CN106379200B - 一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统，牵引变压器TT的高压侧包括原绕组AX和原绕组BY，端子A1连接到三相电网的A相，端子X1与端子Y1相连后连接到B相，端子B1连接到C相；低压侧包括与AX耦合的副绕组ax1和ax2，以及与BY耦合的副绕组by1和by2；端子a1连接AT供电系统中的接触网T，端子x1与端子a2相连后连接到钢轨R，端子x2连接到AT供电系统中的负馈线F，同时还链接到端子y1与端子y2；同相补偿装置包括直流侧共用同一直流环节DC的变流器C1、C2、C3；端子C11和端子C21连接到端子x2，端子C12和端子C32连接端子a1；端子C22和端子C31连接到端子b2。本发明在满足补偿基本要求前提下有利于降低变流器容量，且具牵引网防融冰功能，系统可靠易实施。

Description

一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路领域，具体为一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统。

背景技术

单相系统所具有的结构简单、建设成本低、运用和维护方便等优点，决定了在电气化铁路普遍采用单相工频交流电为铁路机车供电。

但现有的高速和重载电气化铁路牵引供电系统依然存在不足，主要表现在：

（1）高速和重载运输要求机车受电弓平滑连续受流，而分相环节的存在，使受电弓上的电流时断时续，这大大影响了机车的运行速度。同时分相环节也是整个系统中最薄弱的环节之一。

（2）高速、重载运输都需要大容量供电，电气化铁路为满足国家标准中以负序为主的电能质量指标，原有单相供电系统中的无功补偿技术已无法满足要求。

理论上牵引变电所采用各种Vx牵引变压器均能实现同相供电，但以接线方式最为简单的单相变压器为基础配以适当的对称补偿装置来构造牵引变电所的组合式同相供电方案，可以实现牵引变电所接线方式和供电装置容量的最佳匹配。目前国内外高速和重载电气化铁路广泛采用自耦变压器（AT）供电方式，同时在牵引变电所内采用两台单相变压器构造成Vx接线方式。因此，构建Vx接线组合式同相供电系统可以更好适应既有线改造的需求，更好地发挥同相供电的技术优势。此外，同相供电系统已经在成昆线眉山牵引变电所和山西中南部铁路通道投入运行，验证了大功率变流设备具备良好的动态补偿能力。

发明内容

基于上述原因，本发明的目的在于提供一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统，针对AT供电系统实现同相供电，实现负序、谐波和无功的综合治理，主要用于交流电气化铁路牵引供电系统。技术方案如下：

一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统，包括Vx牵引变压器TT和同相补偿装置；Vx牵引变压器TT的高压侧包括原绕组AX和原绕组BY，原绕组AX的端子A1连接到三相电网的A相，原绕组AX的端子X1与原绕组BY的端子Y1相连后连接到B相，原绕组BY的端子B1连接到C相；Vx牵引变压器TT的低压侧包括与原绕组AX耦合的副绕组ax1和副绕组ax2，以及与原绕组BY耦合的副绕组by1和副绕组by2；副绕组ax1的端子a1连接AT供电系统中的接触网T，副绕组ax1的端子x1与副绕组ax2的端子a2相连后连接到钢轨R，副绕组ax2的端子x2连接到AT供电系统中的负馈线F，同时还链接到副绕组by1的端子y1与副绕组by2的端子y2；同相补偿装置包括直流侧共用同一直流环节DC的变流器C1、变流器C2、变流器C3；变流器C1的交流侧端子C11和变流器C2的交流侧端子C21同时连接到副绕组ax2的端子x2，变流器C1的交流侧端子C12和变流器C3的交流侧端子C32同时连接到副绕组ax1的端子a1；变流器C2的交流侧端子C22和变流器C3的交流侧端子C31同时连接到副绕组by2的端子b2。

