CN1367100A

CN1367100A - 牵引供电装置

Info

Publication number: CN1367100A
Application number: CN 01101500
Authority: CN
Inventors: 郭宝库
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-20
Filing date: 2001-01-20
Publication date: 2002-09-04

Abstract

本发明是将工业三相电力系统变换为二相电力系统,变压器的原边线圈是星形(Y)接线,采用三柱式等截面铁芯,次边线圈接线中含有一个三角形,并在较低电压的三角形设置可调整的电容,进行无功功率补偿,部分吸收高次谐波;理想状态达到负序电流为零,设备利用率达到100%,功率因数达到0.9以上,高次谐波能大幅度消减。

Description

牵引供电装置

本发明涉及一种电气化铁路的牵引供电装置。

由整流型电力机车为动力的电气化铁路，功率因数一般为0.8，谐波丰富，其中三次谐波含量达基波的30％；由工业三相电力系统供电给二相牵引负荷，采用星/三角(YND)接线变压器，造成三相电力系统不平衡，负序电流致少达50％，变压器材料利用率仅75％，既浪费材料又恶化电网运行，并给牵引供电企业造成经济损失。

本发明的目的是提供一种牵引供电装置，它既能达到三相变二相的平衡变换，理想状态负序电流为零；又能部分补偿无功功率，使平均功率因数达到0.9以上，在较低的电压级进行无功功率补偿，可以实现分级补偿或自动跟踪补偿，补偿成本将大幅度降低；还能吸收部分谐波，以减少对电力系统的影响，提高牵引供电企业经济效益。

本发明是变压器接线和电容器、电抗器配置的发明。

本发明的目的是这样实现的：

由图1所示的平衡变压器的原边线圈(A1、B1、C1)是星形(Y)接线(O端可以接地)；由端子(A、B、C)接入工业三相电力系统。铁心采用等截面三柱式；次边由线圈(a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3)组成。

各线圈的匝数有如下关系：

a2＝b2＝c2

b 3 = b 4 = \frac{{(\sqrt{3} - 1)}^{*} (a 2 + a 3)}{2}

线圈(b2、B1)间折算的等效阻抗(漏抗)与线圈(a2、A1)间折算的等效阻抗(漏抗)之比用Z表示：

Z = \frac{a 2}{(a 2 + a 3)} * \frac{6}{3 - \sqrt{3}} - 2

二相引出端(D、E)与接地端(O′)间的二向量电压(EO′、DO′)是幅值相等，相位差为90度电角度。

线圈(b2)与线圈(b3)的连接点(F)，线圈(b3)与线圈(b4)的连接点(G)，由接点(F、G、O′)经断路器(DL)接入补偿电容器组合(Ra、Rb、Rc)。电容器组合(Ra)、电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)连接成星形(Y)接线。

图4所示为电容器组合(Ra)的二个支路，其他电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)与此相同。

电容器组合(Ra)由电容器组(Ca1、Ca2)、电抗器(Ka1)、放电线圈(Fa1)、电压差测量元件(Ya1)组成，由电容器组(Ca1、Ca2)接引放电线圈(Fa1)，放电线圈(Fa1)的二个二次线圈接电压差测量元件(Ya1)，当放电线圈(Fa1)的二个二次线圈电压差达到预定值时，断路器(DLa1)跳开；

电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)与电容器组合(Ra)相同；

电容器组合(Ra)中，电抗器(Ka1)的感抗与线圈(a3，b3)的串联电抗及线圈(a2)的并联电抗的感抗当量值，与电容器组(Ca1、Ca2)串联后的电抗值，对某次谐波在临近谐振点为感性值，对电网基波为容性值。

电容器组合(Rb)中，电抗器(Kb1)的感抗与线圈(a3，b3，c3，b4)的串联电抗及线圈(a2，c2)的串联电抗的感抗当量值，与电容器组(Cb1、Cb2)串联后的电抗值，对某次谐波在临近谐振点为感性值，对电网基波为容性值。

电容器组合(Rc)中，电抗器(Kc)的感抗与线圈(c3，b4)的串联电抗及线圈(c2)的并联电抗的感抗当量值，与电容器组(Cc1、Cc2)串联后的电抗值，对某次谐波在临近谐振点为感性值，对电网基波为容性值；

当吸收三次谐波为目的时，基波的感抗当量值与串联电容值之比约为0.12至0.13；

电容器组合(Ra)、电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)，每一组合可以有多个支路并联，每个支路所吸收的谐波次数可以不相同；

