《牽引供電系統(tǒng)》_第二章_牽引變壓器

1、牽引變壓器功能概述：牽引變壓器功能概述： 主要功能主要功能：將電力系統(tǒng)的電能變換成電動車輛所需的電能。：將電力系統(tǒng)的電能變換成電動車輛所需的電能。 輔助功能輔助功能：消除負(fù)序電流、提高功率因數(shù)和減少高次諧波，：消除負(fù)序電流、提高功率因數(shù)和減少高次諧波， 以減少對電力系統(tǒng)的影響。以減少對電力系統(tǒng)的影響。 3第第2 2章章 牽引變壓器牽引變壓器配套設(shè)備的功能：配套設(shè)備的功能： 負(fù)序電流負(fù)序電流：相鄰牽引變電所牽引變壓器原邊換接相序；合理安排牽引網(wǎng)：相鄰牽引變電所牽引變壓器原邊換接相序；合理安排牽引網(wǎng) 的分段及相序；采用三相的分段及相序；采用三相- -二相平衡變壓器二相平衡變壓器 無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償：

2、在牽引變電所二次側(cè)母線上安裝并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償度：在牽引變電所二次側(cè)母線上安裝并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償度 為為0.12，以確保一次側(cè)的平均功率因數(shù)不低于，以確保一次側(cè)的平均功率因數(shù)不低于0.9。 高次諧波高次諧波：采取必要的諧波抑制措施。：采取必要的諧波抑制措施。 3第第2 2章章 牽引變壓器牽引變壓器牽引變壓器特點(diǎn)：牽引變壓器特點(diǎn)：具有較高的過負(fù)荷和抗短路沖擊能力；具有較高的過負(fù)荷和抗短路沖擊能力；接線形式多種多樣；接線形式多種多樣；三相變單相或三相變兩相。三相變單相或三相變兩相。有負(fù)序分量但無零序分量。有負(fù)序分量但無零序分量。3第第2 2章章 牽引變壓器牽引變壓器2.1 純單相接線變壓器

3、純單相接線變壓器一、基本原理一、基本原理 連接形式：連接形式： 高壓繞組跨接于電力系統(tǒng)中高壓繞組跨接于電力系統(tǒng)中的兩相；的兩相； 低壓繞組一端連接牽引側(cè)母低壓繞組一端連接牽引側(cè)母線，上引到供電臂，另一端線，上引到供電臂，另一端連接軌道及接地網(wǎng)。連接軌道及接地網(wǎng)。2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器續(xù)上頁續(xù)上頁 單相牽引變壓器的高壓繞組兩端都接高壓，兩端的對絕單相牽引變壓器的高壓繞組兩端都接高壓，兩端的對絕緣要求相同，且需要緣要求相同，且需要采用全絕緣采用全絕緣。 一次側(cè)和二次側(cè)電流關(guān)系一次側(cè)和二次側(cè)電流關(guān)系 ABTC1111100IIIIKI2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器二、供電

4、方式二、供電方式 在在AT供電方式中，單相牽引變壓的副邊繞組帶中間抽頭。供電方式中，單相牽引變壓的副邊繞組帶中間抽頭。一次側(cè)接電力系統(tǒng)的兩相，二次側(cè)分別接到兩組一次側(cè)接電力系統(tǒng)的兩相，二次側(cè)分別接到兩組55kV的牽引母的牽引母線上。二次側(cè)繞組中間抽頭通過線上。二次側(cè)繞組中間抽頭通過N母線上接到軌道上，并通過母線上接到軌道上，并通過放電器接地。放電器接地。2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器三、不對稱度和容量利用率三、不對稱度和容量利用率 1 1、不對稱度。對稱度是指通過序電流來度量多相負(fù)荷平、不對稱度。對稱度是指通過序電流來度量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)，其具體定義為：衡狀態(tài)的指標(biāo)，其具體定義

5、為： 2I1100IKI 2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器接上頁接上頁 根據(jù)電力系統(tǒng)分析可知，三相電流可分解為正序分量、負(fù)根據(jù)電力系統(tǒng)分析可知，三相電流可分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量，即序分量和零序分量，即 式中，式中， 21ABC22ABC0ABC1(aa)31(aa)31()3IIIIIIIIIIII &j12013aej22 2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器 對于單相負(fù)荷而言，有對于單相負(fù)荷而言，有 若單相牽引變壓器原邊三相對稱，且副邊兩供電臂的功率因若單相牽引變壓器原邊三相對稱，且副邊兩供電臂的功率因數(shù)相等，則數(shù)相等，則 因此單相接線變壓器的電流不對稱度為

