牵引变电所PPT课件

1、2.1 单相牵引变电所采用单相变压器的牵引变电所称为单相牵引变电所。单相牵引变电所单相牵引变电所一、纯单相结线一、纯单相结线高压绕组高压绕组AXAX接三相电源的接三相电源的某两相某两相( (如图中的如图中的ACAC相相) )，电压为电压为110kV110kV或或220kV220kV。低压绕组低压绕组axax，首端，首端a a接至牵引母线上，末端接至牵引母线上，末端x x与钢轨、地连接，输出电压与钢轨、地连接，输出电压27.5kV27.5kV。接牵引。接牵引母线的一端，同时给左右两侧的供电臂供电。母线的一端，同时给左右两侧的供电臂供电。纯单相I,i接线单相V,v接线第1页/共43页变压器的容量利

2、用率是牵引变电所运行的重要经济指标。优点：容量可以充分利用，变电所的主接线简单、设备少。缺点：在三相系统形成较大的负序电流；不能实现双边供电；变电所无三相电源，所用电需由附近的地方电网引入。%100额定容量额定输出容量 K%100%1002121 UIUIUIK第2页/共43页纯单相结线牵引变电所适用于： 电力系统容量较大，地方电网较发达的地区。如：哈(尔滨) 大(连)线全部采用纯单相结线，牵引变电所接于容量较大的220kV电网。第3页/共43页abcABC 牵引变电所装设两台单相牵引变电所装设两台单相结线牵引变压器，作结线牵引变压器，作V,v接接线。线。 V,v接线牵引变压器原边接线牵引变压

3、器原边接入电力系统的两个线电压接入电力系统的两个线电压(如如AB、BC)。 次边各有一端分别接到次边各有一端分别接到牵引侧的两相母线上，公共牵引侧的两相母线上，公共端子与轨道及接地网连接。端子与轨道及接地网连接。由于对地电压相位不同，中由于对地电压相位不同，中间必须用分相绝缘器断开。间必须用分相绝缘器断开。二、单相V,v结线第4页/共43页1.原、次边电流关系设变比为KTABCAIBICIABIBCIabIbcIabUbcUbcTBCCbcabTBCABBabTABAbcTBCabTABIKIIIIKIIIIKIIIKIIKI1)(1)(111第5页/共43页3.额定利用率当Iab、Ibc达到

4、额定值Ie时，即 Iab=Ibc=Ie，则额定输出容量：S=IabUe+IbcUe=2UeIe额定容量： S=2UeIe所以，K=100%4.跨相供电 当一台变压器因故停电时，另一台变压器必须跨相供电，即兼供左右两边供电分区的牵引网。第6页/共43页优点：容量利用率为100%，可以供给所内及地区三相负荷，对牵引网还可实行双边供电。和纯单相结线比，对系统的负序影响减小。设备相对较少。缺点：跨相供电在阳(平关) 安(康)等线路应用。第7页/共43页2.2 2.2 三相三相YN,d11YN,d11接线牵引变电所接线牵引变电所 目前在三相牵引变电所中大多采用的是目前在三相牵引变电所中大多采用的是110

5、kV110kV油浸风冷式变油浸风冷式变压器，该牵引变压器的接线采用压器，该牵引变压器的接线采用YN,d11YN,d11标准联结组。标准联结组。1.1.原理电路图原理电路图高压侧绕组为高压侧绕组为YNYN，三个端子，三个端子(A)(A)、(B)(B)、(C)(C)接电力系统的接电力系统的A A、B B、C C三相三相( (或或ACBACB，BCABCA) )，中性点通过隔离开关中性点通过隔离开关QSQS接地。接地。中性点何时接地由电力调度决定，中性点何时接地由电力调度决定，通常是断开的。通常是断开的。次边绕组接成次边绕组接成，(c)(c)端子接钢轨端子接钢轨和地。和地。(a)(a)、(b)(b)

6、端子分别接牵引母线。端子分别接牵引母线。ABC*(A)(X)(B)(Y)(C)(Z)(a)(b)(c)(x)(y)(z)(a)(b)(c)QS第8页/共43页（）内符号表示端子号，大写为原边，小写为次边其中绕组(ax)，(cz)为负荷相绕组；绕组(by)为自由相绕组注意：带“（）”的字母表示端子号，应与电力系统相序区分。ABC*(A)(X)(B)(Y)(C)(Z)(a)(b)(c)(x)(y)(z)(a)(b)(c)QS第9页/共43页2.2.展开图展开图 为了便于分析，通常采用为了便于分析，通常采用展开图。展开图。画展开图有如下约定：画展开图有如下约定： (1)(1)原、次边对应绕组相互平行

