基于“V”型变压器的同相供电技术探讨刘胜民--中国期刊网

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基于“V”型变压器的同相供电技术探讨刘胜民

发表时间：2020/1/3 来源：《福光技术》2019年31期作者：刘胜民房新安侯春华

[导读] 在铁路运行过程中，机车牵引负荷为频繁变化的单相交流负荷，这会导致铁道供电系统三相供电压严重不平衡。

国网山东省电力公司巨野县供电公司山东巨野 274900
　　摘要：随着高铁技术的发展，国内高铁项目日益增多，与普通铁路相比，高铁对于单相功率的需要更高，单纯依靠传统的同相供电系统已经无法满足日益增长的需求。在下面文章里，我们将对基于“V”型变压器的同相供电技术进行深入探讨。
　　关键字：同相供电；“V”型变压器；平衡补偿装置BCD
　　前言
　　在铁路运行过程中，机车牵引负荷为频繁变化的单相交流负荷，这会导致铁道供电系统三相供电压严重不平衡，同时还存在无功及谐波电流，在传统的运行过程中，主要是采用换相联接，这种方式需要   依赖于分相绝缘器的分隔，严重限制着机车的平滑连续受流，制约了   机车速度及载重量提升的发展。随着高铁技术的飞速发展，目前国内对于高铁的需要日益提高，相关项目也在不断的建设，为了改善供电
　　
　　质量，避免因供电系统滞后而造成的制约，就需要根据用电特点针对   供电系统进行深入研究，在下面文章里，我们将对“V”型变压器进行简单分析，重点对以其为基础的同相供电技术进行深入探讨。
　　一. 铁道牵引供电方式
　　目前在铁道牵引供电系统中，应用到的供电方式主要包括直接供电、BT（吸流变压器供电）、AT（自耦变压器供电）及 CC（同轴电力电缆供电）这四种方式。其中 AT 供电方式在国内、外高铁牵引供电系统中应用较多，其特点是供电电压成倍提高，牵引变电所的间距   较大，对于临近通讯线路的综合防护效果较好。
　　二. 基于“V”型变压器的 AT 供电系统
　　“V”型变压器是由两台单相接线牵引变压器组成，主接线较为简单，在维护检修方面较为容易，其缺点主要是运行过程中对于电力   系统的影响较为明显，但是通过有效的利用同相供电技术能够很好的解决了这一问题。“V”型变压器根据其接线方式可以分为三类，分别如图 1 所示：[1]
　　
　　
　　图 1.“V”型变压器三种接线方式
　　上图中（a）在二次侧无中点抽头，叫做 V/v 接线变压器；（b）中两台变压器的二次侧均有中点抽头，且两个抽头连接在一起，叫做V/x   接线变压器；（e）中两台变压器只有一台二次侧有中点抽头，叫做 V/y 接线变压器。下面我们对 AT 供电方式下，应用了“V”型变压器的变电所结构进行分析：2.1V/v 接线变压器+ 三相四桥臂变流器
　　下图 2 为应用 V/v 接线变压器的 AT 供电方式变电所结构示意图：
　　
　　
　　图 2. 采用 V/v 接线变压器的 AT 供电方式变电所示意图
　　上图中，牵引变压器使用V/v 接线，平衡变换装置BCD 使用的是三相四桥臂变换器，通过变压器与牵引变压器连接；APE 是有源滤波器的缩写。这一系统的优点是，单靠牵引变压器及平衡变换装置就能   实现 2 27.5KV 系统，系统结构非常简单，但由于其平衡器为三相四桥臂变流器，导致平衡装置的结构非常复杂且不易控制，当平衡器发生故障时，系统仍能供电，只是会失去通讯干扰防护功能；如果 V/v 接线采用两台单相变压器，则一台变压器发生故障，系统仍能正常供电，   但只能是单相直供，丧失了 AT 供电的特点。
　　2.2V/x 或 V/y 接线变压器+ 三相三桥臂变流器或两个单相变流器采用三相三桥臂变流器的变电所结构如下图 3 所示，采用两个背
　　靠背单相变流器的变电所结构如图 4 所示：
　　
　　
　　图 4. 采用两个单相变流器的变电所结构
　　通过对图 3、图 4 的分析，我们可以看到分别使用了两种变流器的变电所，其牵引变压器接线均可以采用 V/x 或 V/y 这两种，通过从变压器二次侧的中点抽头接轨道方式构成 2 27.5KV 系统，减少了站内自耦变压器的使用量。其缺点在于当平衡变换装置出现故障时，系统会变为单相接线供电，无法实现平衡变换，但是对于通讯干扰的防护效果仍在。
　　通过分析，我们可以了解到，使用两个背靠背式的单相换流器组成的系统，在其平衡装置结构简单的同时，又能很好的实现对系统的平衡补偿及无功、谐波的补偿。同时单相变流器的平衡效果好，易于   控制，维护方便。采用 V/x/ 或 V/y 接线的区别主要是体现在：
　　1）V/x 接线的两台单相变压器二次侧都有中点抽头 , 每一台都可作为牵引变或是补偿变，可以互换，当某一台出现故障时，不会影响   系统的正常供电及通讯防护效果。
　　2）V/y 接线的只有牵引变二次侧有中点抽头，补偿变压器没有中点抽头，当牵引变发生故障时，会导致系统无法正常运行。[2]
　　三. 基于“V”型变压器的同相供电系统的优点
　　通过前面分析，我们可以总结出，在铁道牵引变电站中，应用 V/ x 接线变压器和两台背靠背单相变流器组成的同相供电系统是较为优秀的方案。其具体优点表现为：
　　3.1变压器结构简单、建设维护成本低；
　　3.2变电所内无需增加自耦变压器或额外的变电站，二次侧绕组就能满足 AT 供电系统的要求。
　　3.3当平衡变换装置中的滤波器出现故障时，系统相当于单相变压器供电，仍可正常运行。
　　3.4这一系统具有 AT 供电系统所有优点，有效的解决了“V”型变压器运行过程中存在的负序影响。
　　结束语
　　通过上面文章的分析，我们对于铁路牵引变压器及同相供电系统有了一个系统的认识，通过应用同相供电技术，在根本上解决了铁路牵引供电中的电分相问题，为高铁的高速、重载运行的发展奠定了很好的基础。
　　参考文献：
　　[1]左晓薇 . 电气化铁道同相供电系统的研究 [C].2013- 兰州交通大学:4-8
　　[2]白伟东 . 同相供电系统设计方法研究 [C].2013- 西南交通大学:14-18
　　