6、：因此單相接線變壓器的電流不對稱度為：ABC,0IIIII & & & & & &j30A1Tj30A2TA01()e31()e30IIIKIIIKI & & & &2I1100100IKI =2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器 2 2、容量利用率：衡量變電所運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。、容量利用率：衡量變電所運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 其具體定義為其具體定義為 單相接線牽引變壓器的容量利用率為單相接線牽引變壓器的容量利用率為N.outN.in100%SKS %100%1002121 UIUIUIK2.1 純單相接線變壓器

7、純單相接線變壓器四、換接相序四、換接相序 1、依次換接相序、依次換接相序F目的：目的：減少負(fù)序電流的影響；減少負(fù)序電流的影響；F原理：相鄰變電所牽引變壓器的高壓繞組所接相序依次輪原理：相鄰變電所牽引變壓器的高壓繞組所接相序依次輪換，構(gòu)成所謂的換相連接。換，構(gòu)成所謂的換相連接。F具體做法：具體做法： 高壓側(cè)分別依次接到電力系統(tǒng)的不同相，低壓高壓側(cè)分別依次接到電力系統(tǒng)的不同相，低壓側(cè)一端接地和鋼軌，另一端接接觸線，兩個(gè)變電所之間的側(cè)一端接地和鋼軌，另一端接接觸線，兩個(gè)變電所之間的供電臂為異相，需用分相絕緣器相連。供電臂為異相，需用分相絕緣器相連。2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器接上頁接上頁

8、 前前3個(gè)牽引變電所和后個(gè)牽引變電所和后3個(gè)牽引變電所分別構(gòu)成小循環(huán)，個(gè)牽引變電所分別構(gòu)成小循環(huán)，6個(gè)個(gè)牽引變電所共同構(gòu)成一個(gè)完整循環(huán)。牽引變電所共同構(gòu)成一個(gè)完整循環(huán)。2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器2 2、對稱換接相序。、對稱換接相序。 前前3個(gè)牽引變電所和后個(gè)牽引變電所和后3個(gè)牽引變電所采用對稱連接方式，個(gè)牽引變電所采用對稱連接方式，6個(gè)牽引變電所構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。個(gè)牽引變電所構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。2.1 純單相接線變壓器純單相接線變壓器五、優(yōu)缺點(diǎn)五、優(yōu)缺點(diǎn) 1 1、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)： 主接線簡單主接線簡單；設(shè)備少；占地面積??；投資少。；設(shè)備少；占地面積?。煌顿Y少。 2 2、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)： 它不能

9、供應(yīng)地區(qū)和牽引變電所三相負(fù)荷用電；它不能供應(yīng)地區(qū)和牽引變電所三相負(fù)荷用電； 牽引負(fù)荷產(chǎn)生較大的負(fù)序電流，對電力系統(tǒng)造成影響；牽引負(fù)荷產(chǎn)生較大的負(fù)序電流，對電力系統(tǒng)造成影響； 接觸線的供電也不能實(shí)現(xiàn)雙邊供電。接觸線的供電也不能實(shí)現(xiàn)雙邊供電。2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器一、基本原理一、基本原理F在單相在單相V/v結(jié)線變壓器接線圖中，兩臺單相變壓器高壓側(cè)一結(jié)線變壓器接線圖中，兩臺單相變壓器高壓側(cè)一端分別接電源的不同相，另一端同時(shí)接到另外一相上，故變端分別接電源的不同相，另一端同時(shí)接到另外一相上，故變壓器的高壓側(cè)如同一個(gè)壓器的高壓側(cè)如同一個(gè)V字。字。F兩臺變壓器的低壓側(cè)一端分別接各自相連

10、的供電臂，另一端兩臺變壓器的低壓側(cè)一端分別接各自相連的供電臂，另一端同時(shí)接到鋼軌引回的回流線上，這樣低壓側(cè)也像一個(gè)同時(shí)接到鋼軌引回的回流線上，這樣低壓側(cè)也像一個(gè)V字。字。2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器續(xù)上頁續(xù)上頁2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器二、不對稱度和容量利用率二、不對稱度和容量利用率 單相單相V/v結(jié)線變壓器一、二次電流關(guān)系為結(jié)線變壓器一、二次電流關(guān)系為ABTC1010111IIIIKI & & & & & &2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器ABTC1010111IIIIKI & & &am

