两台变压器共用 B 相公共相。一般编号为 1#B1和 1#B2，同理：另一条进线构 成 2#B1和 2#B2；每一台变压器接线向量图为图-9，只是一次电压向量编号改变，其二次 电压向量方向、大小都不变。 所以，建议过去常说的 V/X 接线实际应该为 W/X 接线更加形象贴切和准确。 参考文献：参考文献： 1中国铁道百科全书中国铁道出版社 2006 年 2电机检修工技能鉴定辅导丛书 中国铁道出版社 2010 年 3接触网工岗位培训教材 中国铁道出版社 2011 年 4高速铁路设计标准 中国铁道出版社 2010 年 5 西南交通大学电气工程学院编AT 供电技术讲义 2009 年 6 北京交通大学吴俊勇高速铁路牵引供电系统概论讲义 2010 年 7 铁道部