專利名稱：全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)所屬技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓側(cè)為Δ聯(lián)結(jié)、牽引側(cè)三相全部利用的全三相牽引變壓 器接線和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]目前，公知的電氣化鐵路牽引變壓器類型有YNdll三相接線、純單相接線、三 相Vv(X)接線、SCOTT接線及阻抗匹配等多種型式，將三相電力系統(tǒng)的IlOkY及以上電 壓的高壓電能變換為電壓為27.5或2X27.5或55kY單相或兩相電能向牽引網(wǎng)供電供電力 機(jī)車使用。對于電源容量有限但是牽引負(fù)荷偏大的情況，純單相接線牽引變壓器負(fù)序影 響最大，不能使用，而三相YNdll Oilldl)、Vv(X)接線牽引變壓器負(fù)序影響也比較大， 即使采用SCOTT接線及阻抗匹配等多種型式的三相-兩相平衡接線牽引變壓器，也不能 降低三相YNdll、Vv(X)接線的負(fù)序電流的極端最大值。以單相接線負(fù)序?yàn)?00%，則 YNdlKdlldl) > Vv(X)以及三相-兩相平衡接線接線將負(fù)荷分成兩份，負(fù)序一般為50 65%。[0003]電氣化鐵路的牽引變電所處在鐵路有多方向供電需求，一般可劃分為三個負(fù)荷 大小相當(dāng)?shù)墓╇姳?，而電源點(diǎn)提供的容量有限，若采用傳統(tǒng)的V或平衡接線牽引變壓 器，則有一相母線向兩個量供電臂供電，該相的容量就大，牽引負(fù)荷的不對稱性大，對 降低地區(qū)變電站主變壓器的出力影響就大。例如，京九線電氣化電氣化工程霸州牽引變 電所向北(北京方向)供電23km，向東(天津方向)供電25km，向南供電25km，當(dāng)采 用V/V接線或平衡接線時，北京方向和天津方向由同一相供電，考慮開行120km/h貨車 的要求，按電源條件和GB/T 15M3《三相電壓允許不平衡度》的要求，V/V接線牽引 變壓器容量需要00+25) MVA;三相-兩相平衡接線牽引變壓器容量需要75MVA，均因 負(fù)序影響大，不可能接入IlOkV電力系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容[0004]為了克服上述傳統(tǒng)牽引變壓器在供電能力與負(fù)序影響方面的不足，本實(shí)用新型 提供三相全部利用的全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)，可使負(fù)序降低到一般為30 50%。[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種全三相牽引變壓器 接線和結(jié)構(gòu)，該變壓器包括有高壓側(cè)連接組和低壓側(cè)連接組，其中所述該變壓器的高 壓側(cè)連接組采用Δ形連接，低壓側(cè)三相繞組每個線圈的兩個端子都引出，所述低壓側(cè)每 相每個線圈的其中一個端子接地，另一個端子接接觸網(wǎng)或正饋線，所述全三相變壓器將 三相電網(wǎng)的三個線電壓相序在一個牽引變壓器中均使用一次，形成系列的全三相變壓器 連接組形似為>κ、*、k、Ψ的連接。[0006]本實(shí)用新型的效果是用三相電源中的三個線電壓分別向三個供電臂供電，即 采用全三相接線牽引變壓器則可以最大限度地利用電源提供的供電容量，解決牽引供電 能力需求與不對稱性大的問題，還可以提高電氣化鐵路供電的電能質(zhì)量和可靠性。