11、p; & & &21ABC22ABC0ABC(aa) 3(aa) 3() 3IIIIIIIIIIII &j90A1T22j330A2 TA01()e31e30IIIKIIII IKI & & & &+ +2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器1 1、不對稱度計(jì)算、不對稱度計(jì)算 電流不對稱度為電流不對稱度為 設(shè)設(shè) ，代入上式得：，代入上式得： 顯然，不對稱度的范圍：顯然，不對稱度的范圍：22 2I1100%100%III IIKIII nII 2I1100%1nnKn I50%100%K2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器

12、2 2、額定利用率、額定利用率 當(dāng)當(dāng)Iab、Ibc達(dá)到額定值達(dá)到額定值Ie時(shí)，有時(shí)，有 Iab= Ibc =Ie，則，則 額定輸出容量：額定輸出容量：S= IabUe + IbcUe =2UeIe 額定容量：額定容量： S=2Ue Ie 因此，額定利用率因此，額定利用率K=100%2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器三、換相連接三、換相連接 單相單相V/v接線，使得變電所從兩相取電，不對稱程度有了一定的接線，使得變電所從兩相取電，不對稱程度有了一定的降低，但變電所之間仍需采用換相連接來達(dá)到三相對稱的目的降低，但變電所之間仍需采用換相連接來達(dá)到三相對稱的目的. 2.2 單相單相V/v接線變

13、壓器接線變壓器2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器四、優(yōu)缺點(diǎn)四、優(yōu)缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)F可實(shí)現(xiàn)雙邊供電，并能夠提供所用電源；可實(shí)現(xiàn)雙邊供電，并能夠提供所用電源；F容量利用率可達(dá)到容量利用率可達(dá)到 100%;F變電所內(nèi)設(shè)備簡單，投資小。變電所內(nèi)設(shè)備簡單，投資小。2.2 單相單相V/v接線變壓器接線變壓器2、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：F在正常工作時(shí)，兩臺變壓器均投入運(yùn)行；在正常工作時(shí)，兩臺變壓器均投入運(yùn)行；F為了保證可靠性，只能采用移動備用的方式；為了保證可靠性，只能采用移動備用的方式；F當(dāng)一臺變壓器故障或檢修時(shí)，變壓器的調(diào)運(yùn)和投入時(shí)間當(dāng)一臺變壓器故障或檢修時(shí)，變壓器的調(diào)運(yùn)和投入時(shí)間較長，且需要必須跨相

14、供電。較長，且需要必須跨相供電。2.3 單相單相V/x接線變壓器接線變壓器一、基本原理一、基本原理F單相單相V/x牽引變壓器用于牽引變壓器用于AT方式供電。方式供電。F在變電所中，有在變電所中，有4臺二次臺二次側(cè)有中點(diǎn)抽頭的單相變側(cè)有中點(diǎn)抽頭的單相變壓器壓器( (2主主2副副) )。F2主或主或2副的接線方法如副的接線方法如下圖。下圖。2.3 單相單相V/x接線變壓器接線變壓器二、不對稱度和容量利用率二、不對稱度和容量利用率 單相單相V/x結(jié)線變壓器一、二次電流關(guān)系為結(jié)線變壓器一、二次電流關(guān)系為 由于單相由于單相V/x接線變壓器是兩個(gè)單相接線變壓器是兩個(gè)單相V/V接線變壓器組合，接線變壓器組合

15、，因此其不對稱度和容量利用率，與單相因此其不對稱度和容量利用率，與單相V/V 接線變壓器相同。接線變壓器相同。ABTC1011101IIIIKI & & & & & &2.4 三相三相V/v接線變壓器接線變壓器一、基本原理一、基本原理 三相三相V/v接線牽引變壓器接線方式類同單相接線牽引變壓器接線方式類同單相V/v接線接線，將兩，將兩臺單相變壓器放到同一油箱內(nèi)。臺單相變壓器放到同一油箱內(nèi)。 將一個(gè)高壓繞組的將一個(gè)高壓繞組的X1端和兩一個(gè)高壓繞組的端和兩一個(gè)高壓繞組的A2端連接在一端連接在一起，構(gòu)成公共端，另兩端起，構(gòu)成公共端，另兩端A1和和X2引

16、出到高壓接線端子。低壓繞引出到高壓接線端子。低壓繞組的四個(gè)端子分別引出到四個(gè)接線端子。組的四個(gè)端子分別引出到四個(gè)接線端子。2.4 三相三相V/v接線變壓器接線變壓器二、不平衡度及換相連接二、不平衡度及換相連接 三相三相V/v接線變壓器的不平衡度同單相接線變壓器的不平衡度同單相VV結(jié)線變壓器是一樣結(jié)線變壓器是一樣的，因而需要通過換相解決該問題，如下圖所示。的，因而需要通過換相解決該問題，如下圖所示。2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 三相牽引變電所中大多采用的是油浸風(fēng)冷式三相牽引變電所中大多采用的是油浸風(fēng)冷式Y(jié)Nd11接線變壓接線變壓器。該牽引變壓器的原邊中性點(diǎn)采用大電流接地方式，屬