7、；原、次边对应绕组相互平行； (2)(2)原、次边每相绕组的同名端原、次边每相绕组的同名端放在同一侧；放在同一侧； (3)(3)次边绕组的次边绕组的(c)(c)端子接钢轨和地；端子接钢轨和地；(A)(B)(C)*(a)*(b)(c)第10页/共43页(4)次边绕组按同名端与原边绕组电压一致。下标的标注：(1)电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端子号无关。(2)臂负荷的电压相别与其对应的工作绕组相别一致。3.电压、电流相量的方向 (1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向，(看作负载)，即牵引变压器从电力系统吸收电能。(2)次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向，(看作电源)，即牵引变压器

8、是次边负荷的电源。(3)原边绕组电压与实际进线电压一致。第11页/共43页AIBICI+AU- -+- -BUCU+- -cIaIbI+- -cU +- -aU +- -*La*ABCLbbU +-bU +-aU bI aI 第12页/共43页次边电压、电流相量图：将负荷端口电压进行相位比较，引前120者称为引前相 ；另一为滞后相 ；另一端口(无负荷)为自由相 。注：与电力系统的相序一致aUbUcUaIbIabaUbUcUab(以 为参考相量)aU ， 分别表示负荷La、Lb的功率因数角。第13页/共43页4.次边绕组电流与负荷端口电流的关系baaIII 3132bacIII 3131babI

9、II 3231第14页/共43页次边三相绕组电流相量图：以 为基准相量：将Ia、Ib代入得： aI 0IIa 120IIbaI bI baaIII 3132aI babIII 3231bI bacIII 3131cI 1 .19365. 2120310323132IIIIIIbaa 1 .139365. 212032031IIIIb 1203112031031IIIIc第15页/共43页从计算结果可看出，各相绕组电流极不对称。在两臂负荷相等情况下，Ia=Ib=I(1)两接地相绕组(臂绕组)的电流大小相等，非接地相绕组(自由相绕组)的电流较小，(2)馈线负荷电流为臂绕组电流的 倍，IIIba36

10、5. 2 acIII 65. 213165.23aII 65. 23第16页/共43页5.容量利用率设额定输出电压为Ue，两供电臂额定电流Ia=Ib=Ie三相变压器的额定容量为：额定输出容量为：%100 eoutSSKeleeIUS3 eebeaeoutIUIUIUS2 elepII31 elelepeIIII655. 03165. 2365. 23 eleeleeeoutIUIUIUS134. 1655. 022 %6 .75%1003134. 1%100 eleeleeoutIUIUSSK第17页/共43页6.优缺点优点:(1)变压器原边采用YN结线，中性点引出接地方式与高压电网相适应。(

11、2)结构相对简单，绕组可采取分级绝缘，造价较低。(3)运用技术成熟，供电安全，可靠性好。(4)变电所有三相电源，不但所内自用电可靠，而且必要时还可向地方负荷供电。第18页/共43页缺点：(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%，引入温度系数后，也只能达到84%。(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也相应增加。第19页/共43页1.根据所给三相YN,d11结线牵引变电所的原理图画出其展开图，并按规格化定向标出原次边电压、电流以及负荷端口电流、电压。2.以引前相电压为基准，计算次边绕组电流。3.画出

12、次边绕组电流、电压相量图，负荷端口电流相量图。ABC*(A)(X)(B)(Y)(C)(Z)(a)(b)(c)(x)(y)(z)接供电臂接供电臂300A300A接供电臂接供电臂600A600A两供电臂负荷功率因数相同，均为8 . 0cos第20页/共43页2.3三相-两相牵引变电所1.概述： 这种牵引变电所中变压器为三相两相平衡变压器。 在电力系统中对称和平衡是有区别的： 平衡 “0序”，即无“0序分量”称为平衡，否则为不平衡 对称 “负序”，即无“负序分量”称为对称，否则为不对称第21页/共43页 而电气化铁道牵引负荷通过特定接线的牵引变压器不会在电力系统中产生“0序分量”，但通常都会造成负序

13、分量。因此，从三相系统看，牵引负荷是平衡而不对称的。 也正因为这个特点，电气化铁道正常运行时不考虑“0序”，只考虑负序，又把对称变压器称为平衡变压器，目的都是消除或削弱负序。第22页/共43页。几种主要的平衡变压器的缩写和接线简图如表所示 几种主要平衡接线变压器简况接线方式缩写接线简图适用供电方式ScottSCT，直接供电 BTLeBlancLBL铁路少用Modified LeBlancMLB，直接供电 BTkblerKBL，直接供电 BTWood-BridgeWBR铁路少用Modified Wood-BridgeMWBATAuto Wood BridgeAWBAT本章将重点分析Scott。接

