丫na联结平衡牵引变压器.pdf

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1、第4 4卷第 2 期 2 0 0 7 年 2 月刹 T Z 由匆FORMERV o l . 4 4 F e b r u a ryN o . 22 0 0 7丫 N A 联结平衡牵引变压器上官远定 ( 江西变压器科技股份有限公司， 江西 南昌 3 3 0 1 1 4 )摘要: 根据Y N A联结平衡牵引变压器的电 磁关系， 导出了 满足平衡条件的关系式， 并给出了 计算实例。 关键词: 平衡牵引变压器;平衡条件;对称 中图分类号: T M 4 0 2文献标识码: B文章编号: 1 0 0 1 - 8 4 2 5 ( 2 0 0 7 ) 0 2 - 0 0 1 4 - 0 4B a la n c

2、e T r a c t io n T r a n s f o r m e r w it h Y N A C o n n e c t io n S y m b o lS H A N G G U A N Y u a n 刁 in g ( J ia n g x i T r a n s f o r m e r S c ie n c e a n d T e c h n o lo g y C o . , L t d . , N a n c h a n g 3 3 0 1 1 4 , C h in a )A b s t r a c t : B a s e d o n t h e e le c t r o m

3、 a g n e t ic r e la t io n o f b a la n c e t r a c t io n t r a n s f o r m e r w it h Y N A c o n n e c t io n s y m b o l , t h e f o r m u la s u n d e r b a la n c e c o n d it io n s a r e d e r iv e d . T h e e x a m p le o f f o r m u la s i s p r e s e n t e d K e y w o r d s : B a la n c

4、e t r a c t io n t r a n s f o r m e r ;B a la n c e c o n d it io n ; S y m m e t r y1前言Y N A平衡牵引变压器是一种三相变二相具有 对称平衡特性的变压器， 目前广泛用于电气化铁路 1 1 0 k V供电系统中， 其接线原理图如图 1 所示。 该变 压器具有如下显著特点:( 1 ) 当三相侧输人电压对称时， 二相侧输出电 压正交， 且幅值相等。( 2 ) 二相侧负载电流大小相等且正交时， 三相 侧的电流对称;二相侧的负载电流大小不等时， 三 相侧的电流平衡， 与单相负载相比， 仍可大量减少 负序电流。(

5、3 ) 三相侧为Y N联结， 中性点可以引出接地， 适应我国1 1 0 k V及以上电力系统， 并且绕组可以分 级绝缘设计。( 4 ) 二相侧有三角形绕组， 有三次谐波电流回 路， 磁通及感应电压波形好， 同时三角形电压可以 根据需要在较大范围内取值， 可为补偿绕组提供电源。Y N A联结平衡牵引变压器其突出要点及难点是在二相侧任意负载情况下，一次电流为平衡系， 这就要求阻抗匹配， 即绕组内阻抗必须满足一定的 关系。这与一般电力变压器阻抗计算要求有较大区 别， 下面着重讨论其阻抗匹配计算关系式。2基本电 磁关系根据图1 的相量图， 绕组2 为平衡绕组， 绕组5 为补偿绕组。 才+六 I, aI

6、 IIq,ah 61 /0I - X( a ) Y联结( b ) A联结图 ， 丫 N A平衡牵引变压器接线原理圈F i g . 1 C o n n e c t i o n d i a g r a m o f b a l a n c e t r a c t i o nt r a n s f o r m e r w i t h Y N A c o n n e c t i o n s y mb o l忽略励磁电流， 磁势平衡关系为:收稿日期: 2 0 0 6 - 1 0 - 1 6 作者简介: 上官远定( 1 9 5 6 - ) ， 男， 江西南丰人， 江西变压器科技股份有限公司变压器事业部总工程

7、师， 长期从事变压器设计及研发工作。第 2 期上官远定: 丫 N A联结平衡牵引变压器f N II A + N 5 I 5a + N b l = 0 Z 6 5 8 + Z ,N II B + N 2 I 2 h + N 3 I 3 6 + N J 4 b = 0N II I: + N -, I 5 ,.+ N J b r = O( 1 )( 1 2 )节点电流方程为:1 6 = I 3 6 - I . 0I 一= 1 3 1，一 几( 2 )二次侧各绕组电压降方程式分别为:B柱 :、leseseseseseses声 阵陌风、 、1十产 氛氛氛 几鲡鲡U 26 - U u 26 ) U 3 6

8、 - 鱿(3 6 ) U 4 6 - U I(a b )r( 3 )A柱 :式( 1 2 ) 为一次侧电流平衡的充分必要条件， 即 为平衡条件。由于二次侧的二相正交， 且幅值相等， 所以二次 侧的绕组结构具有对称性， 有Z 6 5 a Z 6 5 . , Z 6 6 a = Z b b c ， 由式( 1 2 ) 可得:Z 3 2 h = Z 3 4 6 ， 化简得:Z I2 K - Z 3 2 K = Z l4 K - Z 3 4 K( 1 3 )由式( 2 ) 、 式( 9 ) 、 式( 1 1 ) 得到在满足平衡条件下的各电流间的关系式:低|风.U 5 e U l(5 s) 氏- U l