进一步的，所述变流器C1交流侧工作电压为55kV，变流器C3交流侧工作电压是变流器C2交流侧工作电压的1.73倍，变流器C2和变流器C3交流侧电压向量垂直。

本发明的有益效果是：

1）本发明针对采用Vx接线Vx牵引变压器的AT牵引供电系统实现了同相供电，三相不平衡和无功指标满足国标要求，较现有同相供电系统方案更能充分利用既有设备；

2）本发明采用的系统方案可在满足补偿基本要求前提下有利于降低变流器容量；

3）本发明采用交直交变换系统，结构简单，控制易实现；

4）本发明可具备牵引网防融冰功能；

5）本发明系统可靠，易于实施。

附图说明

图1为本发明基于Vx牵引变压器的同相供电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统，包括Vx牵引变压器TT和同相补偿装置；Vx牵引变压器TT的高压侧包括原绕组AX和原绕组BY，原绕组AX的端子A1连接到三相电网的A相，原绕组AX的端子X1与原绕组BY的端子Y1相连后连接到B相，原绕组BY的端子B1连接到C相；Vx牵引变压器TT的低压侧包括与原绕组AX耦合的副绕组ax1和副绕组ax2，以及与原绕组BY耦合的副绕组by1和副绕组by2；副绕组ax1的端子a1连接AT供电系统中的接触网T，副绕组ax1的端子x1与副绕组ax2的端子a2相连后连接到钢轨R，副绕组ax2的端子x2连接到AT供电系统中的负馈线F，同时还链接到副绕组by1的端子y1与副绕组by2的端子y2；同相补偿装置包括直流侧共用同一直流环节DC的变流器C1、变流器C2、变流器C3；变流器C1的交流侧端子C11和变流器C2的交流侧端子C21同时连接到副绕组ax2的端子x2，变流器C1的交流侧端子C12和变流器C3的交流侧端子C32同时连接到副绕组ax1的端子a1；变流器C2的交流侧端子C22和变流器C3的交流侧端子C31同时连接到副绕组by2的端子b2。

当Vx接线牵引变压器牵引侧绕组ax1和ax2直接连接牵引母线时，绕组ax1和ax2向牵引母线直接提供牵引负荷所需大部分有功功率，再生制动工况下为吸收，剩余小部分有功功率由Vx接线牵引变压器牵引侧绕组by1和by2通过变流器C1、C2和C3提供，其中C2和C3各占50%，由C3提供的有功功率同时经过绕组ax1和ax2，此部分功率与绕组ax1和ax2直接提供的功率相比较小，不影响绕组ax1和ax2的容量。三相不平衡指标满足国家标准。

当Vx接线牵引变压器牵引侧绕组by1和by2直接连接牵引母线时，情况亦然。

当牵引负载为交直交型电力机车或动车组时，其功率因数接近1，此时可忽略无功功率。

当牵引负载为交直型电力机车时，为保证功率因数达到电力系统要求，变流器C1需要补偿一定容量无功功率，使电力系统侧功率因数满足标准。

当需要进行牵引网防融冰时，由变流器C1产生相应大小的防融冰电流。

本实施例的变流器C2和C3容量相同，变流器C1交流侧工作电压为55kV，变流器C3交流侧工作电压是变流器C2交流侧工作电压的1.73倍，变流器C2和变流器C3交流侧电压向量垂直。变流器C2和变流器C3共同与变流器C1组成交直交同相转换环节。变流器C2和变流器C3共同向直流环节DC传递有功电能，变流器C1由直流环节DC传递有功电能，有功电能经变流器C1输向牵引网，将异相电流转换为同相电流。对功率因数较低牵引负荷变流器C1可同时进行无功补偿，以使功率因数达到电力系统要求。变流器C1、C2和C3容量以满足电能质量国家标准为最低要求设置。该装置便于用于Vx接线牵引变电所的同相供电改造，结构也相对简单，系统可靠，便于实施。

Claims (2)

1.一种基于Vx牵引变压器的同相供电系统，其特征在于，包括Vx牵引变压器TT和同相补偿装置；Vx牵引变压器TT的高压侧包括原绕组AX和原绕组BY，原绕组AX的端子A1连接到三相电网的A相，原绕组AX的端子X1与原绕组BY的端子Y1相连后连接到B相，原绕组BY的端子B1连接到C相；Vx牵引变压器TT的低压侧包括与原绕组AX耦合的副绕组ax1和副绕组ax2，以及与原绕组BY耦合的副绕组by1和副绕组by2；副绕组ax1的端子a1连接AT供电系统中的接触网T，副绕组ax1的端子x1与副绕组ax2的端子a2相连后连接到钢轨R，副绕组ax2的端子x2连接到AT供电系统中的负馈线F，同时还链接到副绕组by1的端子y1与副绕组by2的端子y2；同相补偿装置包括直流侧共用同一直流环节DC的变流器C1、变流器C2、变流器C3；变流器C1的交流侧端子C11和变流器C2的交流侧端子C21同时连接到副绕组ax2的端子x2，变流器C1的交流侧端子C12和变流器C3的交流侧端子C32同时连接到副绕组ax1的端子a1；变流器C2的交流侧端子C22和变流器C3的交流侧端子C31同时连接到副绕组by2的端子b2和副绕组by1的端子b1。

2.根据权利要求1所述的基于Vx牵引变压器的同相供电系统，其特征在于，所述变流器C1交流侧工作电压为55kV，变流器C3交流侧工作电压是变流器C2交流侧工作电压的1.73倍，变流器C2和变流器C3交流侧电压向量垂直。