17、于三器。該牽引變壓器的原邊中性點(diǎn)采用大電流接地方式，屬于三相相-兩相制式。兩相制式。2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器一、基本原理一、基本原理F牽引變壓器一次側(cè)接成星形，中牽引變壓器一次側(cè)接成星形，中性點(diǎn)通過隔離開關(guān)直接接地；性點(diǎn)通過隔離開關(guān)直接接地；F隔離開關(guān)一般情況下斷開，變壓隔離開關(guān)一般情況下斷開，變壓器停送電時(shí)才短時(shí)閉合器停送電時(shí)才短時(shí)閉合。F二次側(cè)接成三角形，低壓側(cè)的一二次側(cè)接成三角形，低壓側(cè)的一角角c與軌道、接地網(wǎng)連接，另兩與軌道、接地網(wǎng)連接，另兩個(gè)角個(gè)角a和和b分別接到分別接到27.5kV的的a相相和和b相母線上。相母線上。ABC*(A)(X)(B)(Y)(C)(Z)

18、(a)(b)(c)(x)(y)(z)(a)(b)(c)QS2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 由于由于兩臂電壓的相位差為兩臂電壓的相位差為60，因而變壓器引出線相接的這，因而變壓器引出線相接的這兩個(gè)相鄰的接觸網(wǎng)區(qū)段間采用了兩個(gè)相鄰的接觸網(wǎng)區(qū)段間采用了分相絕緣器分相絕緣器分開。分開。 在圖中，在圖中，原邊的符號用大寫字母，二次繞組的符號用小寫。原邊的符號用大寫字母，二次繞組的符號用小寫。ABC*(A)(X)(B)(Y)(C)(Z)(a)(b)(c)(x)(y)(z)(a)(b)(c)QS2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器1、繪制展開圖的約定、繪制展開圖的約定 為了方便分析

19、和計(jì)算，通常將牽引變壓器接線畫成展開圖為了方便分析和計(jì)算，通常將牽引變壓器接線畫成展開圖的形式。畫展開圖有如下約定的形式。畫展開圖有如下約定: ( (1) )原、次邊對應(yīng)繞組相互平行；原、次邊對應(yīng)繞組相互平行； ( (2) )原、次邊每相繞組的同名端原、次邊每相繞組的同名端 放在同一側(cè)放在同一側(cè); ; ( (3) )次邊繞組的端子次邊繞組的端子c c接鋼軌和地接鋼軌和地；2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器2 2、電壓、電流相量的規(guī)格化定向、電壓、電流相量的規(guī)格化定向F變壓器電壓電流的規(guī)格化定向：原變壓器電壓電流的規(guī)格化定向：原邊繞組電壓、電流采用邊繞組電壓、電流采用電動機(jī)慣例電動機(jī)

20、慣例定向定向( (看作負(fù)載看作負(fù)載) )。F即變壓器從電力系統(tǒng)吸收電能；次即變壓器從電力系統(tǒng)吸收電能；次邊繞組電壓、電流采用邊繞組電壓、電流采用發(fā)電機(jī)慣例發(fā)電機(jī)慣例定向定向 變壓器是次邊負(fù)荷的電源；變壓器是次邊負(fù)荷的電源；假定負(fù)荷從電源吸收正功率假定負(fù)荷從電源吸收正功率 。 ABC*a*bc2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器(1)(1)原邊繞組電壓與實(shí)際進(jìn)線電壓一致；原邊繞組電壓與實(shí)際進(jìn)線電壓一致；(2)(2)原、次邊對應(yīng)繞組相互平行；原、次邊對應(yīng)繞組相互平行；(3)(3)原、次邊每相繞組的同名端放在同一側(cè)原、次邊每相繞組的同名端放在同一側(cè); ; (4)(4)電流、電壓相量的下標(biāo)表

