交流牵引变电所可分为低频交流及工频交流两种类型。
交流牵引变电所
电气化铁路采用的电流制式设施。
- 英文名称
- alternating current traction substation
- 所属学科
- 电气工程
低频交流牵引变电所具有降压和变频两种功能,主要设备有降压变压器及变频设备。
电力系统的三相工频交流电,经降压并将工频变换成赫或
赫,供电力机车或电动车组使用。这种牵引变电所在西欧一些国家(德国、瑞士、瑞典等)得到采用。工频交流牵引变电所的主要功能是降压,主要设备是降压变压器,常称主变压器。
按照主变压器接线方式的不同,工频交流牵引变电所分为单相牵引变电所、三相牵引变电所及三相—两相牵引变电所。
主变压器采用特殊设计的全绝缘单相变压器,一般每个变电所设两台。单相牵引变电所见图1,主变压器一次绕组接入系统的两相,二次绕组一端接接触网,另一端接钢轨。由于两台主变压器接法完全相同,所以这种牵引变电所又称为全并联接线牵引变电所。单相牵引变电所的主要特点:结构简单,维修方便;主变压器容量利用充分;负序电流较大,负序电流系数,不能提供三相电源。这种变电所适用于能提供可靠三相电力电源的地区。
T 接触网 R 钢轨;IA、IBA、B相电流;IA1、IB1、IC1A、B、C相正序电流;IA2、IB2、IC2A、B、C相负序电流
图1 单相牵引变电所
三相牵引变电所(图2)主变压器采用三相变压器,接线方式为Yd11。每个变电所设2台。其一次绕组接入电力系统的三相,二次绕组两个端子分别接不同分段的接触网,另一端子接钢轨。三相牵引变电所的主要特点:主变压器为普通三相电力变压器,能提供可靠的三相电源供变电所自用;负序电流较小,负序电流系数;三相绕组电流分配不匀,容量利用不够充分。
V接线牵引变电所属三相牵引变电所(图3),两台主变压器的一、二次绕组均连成V形,一次侧接入系统的三相,二次侧两端分别接入不同的接触网分段,公共端接钢轨。V接线牵引变电所的主要特点:负序电流较小,负序电流系数;主变压器容量利用比较充分;能提供三相电源供变电所自用;但一台主变压器停电时,三相电源即告中断,因而工作可靠性差,而且此时一台主变压器需实行跨相供电,要进行倒闸作业,操作比较麻烦。
主变压器能实现一次侧三相、二次侧两相负荷对称变换的牵引变电所。能实现这种变换的变压器接线方式很多,主要有斯科特(Scott)接线及伍德桥(或伍德布里奇)(Woodbridge)接线。
三相-两相牵引变电所的显著特点是能改善牵引变电所三相电流的平衡条件。在AT供电区段,由于馈电臂长,负荷大,负序电流影响比较突出,因而,这种变电所得到广泛采用。
见图4,变压器一次绕组接成T形,接入系统的三相;二次绕组为两个单相绕组,分别向不同的接触网分段供电。一次绕组匝数为
、
为
;二次绕组匝数均为
。当馈电臂电流
时,则
,相位关系如图4(c)所示。可见,此时一次侧三相负荷实现了平衡。
见图5。变压器一次为对称三相星形接线,其中性点可抽出接地;二次有两个三角形绕组背对背接成菱形,菱形的两轴分别供给牵引变电所的两个供电臂,由于两轴的电压不等,因此需在短轴上增设一台单相自耦变压器,将电压升至与长轴相等。与斯科特接线变压器相比,伍德桥接线变压器由于高压侧中性点可抽出接地,其绝缘可按半绝缘设计,而斯科特接线变压器一次绕组无法抽出中性点,其绝缘必须按全绝缘考虑。