9、 (6 a)( 4 )C柱 : 些 一 犷 (s,;) U |，勺扮一衬9104041919习00:酬17f.4967(74:04781717-3439139I60f-111内，1飞J补6onU000O)1、.了一-010J工= E 。 一 ( Z - 4 6 - 4 6 , ) +( I , 、 I, 3x02Ic2!1、-一I . N 5 + N 6 - N 23 从( Z 5 6 , + Z 6 6 - 2 4 3 6 ) - Z 4 2 b I( 1 7 )由结构的对称性可知: Z 6 5 . = = Z 6 5 - Z 5 6 n = = Z 5 6 ,Z 5 5 a = Z 5 *

10、 且有Z 6 5 - = Z 5 6 . , Z 6 5 o = = Z 5 6 , 2 2 3 1,-_ = Z 3 2 b , Z 2A 6 = = Z 4 2 b ,Z 4 3 1= =2 3 4 b- 0 . 2 0 4 0 7- 0 . 0 7 4 4Zrleseseses万esse、一一1、刀1 RC， ，.二.1廿了吸、了百、 丛 = (E n 一 Z n+ 4 U p /I E o )卜 勒 (I . Z a + Z a a / I I pri b. ) ， I 2 1.卜二共一 _ 一 ，3 x 1 7 6 I 6 )Z a 十 Z .P = ( Z 6 、 十 Z 6 6

11、,+ Z 2 u ,+ Z s 、 十 Z s s 沙 十N 5 + N 6 - N 2 ( 7 - - 7 - - 7 - )3 N 3、 一 一 一 一 ，- 0 . 6 6 0 9 80 . 3 3 9 0 20 . 3 3 9 0 2Z . 。 二N 5 + N 6 - N 23 N 3( Z 5 6 . 十 Z 6 6 a - Z 23 b ) - 2 2 4 1,、1了、卫产 OJ.1 22 了f、了、_ N 5 + N 6 - N 23 X 3( Z 5 6 c + Z 6 6 , 7 4 3 6 ) - Z 4 2 6Z . + 瓜二 ( Z 65 c + 7 6 6 , +

12、2 4 4 6 + Z 5 5 c + Z 5 6c ) +N 5 + N 6 - N 23 N 3V4 3 6 - 7 % 一 几 5设计举例以一台2 5 0 0 0 k V A Y N A平衡牵引变压器为例， 一次电压为 1 1 0 k V， 二次电压为 2 7 . 5 k V， 经过方案 的设计， 确定结构尺寸， 经理论计算可得如下参数:N ,= 8 0 2匝，N 2 = N 4 = 1 0 4匝，从= N 6 = 1 7 6匝，凡二 1 0 7匝I a I a = 4 5 4 .5 5 A ， I A = I R = 1 c = 1 3 1 . 2 1 A几. = 瓜 产 几 = 7

13、5 6 ,4 .2 7 2 8 7 ，Z 6, = Z , - = 0 .4 1 7 0 6 ，2 5 5 8 Z 1 1 = 0 .2 5 4 0 1 ，7 4 4 6 = Z , ,= 0 .2 7 7 9 7 ，7 4 3 ,- 7 2 3 6 = 0 . 2 6 1 8 1 ，Z 4 2b = 纵1= 0 . 2 4 4 0 8Z . + 瓜二 (0 .2 7 2 8 7 x 2 + 0 .4 1 7 0 6 + 0 .2 7 7 9 7 + 0 .2 5 4 0 1 ) +1 0 7 + 1 7 6 - 1 0 43 x 1 7 6= 1 . 3 4 9 6 3( 0 . 2 6 1

14、 8 1 - 0 . 2 7 2 8 7 - 0 .4 1 7 0 6 )Z . 3=1 0 7 +1 7 6 -1 0 4 3 x1 7 6(0 .2 7 2 8 7 + 0 .4 1 7 0 6 - 0 .2 6 1 8 1 ) -0 . 2 4 4 0 8 = - 0 . 0 9 8 9 4 U n I E- 1 . 3 4 9 6 3 0 . 0 9 8 9 4 1 l h 练 /1 E s I A0 9 8 9 4 1 . 3 4 9 6 3 / 几 拆算到二次侧阻抗乘以3 / 2 ( U , / U . )U n( U a 则有 = IE a 一 1 0 .7 9 7 0 .7 9

15、 2 II ./I E o I 1 0. 7 9 2 1 0 .7 9 7) 几 认“1 0 .7 9 7 %， 经实测 U t= 1 0 . 3 8 %6负载运行试验该平衡牵引变压器 1 9 9 8年 1 0月投人运行至 今运行一直良 好。运行中经受了多次短路冲击的考 验，并且在 1 9 9 9 年对该变压器进行了全面的现场 测试， 其中包括: 6 . ， 空载投入试验测量 1 1 0 k V侧三相电压和三相励磁涌流， 以及 2 7 . 5 k V电压的建立， 进行了五次冲击， 由 1 6线示波 器拍摄， 得到电压数据( 略) ， 波形图 ( 略) 。 6 . 2 2 4 h 负载运行试验(