21、示其實(shí)際相別，電流、電壓相量的下標(biāo)表示其實(shí)際相別， 與繞組端子號無關(guān)；與繞組端子號無關(guān)； (5)(5)次邊繞組的端子次邊繞組的端子c c接鋼軌和地；接鋼軌和地；ABC*a*bc2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器3 3、三相牽引變壓器繞組的電流分布、三相牽引變壓器繞組的電流分布 為求解三相牽引變壓器繞組的電流，在展開圖上標(biāo)明其電壓為求解三相牽引變壓器繞組的電流，在展開圖上標(biāo)明其電壓 和電流的方向，并規(guī)格化定向。和電流的方向，并規(guī)格化定向。 在圖中，大寫下標(biāo)為一次側(cè)電氣在圖中，大寫下標(biāo)為一次側(cè)電氣量，量， 、 、 為二次側(cè)繞組為二次側(cè)繞組電流，電流， 和和 分別為供電臂電流。分別為供電

22、臂電流。caI& &bcI& &abI& &aI& &bI& &2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 假設(shè)兩供電臂負(fù)載相同且為感性，則供電臂分別滯后對應(yīng)電壓假設(shè)兩供電臂負(fù)載相同且為感性，則供電臂分別滯后對應(yīng)電壓角，角， 和和 之間的夾角為之間的夾角為 。120 aI& &bI& &bI& &2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 若電力系統(tǒng)三相電壓對稱且阻抗平衡，將電力系統(tǒng)的電源電若電力系統(tǒng)三相電壓對稱且阻抗平衡，將電力系統(tǒng)的電源電壓和短路阻抗、牽引

23、變壓器的壓和短路阻抗、牽引變壓器的繞組漏抗歸算到二次側(cè)繞組漏抗歸算到二次側(cè)，可得牽引，可得牽引變壓器的等效電路為。變壓器的等效電路為。2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 利用疊加原理求解，可以輕易得到二次側(cè)三相繞組電流利用疊加原理求解，可以輕易得到二次側(cè)三相繞組電流 、 、 與供電臂電流與供電臂電流 、 的關(guān)系：的關(guān)系：caI&bcI&abI&aI&bI&bcacabab21112311IIIII & & & & & &2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 以以 為基準(zhǔn)量為基準(zhǔn)量( )

24、,( ),因因 比比 滯后滯后 ，故，故 。因此，上式可轉(zhuǎn)化為：因此，上式可轉(zhuǎn)化為：aII&aI&bI& &120 j120beII o o& &j120j19.1bcj120-j139.1acabj120j120ab2e7e2111212e7e333111eeIIIIIII oooooooooooo& & & & & &aI& &2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器j120j19.1bcj120-j139.1acabj120j120ab2e7e2111212e7e3331

25、11eeIIIIIII oooooooooooo& & & & & &F臂繞組電流臂繞組電流 且且 ( (其中其中I I為供電臂電流為供電臂電流) )，故供電臂繞組，故供電臂繞組ca和和bc的電流比繞組的電流比繞組ab要大的多。要大的多。F工程上，習(xí)慣成工程上，習(xí)慣成供電臂繞組供電臂繞組ca和和bc為重負(fù)荷臂繞組，繞組為重負(fù)荷臂繞組，繞組ab為為輕負(fù)荷臂繞組。輕負(fù)荷臂繞組。cabc730.882IIII abcaca70.378III 2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器二、不對稱度和容量利用率計(jì)算二、不對稱度和容量利用率計(jì)算 1 1、

26、不對稱度不對稱度 思路：找到一次側(cè)三線電流與供電臂電流之間的數(shù)量關(guān)系。思路：找到一次側(cè)三線電流與供電臂電流之間的數(shù)量關(guān)系。 若忽略空載電流后，則若忽略空載電流后，則A、B、C 三相鐵芯柱的磁動勢平衡方三相鐵芯柱的磁動勢平衡方程為：程為：A1ca2B1ab2C1bc2000I WIWI WIWI WIW & & & & & & &式中，式中，W1、W2分別為一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)。分別為一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)。2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器A1ca2B1ab2C1bc2000I WIWI WIWI WIW & &

27、 & & & & &bcacabab21112311IIIII & & & & & &+caA2aBabb1TCbc21112311IIWIIIIWKII & & & & & & & & &2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器caA2aBabb1TCbc21112311IIWIIIIWKII & & & & & & & & &F在電力系統(tǒng)中，沒有零序分量的