14、线变压器 第23页/共43页由两台单相变压器构成。变压器的原边绕组联成倒T形接入三相电力系统，副边绕组联成相位差为90的V形，公共端接地和钢轨，两个开口端分别接入接触网相邻的两区段，相邻两接触网对地电压相位不同，故相邻两接触网区段必须用分相绝缘器断开。ABCO2.Scott变压器结线牵引变电所第24页/共43页(1)原、次边电压关系及变比关系ABC* * *AIBICI1212DIIUU(M)(M)(T)(T)(M)座变压器的绕组原边接入电力系统AB相(线电压)，(T)座变压器绕组原边一端接(M)座绕组的中点D，另一端接入C相。第25页/共43页分析： 以原边相电压 为参考相量，则：(T)座原

15、边电压 为：ABC* * *AIBICI1212DIIUU(M)(M)(T)(T)AU303AABUUCDU 12023302315032112021AAAABABABCAADCADACACDCADACDUUUUUUUUUUUUUUU第26页/共43页 (M)座原边绕组匝数是(T)座的 ，而副边匝数相等( )。 (M)座变压器变比: (T)座变压器变比:由于(M)与(T)两变压器原边电压的关系对应于等边三角形底边和高的关系，故通常称M座为底变压器，T座为高变压器。232221MKMTKK2323212190239023UKUKUUMABTCD第27页/共43页(2)原、次边电流关系列写电流和磁

16、势平衡关系式原边电流：若副边两相牵引负荷电流相等时，且M、T两供电臂功率因数相等时，以 为参考相量：列磁势平衡方程：ABC* * *AIBICI1212DIIUU(M)(M)(T)(T)0CBAIIII900IIII21212112322IIIIIIICCBA第28页/共43页将 代入得：0CBAIII21212112322IIIIIIICCBAMKIIII219009032150323032MCMBMAKIIKIIKII第29页/共43页结论： 在M、T两供电臂负荷电流大小相等、功率因数相等的条件下，Scott牵引变压器原边三相电流大小相等，相位互差120，即原边三相电流对称。(3)Scot

17、t变压器容量利用率达到额定输出时，即 ，此时变压器额定输出容量：变压设计容量： eIIIeMCBAIKIII32eeUIUIUIS2eMMeABMeMeABCDBABAABCCDbUIKUKIUKIKIUUIUIUIUS)321 () 123(32) 123(3232)(2121%8 .92%1003212%100beMSSK第30页/共43页3.阻抗匹配平衡变压器所谓平衡变压器必须满足：(1)无论二相侧(负荷侧)负荷状况如何，三相侧(系统侧)均无零序电流。即三相侧电流为“平衡系”； (2)当二相侧两臂负荷相等时，三相侧负序电流为零。即三相侧电流为“对称系”。 这里介绍的阻抗匹配平衡变压器就是

18、在普通YN,d11接线变压器的自由相上增加两个绕组。这种结构是目前现有平衡牵引变压器中最简单的。使副边内各绕组阻抗满足阻抗匹配原则，从而使原边平衡，即三个绕组阻抗满足: Zab=Zbc=Zac第31页/共43页(1)接线图: 原边接线与普通YN,d11接线变压器的原边情况完全相同；次边三角形接线结构有所改变，即在非接地相增设了两个外移绕组： 和 。(c)端子仍接地。 、 两端分别接到牵引侧两相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电。ABC(A)(B)(C)111222(X)(Y)(Z)(a)y(b)z(c)xAIBICIIIUUab第32页/共43页(2)电流关系：ABC(A)(B)

19、(C)111222(X)(Y)(Z)(a)y(b)z(c)xAIBICIIIUU+ +- -+ +- -aIbI第33页/共43页次边绕组电流与负荷端口电流关系为：IIIIIcba212121212121第34页/共43页原边三相电流与负荷端口电流关系为：IIKIIICBA2121)21213()21213(21211122211KK第35页/共43页IIKIIICBA13) 13(22) 13(133211当次边两相均载时，都等于I2时，有： 10536135361536212121IKIIKIIKICBA第36页/共43页(3)电压关系：BCbcBABAABaaUUKUUUUUKUUKKUKUUUU) 13(221) 13(221213121311111第37页/共43页(4)变比关系：(5)变压器容量利用率：额定容量：S1=3U1相I1相额定输出容量：11112111221122223363232632322SIUIUKIKUSIKIUUIUIUIUIUS第38页/共43页阻抗匹配平衡变压器的特点：1.阻抗匹配平衡变压器的原边仍为YN接法，引出中性点，与现有1