CN110517873B - 一种牵引-补偿变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种牵引‑补偿变压器，属于电气化铁路牵引供电技术领域，包括两个并列单相铁芯一、单相铁芯二及其绕组。拓扑结构之一，单相铁芯一上绕制第一原边绕组和第一次边绕组和第二次边绕组，单相铁芯二上绕制第二原边绕组和第三次边绕组；其中，第一原边绕组的中点抽头与第二原边绕组的D端子相连接，第三次边绕组的中点抽头与第二次边绕组的b端子相连接；拓扑结构之二，单相铁芯一上绕制第一原边绕组AB和第一次边绕组，在单相铁芯二上绕制第二原边绕组和第二次边绕组，其中，第一原边绕组的中点抽头与第二原边绕组的D端子相连接，从第一次边绕组抽出端子b与第二次边绕组的中点抽头相连。

Description

一种牵引-补偿变压器
技术领域
本发明涉及交流电气化铁路牵引供电技术领域。
背景技术
中国高速铁路的飞速发展，进一步体现了中国现有交流电气化铁路工频单相供电制式的优越性。单相工频制式供电要求在分相分区处设置电分相，为降低牵引负荷对电力系统不平衡的影响，通常采用轮换相序、分相分区供电的方案。实践和理论表明电分相是牵引供电系统中最薄弱的环节，列车在通过电分相时可能会产生操作过电压、列车掉分相等问题，为提高运输质量、保证运行可靠性、减少列车掉分相、提高列车再生制动能量利用率等问题，宜尽量减少电分相数量。
既有过分相技术主要分为地面自动过分相技术及车载自动过分相技术，但是实际运营中发生多次过电压现象，给电气化铁路铁路的安全运营带了严重影响和隐患，并且供电断点仍然存在。消除电分相不良影响的根本措施是减少或取消电分相。西南交通大学教授首次提出了同相供电概念，并带领科研团队进行了大量卓有成效的研究，形成了完整的同相供电系统理论及工程化技术。采用同相供电技术可取消变电所出口处的电分相，采用新型双边供电技术取消分区所处电分相，实现全线无分相贯通供电，可消除电分相带来的不良影响。其中，双边供电一直以来被苏联广泛采用，双边供电存在穿越功率(均衡电流)、保护配合、电能计费等问题，这些问题可利用较低的成本在技术上解决，但困难在于电力部门是否接受。
相较于组合式同相供电技术采用基于有源有功潮流实现负序和无功的综合补偿，通过有源无功潮流亦可实现负序和无功的综合补偿，基于此，提出一种适用于通过有源无功潮流实现负序和无功的综合补偿的牵引-补偿变压器，牵引供电与无功补偿共用一台变压器，有利于节约安装场地。
发明内容
本发明目的是提供一种牵引-补偿变压器，它能有效地解决交流电气化铁路牵引供电与无功补偿共用一台变压器时对公共连接点处三相电压不平衡的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案具体如下：
一种牵引-补偿变压器，包括两个并列的单相铁芯一、单相铁芯二及其绕组和两种拓扑结构，拓扑结构之一，单相铁芯一上绕有第一原边绕组AB以及第一次边绕组a1b1和第二次边绕组ab，单相铁芯二上绕有第二原边绕组CD和第三次边绕组cd；其中，第一原边绕组AB的中点抽头与第二原边绕组的D端子相连接，第三次边绕组cd的中点抽头与第二次边绕组ab的b端子相连接；拓扑结构之二，单相铁芯一上绕有第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1，单相铁芯二上绕有第二原边绕组CD和第二次边绕组cd，其中，第一原边绕组AB的中点抽头与第二原边绕组的D端子相连接，第一次边绕组a1b1的抽出端子b与第二次边绕组的中点抽头相连。
所述拓扑结构之一，第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地；若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；第二次边绕组ab、第三次边绕组cd以及相对应的原边绕组构成补偿变压器。所述第一原边绕组AB的匝数m与第二原边绕组CD的匝数n之间的关系为：第二次边绕组ab的匝数m′与第三次边绕组cd的匝数n′之间的关系为：n′＝2m′。
所述拓扑结构之二，当第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地；若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；所述第一次边绕组的抽头部分，即绕组a1b、第二次边绕组cd以及相对应的原边绕组构成补偿变压器。所述第一原边绕组AB的匝数m与第二原边绕组CD的匝数n之间的关系为：第一次边绕组抽头部分绕组a1b的匝数m1′与第二次边绕组cd的匝数n′之间的关系为：n′＝2m1′。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、该技术方案适用于各种功率因数机车情形下的负序治理；
二、该技术方案能够实现负序和无功的综合补偿；
三、牵引变压器与补偿变压器可以共箱制造，节约占地面积；
四、本发明结果简单，技术可靠，性能优越，便于实施。
附图说明
图1是本发明的牵引-补偿变压器拓扑结构之一示意图。
图2是本发明的牵引-补偿变压器拓扑结构之二示意图。
具体实施方式
为了更好理解本发明的创造思想，在此分别就牵引-补偿变压器的拓扑机构之一和拓扑结构之二说明本发明的工作原理：
拓扑结构之一，所述第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电，第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地，若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；第二次边绕组ab、第三次边绕组cd以及相应的原边绕组构成补偿变压器；当负荷接于AB相时，端口AB与端口CD形成90o夹角；端口ac和端口ad分别与端口ab形成45o夹角；通过在端口ac、端口ad或者在端口ac、端口ad、端口ab增加SVG无功补偿单元，可以实现无功与负序的综合补偿。
拓扑结构之二，所述第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电，所述拓扑结构之二，当第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一端子接至接触线，另一端子接地，若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一端子接至接触线，另一端子接至负馈线；所述第一次边绕组抽头部分绕组a1b、第二次边绕组cd以及相应的原边绕组构成补偿变压器；当负荷接于AB相时，端口AB与端口CD形成90o夹角；端口a1c和端口a1d分别与端口a1b形成45o夹角。通过在端口a1c、端口a1d或者在端口a1c、端口a1d、端口a1b增加SVG无功补偿单元，可以实现无功与负序的综合补偿。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了拓扑结构之一示意图，所述第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地，若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；第二次边绕组ab、第三次边绕组cd以及相应的原边绕组构成补偿变压器；当负荷接于AB相时，端口AB与端口CD形成90o夹角；端口ac和端口ad分别与端口ab形成45o夹角；通过在端口ac、端口ad或者在端口ac、adad、端口ab增加SVG无功补偿单元，可以实现无功与负序的综合补偿；图1中·、*、△分别表示变压器绕组的同名端。
所述第一原边绕组AB的匝数m与第二原边绕组CD的匝数n之间的关系为：第一次边绕组ab的匝数m′与第三次边绕组cd的匝数n′之间的关系为：n′＝2m′。
实施例二
如图2所示，本发明实施例提供了拓扑结构之二示意图，所述第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电，所述拓扑结构之二，当第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地，若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；所述第一次边绕组抽头部分绕组a1b、第二次边绕组cd以及相应的原边绕组构成补偿变压器；当负荷接于AB相时，端口AB与端口CD形成90o夹角；端口a1c和端口a1d分别与端口a1b形成45o夹角。通过在端口a1c、端口a1d或者在端口a1c、端口a1d、端口a1b增加SVG无功补偿单元，可以实现无功与负序的综合补偿；当负荷接于AB相时，端口AB与端口CD形成90o夹角；端口a1c和端口a1d分别与端口a1b形成45o夹角。通过在a1c、端口a1d或者在端口a1c、端口a1d、端口a1b增加SVG无功补偿单元，可以实现无功与负序的综合补偿；图2中·、*、△分别表示变压器绕组的同名端。
所述第一原边绕组AB的匝数m与第二原边绕组CD的匝数n之间的关系为：第一次边绕组抽头部分绕组a1b的匝数m1′与第二次边绕组cd的匝数n′之间的关系为：
n′＝2m1′。