[0007]圖1是常用牽引變壓器接線原理示意圖；[0008]圖2是本實(shí)用新型的Δ / Ψ接線牽引變壓器原邊典型電壓向量示意圖；[0009]圖3是本實(shí)用新型的Δ / Ψ接線牽引變壓器典型次邊連接組示意圖；[0010]圖如、圖4b是本實(shí)用新型的牽引變壓器高壓側(cè)兩個接法向量示意圖；[0011]圖如、圖4d、圖如、圖4f、圖知、圖4h是本實(shí)用新型的Δ / Ψ接線牽引變壓 器次邊所有六個接法向量示意圖；[0012]圖5是本實(shí)用新型的Δ / Ψ接線牽引變壓器端子標(biāo)志示意圖；[0013]圖6是本實(shí)用新型的Δ / Ψ接線牽引變壓器端子連接示意圖；[0014]圖7a圖7b圖7c圖7d圖7e是本實(shí)用新型的AT方式牽引變壓器典型次邊連接組 示意圖。[0015]圖中[0016]A、B、C、X、Y、Z為高壓側(cè)相序與線圈端子[0017]a、b、c、χ、y、ζ為Δ/Ψ接線牽引變壓器低壓側(cè)相序與線圈端子[0018]al、bl、Cl、xl、yl、zl 及 a2、b2、c2、x2、y2、z2 為 AT 方式牽引變壓器低壓側(cè)T線圈與F線圈相序端子具體實(shí)施方式
[0019]結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型的全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)加以說明。[0020]本實(shí)用新型的全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)，該變壓器包括有高壓側(cè)連接組和 低壓側(cè)連接組，所述該變壓器的高壓側(cè)連接組采用Δ形連接，低壓側(cè)三相繞組每個線圈 的兩個端子都引出，所述低壓側(cè)每相每個線圈的其中一個端子接地，另一個端子接接觸 網(wǎng)或正饋線，所述全三相變壓器將三相電網(wǎng)的三個線電壓相序在一個牽引變壓器中均使 用一次，形成系列的全三相變壓器連接組標(biāo)號為形似水、火、開、山字形的Δ/>κ、Δ/ *、Δ/k、Δ/ψ 連接。[0021]所述牽引變壓器的三相容量可以是不相等的，所述牽引變壓器的繞組和鐵心的 重力重心靠近該牽引變壓器幾何重心。所述高壓側(cè)連接組采用Δ形為A-X-B-Y-C-Z-A 結(jié)構(gòu)。[0022]本實(shí)用新型的全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)是將三相電力系統(tǒng)的IlOkV及以上 電壓的高壓電能變換為電壓為27.5或2X27.5kV三相電能向牽引網(wǎng)供電供被電力機(jī)車使 用。該牽引變壓器牽引負(fù)荷分配到三相，將負(fù)荷分成三份，與兩相供電相比，再度降低 了負(fù)序電流的極端最大值，達(dá)到最大限度地利用電力系統(tǒng)供電能力而盡可能多且可靠性 高地向牽引負(fù)荷供電的目的。電氣化鐵路供電方式有l(wèi)X27.5kV方式和2X27.5kV方式， 但全三相牽弓I變壓器高壓側(cè)接線和鐵心結(jié)構(gòu)是相同的。[0023]為便于描述起見，以下以lX27.5kV方式說明全三相牽引變壓器高壓側(cè)接線和鐵 心結(jié)構(gòu)。[0024]以lX27.5kV方式為例，即直供方式[0025]如圖1所示為常用lX27.5kV方式牽引變壓器接線原理示意圖。圖2、圖如、圖4b及圖6所示本實(shí)用新型的全三相牽引變壓器Δ / Ψ接線高壓側(cè)接法與普通電力變壓器Δ 接法一樣，所不同的是該Δ/Ψ接線牽引變壓器次邊三相繞組的六個端子都被引出來， 根據(jù)接觸網(wǎng)絕緣要求，需要將相鄰供電臂的電壓相位差做到最小，運(yùn)行中將每相的一個 端子接地，形成的連接組既非d亦非y，而是形似希臘字母“Ψ”或漢字的“山”字， 典型的向量圖如圖3所示，典型的連接組示意圖如圖2所示，因此命名Δ / Ψ接線。另 一不同處是Δ/Ψ接線牽引變壓器的三相容量可以是不相等的，三相繞組的重力重心為 其幾何重心，三相繞組為一體即三相繞組共置于一個油箱內(nèi)。結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循“對稱 布置”的原則使重力重心盡量靠近其幾何重心，如三相容量“兩小一大”時，“大”居 中；“兩大一小”時，“小”居中。推薦采用三相鐵心式。當(dāng)三相容量相等或容量“兩 小一大”時，一般采用三相三柱式鐵心；而當(dāng)“兩大一小”或三相容量各不相等時，根 據(jù)需要可能采用三相五柱式鐵心，或三相四柱式鐵心。