图2是电容器组合(Ra)、电容器组合(Rc)连接成“V”形接线。

图3是电容器组合(Ra)、电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)连接成三角形接线。

本发明的牵引供电装置与既有技术相比，二引出端(D，E)有幅值相等的负荷电流时，由引入端(A、B、C)的三相系统电流是平衡的，即幅值相等，相位差120度电角度，无零序电流，无负序电流。

当二引出端(D、E)有幅值相差50％的负荷电流时，本发明的牵引供电装置，由引入端(A、B、C)的三相系统电流比星/三角(YND)接线变压器，在二牵引电流相同的状态，原边负序电流减少24％，也就是说在相同的牵引电流条件下，减少了对电力系统运行带来的不利影响。可以减少电力系统的容量，提高设备的利用率24％，降低变压器容量一个等级，达到节省能源的目的。

由端子(O′、F、G)端引出的三相系统，对牵引负荷的无功功率进行静态或动态补偿，并吸收高次谐波，减少整流型机车带来的危害。

次边三角形引出端的电压值，当采用标准电压级时(例10kv)，可使用成套设备。在较低电压级进行无功功率补偿，比在牵引侧进行补偿，可以实现分级补偿或自动跟踪补偿，补偿容量减少，补偿成本将大幅度降低。

图面说明：

图1是平衡变压器与电容器组合(Ra、Rb、Rc)连接成星形(Y)接线的主接线图

A1、B1、C1-原边线圈；

A、B、C-原边线圈端子；

a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3-次边线圈；

a2、b2、c2-组成三角形；

F、G、O′-次边电压引出端子；

O′-接地端子；

DL-三相断路器；

O-接地端子；

Ra、Rb、Rc-电容器组合；

图2是平衡变压器与电容器组合(Ra、Rc)连接成“V”形接线的主接线图，符号与图1中相同。

图3是平衡变压器与电容器组合(Ra、Rb、Rc)连接成三角形接线的主接线图，符号与图1中相同。

图4是电容器组合(Ra)二个支路的内部详图

DLa1-断路器a相的1支路；

DLa2-断路器a相的2支路；

Ca1、Ca2-a相1支路电容器组；

Ca3、Ca4-a相2支路电容器组；

Fa1-a相1支路放电线圈；

Fa2-a相2支路放电线圈；

Ya1-a相1支路电压差测量元件；

Ya2-a相2支路电压差测量元件；

本发明的牵引供电装置，适用于做电气化铁道吸流变压器或直接供电方式的牵引供电装置。平衡变压器的原边线圈(A1、B1、C1)由端子(A、B、C)接入工业三相电力系统(例如110KV)，端子(O)根据电力系统要求接地，适合大接地电流系统的要求。二相引出端(D，E)与接地端(O′)，向上、下行牵引网供电。

由端子(O′、F、G)端引出的电容器组合(Ra、Rb、Rc)，对牵引负荷的无功功率进行静态或动态补偿，并吸收高次谐波。

Claims

1.一种牵引供电装置，由平衡变压器和补偿电容器组合组成，牵引变压器的原边线圈(A1、B1、C1)是星形(Y)接线(O端可以接地)，由端子(A、B、C)接入工业三相电力系统；铁芯采用等截面三柱式；特征在于：该变压器的次边由线圈(a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3)组成；

各线圈的匝数有如下关系：

a2＝b2＝c2

b 3 = b 4 = \frac{{(\sqrt{3} - 1)}^{*} (a 2 + a 3)}{2}

Z = \frac{a 2}{(a 2 + a 3)} * \frac{6}{3 - \sqrt{3}} - 2

二相引出端(D、E)与接地端(O′)间的二向量电压(EO′、DO′)是幅值相等，相位差为90度电角度；

线圈(b2)与线圈(b3)的连接点(F)，线圈(b3)与线圈(b4)的连接点(G)，由接点(F、G、O′)经断路器(DL)接入补偿电容器组合(Ra、Rb、Rc)；

电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)与电容器组合(Ra)相同；

电容器组合(Ra)中，电抗器(Ka1)的感抗与线圈(a3，b3)的串联电抗及线圈(a2)的并联电抗的感抗当量值，与电容器组(Ca1、Ca2)串联后的电抗值，对某次谐波在临近谐振点为感性值，对电网基波为容性值；

电容器组合(Rb)中电抗器(Kb1)的感抗与线圈(a3，b3，c3，b4)的串联电抗及线圈(a2，c2)的串联电抗的感抗当量值，与电容器组(Cb1、Cb2)串联后的电电抗值，对某次谐波在临近谐振点为感性值，对电网基波为容性值；

电容器组合(Rc)与电容器组合(Ra)相同；

电容器组合(Ra)、电容器组合(Rb)、电容器组合(Rc)可以连接成“V”形接线，也可以连接成三角形接线或星形(Y)接线。