Claims (5)

1.一种牵引-补偿变压器，包括两个并列的单相铁芯一(1)、单相铁芯二(2)及其绕组和两种拓扑结构，其特征在于：拓扑结构之一，单相铁芯一(1)上绕有第一原边绕组AB以及第一次边绕组a1b1和第二次边绕组ab，单相铁芯二(2)上绕有第二原边绕组CD和第三次边绕组cd；其中，第一原边绕组AB的中点抽头与第二原边绕组的D端子相连接，第三次边绕组cd的中点抽头与第二次边绕组ab的b端子相连接；拓扑结构之二，单相铁芯一(1)上绕有第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1，单相铁芯二(2)上绕有第二原边绕组CD和第二次边绕组cd，其中，第一原边绕组AB的中点抽头与第二原边绕组的D端子相连接，第一次边绕组a1b1的抽出端子b与第二次边绕组的中点抽头相连。
2.根据权利要求1所述的一种牵引-补偿变压器，其特征在于：所述拓扑结构之一，第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地；若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；第二次边绕组ab、第三次边绕组cd以及相对应的原边绕组构成补偿变压器。
3.根据权利要求1所述的一种牵引-补偿变压器，其特征在于：所述拓扑结构之二，当第一原边绕组AB和第一次边绕组a1b1用于牵引供电时，若牵引网供电方式为直供方式或者带回流线的直供方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接地；若牵引网供电方式为AT供电方式，第一次边绕组a1b1的一个端子接至接触线，另一个端子接至负馈线；所述第一次边绕组的抽头部分，即绕组a1b、第二次边绕组cd以及相对应的原边绕组构成补偿变压器。
4.根据权利要求1所述的一种牵引-补偿变压器，其特征在于：所述拓扑结构之一，所述第一原边绕组AB的匝数m与第二原边绕组CD的匝数n之间的关系为：第二次边绕组ab的匝数m′与第三次边绕组cd的匝数n′之间的关系为：n′＝2m′。
5.根据权利要求1所述的一种牵引-补偿变压器，其特征在于：所述拓扑结构之二，所述第一原边绕组AB的匝数m与第二原边绕组CD的匝数n之间的关系为：第一次边绕组抽头部分绕组a1b的匝数m′1与第二次边绕组cd的匝数n′之间的关系为：n′＝2m′1。
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