[0026]Δ/Ψ接線牽引變壓器高壓側(cè)有兩個接法，如圖4a、圖4b所示；低壓側(cè)連接組 別共有六個接法，如圖4d圖如圖4f圖4g圖4h所示。[0027]鐵心型式為了避免出現(xiàn)零序電流，又使每相容量獨(dú)立，且盡可能形成Δ繞組 以改善電壓波形，全三相Δ / Ψ接線牽引變壓器高壓側(cè)不采用Y形連接，而采用Δ形連 接。[0028]構(gòu)成Δ / Ψ接線牽引變壓器的形式有多種，按繞組與油箱的關(guān)系區(qū)分，有分體 式和連體式兩大類。分體式也稱外組合式，也有兩種，第一種為三臺單相接線牽引變壓 器的組合；第二種為一臺Vv接線、一臺單相接線牽引變壓器的組合，其中Vv接線牽引 變壓器的鐵心形式還有組合式和三鐵心式兩種。[0029]三相一體即三相繞組共置于一個油箱內(nèi)的連體式Δ / Ψ接線牽引變壓器的鐵心 形式有兩種其一為三個單相繞組的磁通各自獨(dú)立、三個芯式單相變壓器共置于一個油 箱的組合式，以下稱三相內(nèi)組合式；其二是三個單相繞組的磁通相互關(guān)聯(lián)的三相鐵心， 以下稱三相鐵心式。[0030]為了節(jié)約材料，便于制造、起吊、運(yùn)輸、安裝，以及抗震、穩(wěn)定，Δ/Ψ接線 牽引變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循“對稱布置”的原則，以使重力重心盡量靠近其幾何重 心。如三相容量“兩小一大”時，“大”居中；“兩大一小”時，“小”居中。[0031]三相內(nèi)組合式適應(yīng)性強(qiáng)，在設(shè)計、制造方面都簡單。但是在三相容量差別不大 的情況下，與三相鐵心式相比，三相內(nèi)組合式變壓器消耗的材料主要是鋼材、絕緣油相 對多一些。反之，牽引變壓器三相容量差別較大情況下，與三相內(nèi)組合式相比，三相鐵 心式變壓器消耗的材料，主要是鐵心即矽鋼片相對多一些。一般情況下，同容量Δ / ψ 接線牽引變壓器，三相鐵心式比三相內(nèi)組合式節(jié)省材料，體積小、重量輕。對于Δ/ψ 接線牽引變壓器，幾乎都可以采用三相鐵心式。當(dāng)三相容量相等或容量“兩小一大” 時，一般采用三相三柱式鐵心；而當(dāng)“兩大一小”或三相容量各不相等時，根據(jù)需要可 能采用三相五柱式鐵心，或三相四柱式鐵心。[0032]端子標(biāo)志及連接對于Δ /Ψ接線牽引變壓器，原邊兩個Δ接法不影響次邊三 相繞組的六個接法。為了牽引變壓器制造和電氣化設(shè)計識別相序方便，約定高壓側(cè)采用 圖2所示連接方法。設(shè)計“連體式” Δ/ψ接線牽引變壓器端子標(biāo)志連接示意圖如圖5 所示，“分體式”的接法結(jié)構(gòu)參照圖6。[0033]這種全三相Δ / Ψ或3IiO接線牽引變壓器高壓側(cè)接成三角形，27.5kV側(cè)三相繞 組六個端子獨(dú)立引出，接成Ψ形，三相系統(tǒng)的三個相序都應(yīng)用一次，在滿足電能質(zhì)量要 求主要是降低電氣化鐵路負(fù)序影響方面具有顯著優(yōu)勢，具有以最大限度地利用電力系統(tǒng) 能力和牽引供電設(shè)施資源而盡可能多且可靠性高地向牽引負(fù)荷供電的功能。[0034]需要注意的是，低壓側(cè)同一相端子間的電壓為相電壓，額定27.5kV，而異相端 子間的電壓最大可為^倍相電壓。[0035]電氣化配套設(shè)計應(yīng)注意的問題牽引供電系統(tǒng)設(shè)計中，考慮接觸網(wǎng)電分相的絕 緣，應(yīng)當(dāng)做到相鄰供電臂的電壓相位差最小化。采用全三相Δ / ψ接線牽引變壓器，在 牽引變電所出口處的電分相兩端的電壓相位差通常為60° ；相鄰牽引變電所采用V接線 牽引變壓器時，分區(qū)所處電分相兩端的電壓相位差通常為0° ；并且校驗(yàn)越區(qū)供電情況 下，解列牽引變電所出口處的電分相兩端的電壓相位差一般不大于90°。[0036]以2X27.5kV方式為例，即AT方式[0037]用于AT供電的全三相接線牽引變壓器共有三種，即全三相全AT;全三相兩相 AT的一相直供；全三相一相AT的兩相直供。