CN108682541A - 一种牵引变压器 - Google Patents

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解绍锋
苏鹏
郭锴
李书谦
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Abstract

本发明提供了一种牵引变压器，属于交流电气化铁路供电技术领域。包括中间铁芯Y，两侧铁芯X1和铁芯X2以及两相绕组，两相绕组分别布置在两侧的铁芯X1和铁芯X2上，三相铁芯位于中间的铁芯柱Y有效截面积大于两侧铁芯柱X1和铁芯X2的有效截面积，具体比例按照磁通在三相铁芯的不同磁路的分配和叠加关系确定；两相绕组分别布置在中间铁芯两侧的铁芯上，两相绕组的四个端子在牵引变压器内部相互独立，两相绕组原边接入三相电力系统的同一线电压，牵引变压器工作在并联单相接线方式，此时其次边两个牵引端口的电压幅值、相位均相同，分别对两个独立供电臂a和供电臂b的牵引负荷供电。

Description

一种牵引变压器
技术领域
本发明属于交流电气化铁路供电技术领域。
背景技术
随着铁路运营的发展，为适应变化的运营需求，需要对既有线路进行一定的改造和升级。在改造过程中，不可避免地涉及对牵引变电所相关设施的更换和调整，这也成为影响牵引供电系统运行状态的因素之一。在对既有牵引变电所进行改造的同时，如何保证既有线路的正常运行，在充分利用原有的设备的基础上，减少改造工作量，对于提高牵引供电系统运行的经济性具有重要的意义。
作为牵引供电系统中承担电能变换的主要部分，牵引变压器的状态直接影响牵引供电系统的运行。目前广泛应用的Vv接线牵引变压器，变压器制造时，三个铁芯柱截面积相同。在实际应用中，Vv接线牵引变压器原边接入电力系统的不同线电压，即原边引出的三个接线柱分别与电力系统的A、B、C三相连接，次边两个端口输出两个不同的线电压，分别对两相独立的牵引负荷供电。
当线路运量增长，需要对变压器进行扩容改造时，通常采用更换更大容量变压器方式方法，但经济性并非最佳。能够利用既有变压器进行扩容改造是最佳方案。如能将Vv接线变压器两个单相绕组并联连接作为单相变压器使用可提高变压器容量利用率，具有较好经济性。但是由于目前既有Vv接线牵引变压器设计时三相铁芯未考虑这种工作状态，铁芯磁通可能发生饱和，变压器不能正常工作，因此既有Vv接线牵引变压器不支持将两个单相绕组并联连接运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种牵引变压器，它能有效地解决牵引变压器在额定容量不变前提下，提高系统供电能力的问题。
本发明解决上述技术问题，所采用的技术方案为：一
一种牵引变压器：包括中间铁芯Y，两侧铁芯X1、和铁芯X2以及两相绕组，两相绕组分别布置在两侧的铁芯X1和铁芯X2上，三相铁芯位于中间的铁芯柱Y有效截面积大于两侧铁芯柱X1和铁芯X2的有效截面积，两相绕组的四个端子在变压器内部相互独立，两相绕组原边接入三相电力系统的同一线电压，牵引变压器工作在并联单相接线方式，此时，牵引变压器次边两个牵引端口的电压幅值、相位均相同，分别对两个独立的供电臂a和供电臂b的牵引负荷供电。
所述中间的铁芯柱Y有效截面积的具体比例按照磁通在三相铁芯的不同磁路的分配和叠加关系确定。本发明的工作原理是：
当牵引变压器原边两相绕组接入电力系统的相同线电压时，牵引变压器工作在并联单相运行状态，此时牵引变压器铁芯磁场分布与Vv接线牵引变压器运行状态不同，主要体现在铁芯柱中流过的磁通量的大小有所区别。由于磁通的叠加作用，中间相铁芯柱通过的磁通大于Vv接线牵引变压器运行状态时通过中间相铁芯柱的磁通，铁芯可能出现饱和现象，导致变压器不能正常工作。
故可根据牵引变压器工作在并联单相运行状态时，磁通在在三相铁芯的不同磁路的分配关系以及叠加结果，确定中间相铁芯柱的有效截面积，为增大的磁通提供足够的通路，避免铁芯出现磁饱和现象。同时只需增大一相铁芯柱的有效截面积，对于独立制造的铁芯柱影响不大，与选择有效截面积更大的三相铁芯相比，具有较好经济性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明可以工作在两种状态，Vv接线和并联单相接线，既可满足铁路常规需求，也可在运量增长情况下需要扩容改造时保持变压器额定容量不变前提下，提高系统供电能力，保证电气化铁路线路的正常运行。
二、本发明在运量增长情况下需要扩容改造时可以充分利用设备，在完成既有功能的同时不产生额外的费用，经济性好。
三、本发明可在既有技术基础上进行，不会提高工艺上的难度。
四、本发明应用在新线建设，可为后续供电系统扩容改造提供了一种可行的解决方案。
附图说明
图1是本发明铁芯中磁通分布示意图。
图2是本发明铁芯截面示意图。
图3是本发明工作在并联单相运行状态时的外部接线示意图。
具体实施方式
实施例下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1示出，本发明的一种具体实施方式为：一种电气化铁路牵引变压器，包括中间铁芯、两侧铁芯X1和铁芯X2、以及两相绕组，三相铁芯位于中间的铁芯柱Y有效截面积大于两侧铁芯柱X1和铁芯X2的有效截面积，具体比例按照磁通在三相铁芯的不同磁路的分配和叠加关系确定；两相绕组分别布置在中间铁芯两侧的铁芯上，两相绕组的四个端子在变压器内部相互独立。两相绕组原边接入三相电力系统的同一线电压，牵引变压器工作在并联单相接线方式，此时，牵引变压器次边两个牵引端口的电压幅值、相位均相同，分别对两个独立供电臂a和供电臂b的牵引负荷供电。
图2为三相铁芯截面示意图。三相铁芯其中间的铁芯柱有效截面积大于两侧铁芯柱的有效截面积。
图3是本发明实施例的牵引变压器工作状态。牵引变压器原边两相绕组接入电力系统的同一线电压，此时牵引变压器工作在并联单相运行状态，如图3所示。图中A、B、C分别代表牵引变电所接入的电力系统的三相进线，a和b分别为两个供电臂，牵引变压器两个牵引端口分别接供电臂a和供电臂b，为两路独立的牵引负荷供电。

Claims (2)

1.一种牵引变压器：包括中间铁芯Y，两侧铁芯X1、和铁芯X2以及两相绕组，两相绕组分别布置在两侧的铁芯X1和铁芯X2上，其特征在于：三相铁芯位于中间的铁芯柱Y有效截面积大于两侧铁芯柱X1和铁芯X2的有效截面积，两相绕组的四个端子在变压器内部相互独立，两相绕组原边接入三相电力系统的同一线电压，牵引变压器工作在并联单相接线方式，此时，牵引变压器次边两个牵引端口的电压幅值、相位均相同，分别对两个独立的供电臂a和供电臂b的牵引负荷供电。
2.根据权利要求1所述的一种牵引变压器，其特征在于:所述中间的铁芯柱Y有效截面积的具体比例按照磁通在三相铁芯的不同磁路的分配和叠加关系确定。
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