28、產(chǎn)生，稱系統(tǒng)是平衡的。沒在電力系統(tǒng)中，沒有零序分量的產(chǎn)生，稱系統(tǒng)是平衡的。沒有負(fù)序分量的產(chǎn)生，稱系統(tǒng)是對稱的。有負(fù)序分量的產(chǎn)生，稱系統(tǒng)是對稱的。F分析上式可知分析上式可知，在供電臂有電流時(shí)，無論供電臂電流如何變，在供電臂有電流時(shí)，無論供電臂電流如何變化，總有化，總有 ，因此沒有零序電流產(chǎn)生，即三相因此沒有零序電流產(chǎn)生，即三相是平衡的。是平衡的。F 但三相但三相YN,d11變壓器的原邊不對稱，將有負(fù)序電流產(chǎn)生。變壓器的原邊不對稱，將有負(fù)序電流產(chǎn)生。ABC0III & & & &2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 21ABC22ABC0ABC1(aa)3

29、1(aa)31()3IIIIIIIIIIII &A1abT22jA2aba bTA01()3130IIIKIIII I eKI&q=+ =+-= AaBbTC21112311IIIIKI & & & & & &+2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器電流不對稱度為：電流不對稱度為： 2222aba baba b2TI1ababT13100%100%100%1()3III IIII IIKKIIIIIK 令令 ，則有：，則有： 顯然，不對稱度顯然，不對稱度banII 2I1100%1nnKn I50%, 100%)K 2.5

30、 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器2 2、容量利用率、容量利用率 三相牽引變壓器低壓側(cè)為三角形接法，設(shè)額定輸出電壓為三相牽引變壓器低壓側(cè)為三角形接法，設(shè)額定輸出電壓為UN ，線電流，線電流 IA = IB=IC=IN ，則變壓器的額定容量為：，則變壓器的額定容量為： 三相牽引變壓器三角形側(cè)只有兩個(gè)單相負(fù)荷，故其額定容三相牽引變壓器三角形側(cè)只有兩個(gè)單相負(fù)荷，故其額定容量還可以表示為：量還可以表示為： 注：注：IL為供電臂電流為供電臂電流)。 NN N3SU I N.outN.in100%SKS N.outN L2SU I 2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器 在正常情況下，三角形

31、接法中的線電流是相電流的在正常情況下，三角形接法中的線電流是相電流的 倍，倍，供電臂電流為線電流供電臂電流為線電流IL ，臂繞組電流是相電流，臂繞組電流是相電流Ip ，因此有，因此有 實(shí)際供電臂電流為臂繞組電流的實(shí)際供電臂電流為臂繞組電流的1.13倍，即供電臂電流只倍，即供電臂電流只有其額定電流的有其額定電流的0.655倍倍( )( )，因而變壓器的額定容量為，因而變壓器的額定容量為 因此額定容量利用率為因此額定容量利用率為3Lp3II 1.133NN N1.3175.6%3UKU IN.outN LNNN N220.6551.31SU IUIU I2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓

32、器三、總體評價(jià)三、總體評價(jià) 1 1、優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)F變壓器原邊采用變壓器原邊采用YN結(jié)線，中性點(diǎn)引出接地方式與高壓結(jié)線，中性點(diǎn)引出接地方式與高壓電網(wǎng)相適應(yīng)；電網(wǎng)相適應(yīng)；F結(jié)構(gòu)相對簡單，繞組可采取分級絕緣，造價(jià)較低；結(jié)構(gòu)相對簡單，繞組可采取分級絕緣，造價(jià)較低；F運(yùn)用技術(shù)成熟、供電安全、可靠性好；運(yùn)用技術(shù)成熟、供電安全、可靠性好；F變電所有三相電源不但所內(nèi)自用電可靠，且必要時(shí)還變電所有三相電源不但所內(nèi)自用電可靠，且必要時(shí)還可向地方負(fù)荷供電?？上虻胤截?fù)荷供電。2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器2、缺點(diǎn)、缺點(diǎn)F變壓器的容量不能充分利用，輸出容量只能達(dá)到其額定變壓器的容量不能充分利用，輸出容量只

33、能達(dá)到其額定容量的容量的 75.6%，引入溫度系數(shù)后，也只能達(dá)到，引入溫度系數(shù)后，也只能達(dá)到84%。F和單相結(jié)線變壓器相比，主接線比較復(fù)雜，設(shè)備多，占和單相結(jié)線變壓器相比，主接線比較復(fù)雜，設(shè)備多，占地面積大，投資大，而且維護(hù)檢修的工作量和費(fèi)用也相地面積大，投資大，而且維護(hù)檢修的工作量和費(fèi)用也相應(yīng)增加。應(yīng)增加。2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器四、環(huán)相連接四、環(huán)相連接 2.5 三相三相YNd11接線變壓器接線變壓器2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器一、三相一、三相- -兩相平衡牽引變壓器的引入兩相平衡牽引變壓器的引入 1 1、行業(yè)定義的差異、行業(yè)定義的差異F在電力系統(tǒng)中，對稱和