為了書寫和信息交流準(zhǔn)確起見，有必要給 AT方式全三相牽引變壓器不同接線類型定義連接組符號和通俗易懂的名稱，且符號應(yīng)當(dāng) 是在電腦字庫中容易找到的，漢語名稱應(yīng)是其意顯而易見的。[0038]AT方式全三相牽引變壓器的2X27.5kV側(cè)典型向量圖和連接組見圖7a圖7b圖 7c圖7d圖7e所示。[0039]圖7a表示全三相全AT，形似俄文字母“>κ”或漢字的“水”字，定義其連接 組標(biāo)號為Δ/>κ，稱“水”字連接。圖7b表示全三相兩相AT的一相直供，形似半形及 全形字符或漢字的“火”字，定義其連接組標(biāo)號為Δ / *，稱“火”字連接。 圖7c、圖7d、圖7e均表示全三相一相AT的兩相直供，其中圖7c、圖7d圖外形接法結(jié) 構(gòu)一樣，圖7c、圖7e能代表這種AT方式全三相牽引變壓器所有接線。圖7c形似英文 字母“k”，圖7d形似漢字的“個”字，圖7e形似漢字的“小”字。為了與其他型式 的漢字表述連貫且簡約起見，定義AT方式全三相一相AT的兩相直供，連接組標(biāo)號為Δ/ k，賦予Δ/k廣泛含義，統(tǒng)稱“開”字連接。[0040]這樣，加上前述直接供電方式連接組標(biāo)號Δ/Ψ、“山”字連接的類型，全三相 牽引變壓器的所有接線型式就有了系統(tǒng)、完備、成系列的連接組符號和水、火、開、山 等漢字名稱。[0041]舉例說明[0042]為了便于接入IlOkV系統(tǒng)且提高供電可靠性，在霸州牽引變電所這個特殊工點(diǎn) 上，牽引變電所采用全三相Δ / Ψ接線牽引變壓器。牽引變壓器容量O0+25+20)MVA， 供電能力與負(fù)序影響滿足要求。且這種設(shè)計三個供電臂各自用一相母線，故障供電臂造 成母線停電對其他供電臂的正常供電幾乎沒有影響，供電可靠性最高。
權(quán)利要求1.一種全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)，該變壓器包括有高壓側(cè)連接組和低壓側(cè)連接 組，其特征是所述該變壓器的高壓側(cè)連接組采用Δ形連接，低壓側(cè)三相繞組每個線圈 的兩個端子都引出，所述低壓側(cè)每相每個線圈的其中一個端子接地，另一個端子接接觸 網(wǎng)或正饋線，所述全三相變壓器將三相電網(wǎng)的三個線電壓相序在一個牽引變壓器中均使 用一次，形成系列的全三相變壓器連接組形似為W、女、k、ψ的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)，其特征是所述牽引變壓 器的三相容量是不相等的；所述牽引變壓器的繞組和鐵心的重力重心靠近該牽引變壓器 幾何重心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)，其特征是所述高壓側(cè)連 接組采用Δ形為A-X-B-Y-C-Z-A結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種全三相牽引變壓器接線和結(jié)構(gòu)，該變壓器包括有高壓側(cè)連接組、低壓側(cè)連接組和結(jié)構(gòu)，所述該變壓器的高壓側(cè)連接組采用△形連接，低壓側(cè)三相繞組每個線圈的兩個端子都引出，所述低壓側(cè)每相每個線圈的其中一個端子接地，另一個端子接接觸網(wǎng)或正饋(AF)線。所述全三相變壓器將三相電網(wǎng)的三個線電壓相序在一個牽引變壓器中都使用一次，形成系列的全三相變壓器連接組形似為ж、＊、k、ψ的連接。本實(shí)用新型的效果是該結(jié)構(gòu)用三相電源中的三個線電壓分別以1×27.5kV方式或2×27.5kV方式向三個供電臂供電，即采用全三相接線牽引變壓器則可以解決牽引負(fù)荷的供電容量問題和不對稱性大的問題，還可以提高電氣化鐵路供電的電能質(zhì)量和可靠性。
文檔編號H01F27/29GK201804692SQ20102019025
公開日2011年4月20日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者楊振龍 申請人:鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司