[实用新型]交叉互补式高铁牵引变压器

说明书

本实用新型涉及交叉互补式高铁牵引变压器，包括平面三柱铁芯；平面三柱铁芯包括A/B/C相芯柱，A相芯柱上套装一次线圈A1、二次线圈c3/a1；B相芯柱上套装一次线圈B1、二次线圈c2/a2；C相芯柱套装一次线圈C1、二次线圈a3/c1；一次线圈A1/B1/C1首尾依次相连形成一次侧绕组；二次线圈c3/c2/c1串联成为二次侧绕组的c相；二次线圈a3/a2/a1串联成为二次侧绕组的a相；二次线圈a3/c3的尾头连接引出作为a相和c相负载的电源的公共输入端并接地；二次线圈a2/a3/c2/c3的绕制方向与一次线圈A1/B1/C1、二次线圈a1/c1的绕制方向相反。本实用新型结构简单、用途广泛。

技术领域

本实用新型涉及牵引变压器领域，特别涉及交叉互补式高铁牵引变压器。

背景技术

众所周知，电力系统必须尽力保证三相供电的对称运行，但是在高速发展的高铁系统中，牵引机车都是采用以受电弓引入单相工频交流电作为电源，上、下行两组机车的单相或两相功率均可大至数千千瓦，且负荷波动幅度大，由此造成牵引变压器电网侧三相负荷严重不对称，大大降低了电网的运行效率和可靠性，同时也殃及电网的其它负荷，甚至也波及到高铁牵引机车自身运行的可靠性，特别是由于不对称运行引起的负序电流和由于铁芯不对称饱和度及机车调速装置引起的谐波电流会对电力系统的供电质量、安全及运行效率造成极大的危害，主要体现在：

1.使发电机或电动机定、转子的铁、铜耗大大增加而导致严重发热，谐波形成的附加力矩使发电机或电动机不能正常出力并大大增加了振动和噪声；

2.造成电力系统的三相电压不平衡，往往引起系统中继电保护装置以及以负序分量为启动参量的元件产生拒动或误动，直接危及电网安全；

3.变压器原边绕组中负荷大的一相会因过热而缩短运行寿命甚至焚毁，三相磁通不平衡，大量漏磁经变压器铁构件和油箱壁闭合引起严重发热，增加了变压器的损耗并危及变压器的安全；

4.增加供电线路的能量损失和电压损失；

5.对周围的通讯系统产生严重干扰，破坏通讯信号的正常传递，甚至毁坏通讯设备；

6.使电网中发生谐波谐振的可能性大大增加，从而产生危害性极大的过电流和过电压，威胁电网安全。

仔细分析，当前全球高铁供电变压器的接法不外以下几种接法：

1)单相接线牵引变压器。它的优点是容量利用率高，设备少，投资小，但是负序电流大，要求电网强，目前香港电气化铁路使用；

2)单相V/V牵引变压器和三相V/V牵引变压器。其中单相V/V接法投资小一些，负序分量比纯单相接法为小，两个变压器共用一个油箱，缺点是当一相故障时需要断电、倒闸，我国阳安-襄渝线曾使用该种接法，后因电力不胜负荷而改成三相；

3)三相YNd11双绕组牵引变压器。优点是可以顺带解决变电所自身的三相及单相用电；缺点是容量利用率低，接线复杂，投资较大；

4)斯科特牵引变压器。目前日本电气化铁道使用较多，我国京秦线也引进了此一设备，但斯科特变压器是由两台单相变压器主(M)变和梯(T)变构成，结构复杂，制造成本和安装使用成本高，显著缺点是其主梯变联结点S点的电位随负载变化而漂移、三次谐波电流无回路、磁通及感应电压波形畸变，三相侧调压困难等；

5)阻抗匹配平衡变压器。其阻抗匹配设计和制造难度均大，实际阻抗匹配效果往往得不到保证，因而三相电流的平衡程度也难达理想效果，且价格较高、无中性点接地，必须采用全绝缘、互感配合复杂、三相铁芯不一致而使制造材料不能充分利用等诸多缺点促使人们另辟蹊径；