34、平衡是有根本區(qū)別的在電力系統(tǒng)中，對稱和平衡是有根本區(qū)別的：F平衡平衡 零序，即零序，即無零序分量稱為平衡無零序分量稱為平衡，否則為不平衡。，否則為不平衡。F對稱對稱 負(fù)序，即負(fù)序，即無負(fù)序分量稱為對稱無負(fù)序分量稱為對稱，否則為不對稱。，否則為不對稱。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器 分析：分析： 由于牽引變壓器在工作時(shí)由于牽引變壓器在工作時(shí)不會產(chǎn)生零序分量，但都產(chǎn)生不會產(chǎn)生零序分量，但都產(chǎn)生一定的負(fù)序分量，故從三相電力系統(tǒng)看，牽引負(fù)荷是平衡而一定的負(fù)序分量，故從三相電力系統(tǒng)看，牽引負(fù)荷是平衡而不對稱的。不對稱的。 在電氣化鐵道行業(yè)，由于不考慮在電氣化鐵道行業(yè)，由于不考慮“0 0序序”，

35、只考慮負(fù)序，只考慮負(fù)序，因此通常，因此通常將對稱變壓器稱為平衡變壓器，這一點(diǎn)是與電力將對稱變壓器稱為平衡變壓器，這一點(diǎn)是與電力系統(tǒng)有出入的。系統(tǒng)有出入的。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器2 2、斯科特牽引變壓器的由來、斯科特牽引變壓器的由來F負(fù)序的危害：會對電力系統(tǒng)中的變壓器、電動機(jī)、整流設(shè)負(fù)序的危害：會對電力系統(tǒng)中的變壓器、電動機(jī)、整流設(shè)備的工作產(chǎn)生負(fù)面影響。備的工作產(chǎn)生負(fù)面影響。F引出問題：消除或減弱牽引負(fù)荷的不對稱度。引出問題：消除或減弱牽引負(fù)荷的不對稱度。F具體做法：變電所換接相序具體做法：變電所換接相序+三相三相-兩相平衡變壓器兩相平衡變壓器2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引

36、變壓器F三相系統(tǒng)平衡條件：三相系統(tǒng)平衡條件：三相電氣相量大小相等且相位互差三相電氣相量大小相等且相位互差120度。度。F兩相系統(tǒng)平衡條件：兩相系統(tǒng)平衡條件：兩相電氣相量大小相等且相位相差兩相電氣相量大小相等且相位相差90度。度。F結(jié)論：若牽引變壓器原邊三相是對稱的、副邊兩相系統(tǒng)結(jié)論：若牽引變壓器原邊三相是對稱的、副邊兩相系統(tǒng)是對稱的，則其整個(gè)系統(tǒng)是對稱的。是對稱的，則其整個(gè)系統(tǒng)是對稱的。F斯科特牽引變壓器就是根據(jù)此原理而設(shè)計(jì)的。斯科特牽引變壓器就是根據(jù)此原理而設(shè)計(jì)的。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器一、一、Scott牽引變壓器的工作原理牽引變壓器的工作原理 下圖是斯科特下圖是斯科特Sc

37、ott變壓器的原理圖。變壓器的原理圖。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器FScott變壓器可看作兩個(gè)單相變壓器組合。變壓器可看作兩個(gè)單相變壓器組合。F一臺單相變壓器的原邊繞組兩端引出，分別接到三相系統(tǒng)的一臺單相變壓器的原邊繞組兩端引出，分別接到三相系統(tǒng)的B和和C相，稱為相，稱為M座變壓器。座變壓器。F另一單相變壓器的一次側(cè)繞組一端引出，接到三相系統(tǒng)另一單相變壓器的一次側(cè)繞組一端引出，接到三相系統(tǒng)A相，相，另一端到另一端到M座變壓器一次側(cè)座變壓器一次側(cè) 繞組的中點(diǎn)繞組的中點(diǎn)O，稱為，稱為T座變壓座變壓 器。器。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器F接線型式特點(diǎn)：接線型式特點(diǎn)：相位互差相

