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第2章牵引变电所一、牵引变电所•主要任务：是将电力系统输送来的三相高压电变换成适合电力机车使用的电能。•主要作用：电力系统110kV或220kV的高压降低为27.5kV或2×27.5kV(自耦变压器供电方式)降低电气化铁路对电力系统的影响不对称负荷：采用三相-两相平衡变压器功率因素低：采用并联电容补偿装置谐波影响：采取谐波抑制措施补充：变压器•变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。•主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。•按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。•电路符号常用T当作编号的开头.例:T01,T201等。变压器原理•《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2005)规定,牵引变压器宜采用单相接线,也可采用三相Vv或V,X接线、三相-两相平衡接线(包括斯科特接线及阻抗匹配平衡接线等)、三相接线(包括YNd11及YNd11d1十字交叉接线)等其他能满足供电要求的接线。•电力机车是单相负荷,牵引供电系统也是单相供电,简单地说,高压电通过接触网-机车-钢轨形成回路,机车从中取用电能。因而,牵引变压器二次侧必是单相输出,采用单相变压器,应该是最简单的解决办法。考虑到三相平衡问题,又衍生出单相Vv、三相Vv等不同形式。2.1单相接线变压器原边（高压侧）：接电网的AB（BC、CA）次边（牵引侧）：一端接钢轨，另一端接供电臂单相接线牵引变压器换接相序单相接线牵引变压器换接相序单相接线变压器•优点：主接线结构简单;设备少;占地面积小，投资较少;容量利用率（额定输出容量与变压器的额定容量之比为100%；•缺点：不能实现对接触网的双边供电,副边不能提供三相电源;对电力系统的不对称性（负序）影响最严重（不对称系数为1）;•应用：纯单相结线主要适合于电力系统容量较大，地方电力网发达的地区。我国的哈-大线（哈尔滨--大连）全部采用纯单相结线，牵引变电所接入容量较大的220KV电力网。2.2单相Vv接线变压器原边：以开口三角形的形式实现获取两相电能（AB、BC）两高压绕组有公用端子；故构成了原边的V接。次边：各取一端连接于牵引母线a相和c相，各自的另一端联结成共端接至钢轨构成了副边的V接；•单相VX接线供电方式单相Vv接线的换相连接单相Vv接线的换相连接单相Vv接线变压器•优点：单相Vv接线变压器可以根据两供电臂负荷轻重,分别选择两台单相变压器容量,容量利用率可达到100%,而且变电所内设备简单、投资小。•缺点：但在正常工作时,需投入两台单相变压器,采用固定备用时,还需设置另外两台变压器备用,需占用较大空间。2.3三相Vv接线变压器三相Vv接线变压器的换相连接三相Vv接线变压器•优缺点：三相Vv接线的牵引变电所不但保持了单相Vv接线牵引变电所的优点，而且完全克服了单相Vv结线牵引变电所的缺点。最可取的是解决了单相Vv接线牵引变电所不便于采用固定备用及自动投入的问题。同时2台变压器的容量可以相等也可以不等；副边电压可以相等也可以不等，这样大大提高了供电的灵活性。2.4三相YNd11接线变压器•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。•1.原理电路图及展开图（）内符号表示端子号，大写为原边，小写为次边其中绕组(ax)，(by)为负荷相绕组；绕组(cz)为自由相绕组为分析的直观与方便，更常见使用YN,d11接线牵引变压器的展开图。画展开图有如下约定：(1)为施工和运行安全起见，统一规定次边绕组的(c)端子接钢轨和地；(2)原、次边对应绕组相互平行；(3)原、次边每相绕组的同名端放在同一侧；由此，先画次边，后画原边，可作出展开图。(4)画成“，”形式•（1）变压器额定利用率K定义：•K=(额定输出容量/额定容量)*100%•（2）YN,d11变压器额定利用率•K=75.6%•(1)优点：•（１）变压器原边采用ＹＮ接线，中性点引出接地方式与高压电网相适应．•（２）变压器结构相对简单，又因中性点接地，绕组可采取分级绝缘，因此变压器造价较低．•（３）变电所有三相电源，不但所内自用电可靠，而且必要时可以向地方负荷供电．•(2)缺点：•（１）变压器的容量不能充分利用，输出容量只能达到其额定容量的75.6%.•（２）和单相结线牵引变电所相比，主接线比较复杂，设备多，占地面积大，工程投资大，而且维护检修的工作量和费用都相应增加．总结•单相接线牵引变压器：适用于电力系统容量较大、电力网比较发达、三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。•YNd11接线牵引变压器：适用于牵引供电短期严重过载、三相负荷不对称和频繁近地短路的地区。