38、位互差120的三相對稱電壓的三相對稱電壓 兩個(gè)數(shù)值兩個(gè)數(shù)值相等、相位差為相等、相位差為90的兩相對稱電壓的兩相對稱電壓U2M 和和U2T，分別向兩個(gè)分別向兩個(gè)臂供電。臂供電。F當(dāng)兩臂負(fù)荷電流相等時(shí)，原邊三相電流相等。當(dāng)兩臂負(fù)荷電流相等時(shí)，原邊三相電流相等。F實(shí)際中，通常把兩臺單相變壓器繞組裝配在一個(gè)鐵芯上，安實(shí)際中，通常把兩臺單相變壓器繞組裝配在一個(gè)鐵芯上，安裝在一個(gè)油箱內(nèi)。裝在一個(gè)油箱內(nèi)。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器二、二、電壓和電流關(guān)系電壓和電流關(guān)系 1 1、電壓關(guān)系、電壓關(guān)系 下圖是斯科特變壓器一、二次側(cè)電壓關(guān)系。下圖是斯科特變壓器一、二次側(cè)電壓關(guān)系。 2.6 斯科特牽引變壓

39、器斯科特牽引變壓器F若電力系統(tǒng)三相電壓對稱，線電壓若電力系統(tǒng)三相電壓對稱，線電壓 、 、 構(gòu)成等邊構(gòu)成等邊三角形三角形ABC。FBC邊為電壓邊為電壓 （M座一次側(cè)繞組電壓）；座一次側(cè)繞組電壓）；F高高AO的電壓的電壓 （T座一次側(cè)繞組電壓），且座一次側(cè)繞組電壓），且F結(jié)論：結(jié)論：ABU&BCU&CAU&BC1MUU&AO1TUU&oj901T1M3e2UU&AOBC32UU&2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器FM座變壓器的變比：座變壓器的變比： FT座變壓器的變比座變壓器的變比 ：F結(jié)論：結(jié)論：F斯科特變壓器可將三相對稱電壓變換為兩

40、相對稱的電壓斯科特變壓器可將三相對稱電壓變換為兩相對稱的電壓 。F工程上，將工程上，將M座變壓器稱為座變壓器稱為底變壓器底變壓器，將，將T座變壓器分別稱座變壓器分別稱為為高變壓器高變壓器。 1M2WKW 1TM23322WKKWooj901Mj901T2T2MTM3e2e32UUUUKK&2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器2、電流關(guān)系、電流關(guān)系 假設(shè)兩供電臂功率因素相同，根據(jù)假設(shè)兩供電臂功率因素相同，根據(jù) ，可知，可知 選取選取 為基準(zhǔn)量，則有為基準(zhǔn)量，則有 ， 。 當(dāng)兩負(fù)荷臂電流相等時(shí)，則有當(dāng)兩負(fù)荷臂電流相等時(shí)，則有 。 根據(jù)根據(jù)KCL電流方程及變壓器的磁勢平衡方程，可得電流方

41、程及變壓器的磁勢平衡方程，可得 oj902T2M3e2UU&oj90TMeII &MI&MMII&TTjII&MTIIIABC11BC2 M1 A2 T02232IIIWWIIW IW IW I&2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器 再根據(jù)再根據(jù)M座變壓器的變比座變壓器的變比KM（ ），可得），可得原邊三相原邊三相電流與負(fù)荷電流電流與負(fù)荷電流的函數(shù)關(guān)系。的函數(shù)關(guān)系。 1M2WKW j90A-j130MBTMMM-j150Ce020j223-13-je3333-13-jeIIIIIKKKIooo& 結(jié)論：結(jié)論： 在在M、T兩供電臂負(fù)荷電

42、流大小相等、兩供電臂負(fù)荷電流大小相等、功率因數(shù)相等的條件下，功率因數(shù)相等的條件下，Scott牽引變壓牽引變壓器原邊對稱。器原邊對稱。2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器三、不平衡度三、不平衡度( (實(shí)為不對稱度實(shí)為不對稱度) )和容量利用率的計(jì)算和容量利用率的計(jì)算 1 1、不平衡度、不平衡度 21ABC22ABC0ABC1(aa)31(aa)31()3IIIIIIIIIIII&AMBTMC023-133 -1IIIIKI&j90A1MTMj90A2MTM01()31()30IIIeKIIIeKI&2.6 斯科特牽引變壓器斯科特牽引變壓器 不平衡度為：不平衡度為： 結(jié)論：當(dāng)供電臂電流相等時(shí)，斯科特變壓器的不對稱度為結(jié)論：當(dāng)供電臂電流相等時(shí)，斯科特變壓器的不對稱度為0。 2、容量利用率、容量利用率 變壓器額定輸出時(shí)，二次側(cè)兩供電臂電流相等：變壓器額定輸出時(shí)，二次側(cè)兩供電臂電流相等： 假設(shè)變壓器原邊電壓對稱，則有假設(shè)變壓器原邊電壓對稱，則有MT2MMTI1