16、 1 ) 测量 1 1 0 k V侧中性点零序电压。( 2 ) 统计变电所 2 4 h电压电流变化， 并给予评 定。( 3 ) 检验平衡变压器电压相位关系和电流分配 关系， 并与理论计算进行比较，计算和统计 1 1 0 k V 侧不平衡度。 6 . 3 短路试验( 1 ) 对平衡变压器进行机械动稳定考核。( 2 ) 校核平衡变压器短路阻抗。对a及p两臂进行了各自 单独人为短接， 然后 一次送电进行冲击试验， 各进行两次冲击。试验结 果表明， 测得的4次短路电流值非常接近， 说明两 相阻抗很接近，且短路电流值较大，约为额定的 6 . 6 - 6 . 8 倍， 机械动稳定和热稳定良好， 能满足运行

17、 要求。限于篇幅及突出平衡变压器的平衡特点， 仅列 出电流分配关系。从 2 4 h 采样数据中选取 5 组数据 进行分析， 结果见表 t o从表1 中可以看出，当两相负荷平衡时， 1 1 0 k V 三相电流大小相等， 相位相差 1 2 0 0 ， 为三相对称平衡 系。单臂负荷时其电流分配也符合理论计算， 且大第 2期上官远定: 丫 N A联结平衡牵引变压器表 1 电流分配关系及负序电流T a b l e 1 C u r r e n t d i s t r i b u t i o n a n d n e g a t i v e s e q u e n c e c u r r e n t电流I

18、p = OL-0I a I aI a I 5I a2 2 7 乙1 2 8 . 4 06 . 3 乙一 1 0 0 01 1 9 . 0 乙1 3 9 . 7 01 2 4 . 3 乙1 3 9 . 2 01 9 7 . 1 乙1 2 9 . 3 0I p9 . 5 乙一 1 5 5 . 6 02 0 1 .0 乙一 1 3 4 01 1 8 . 5 乙一 1 3 0 . 7 03 7 0 . 5 乙一 1 4 4 01 5 6 . 5 乙一 1 3 9 . 2 0实测值入6 4 . 1 乙1 2 6 . 5 01 4 . 2 乙4 3 . 4 03 5 . 4乙 1 2 3 . 4 04 1

19、 .0 乙9 4 . 5 08 4 . 9 乙1 2 1 . 3 0I H4 7 .0 乙- 4 9 . 9 04 1 . 8 乙4 6 . 3 03 4 .4 乙3 . 9 08 4 刀乙1 9 . 3 06 8 . 0 乙- 2 2 . 2 0I c1 7 . 3 乙一 6 3 . 5 05 6 . 7 乙一 1 3 4 . 3 03 5 . 4 乙一1 1 5 . 6 01 0 3 . 6 乙一 1 3 8 . 8 05 0 . 8 乙- 1 1 2 . 5 0人3 1 . 5 12 9 . 6 20 . 4 53 6 . 3 92 0 . 1 6理论计算I A6 3 乙1 2 7 .

20、8 01 3 . 6 乙4 1 . 93 4 . 2 乙1 2 4 . 7 03 9 . 0乙9 5 . 6 08 3 . 8 乙1 2 1 . 3 0I B4 6 . 8 乙- 4 9 . 3 03 9 . 9 乙4 5 03 4 . 3 乙4 . 4 08 4 . 9 乙1 9 . 1 06 7 . 7 乙一 2 2 .6 0人1 6 . 5 乙- 6 0 . 5 05 5 . 6 乙一 1 3 4 03 4 . 1 乙一 1 1 5 . 6 01 0 1 . 4 乙一 1 3 8 . 9 04 9 .4 乙一 1 1 2 . 6 0I ,3 1 . 12 8 . 6 30 . 1 23

21、6 . 1 82 0 . 2 5注: / ? 为负序电流， 其值采用对称分量计算。小、 相角均非常接近。7结束语笔者应用多绕组变压器理论，并根据Y N A联 结平衡牵引变压器的基本电磁关系， 导出了满足平 衡条件的关系式， 推导出了。 . R 端口的阻抗及等效 电路， 并给出实例， 证明其公式的准确性。该实例变 压器经现场在线测试， 完全满足了平衡变压器的平 衡特点， 且有较强的抗短路能力。理论计算与测试的数据非常接近，说明该变压器从设计到结构都是 完全满足要求的， 是非常成功的。参考文献: 1 瓦修京斯基cs . 变压器理论与计算 M l . 崔立君， 杜恩 田， 赵育文， 等译. 北京:

22、机械工业出版社， 1 9 8 3 . 2 陆家榆， 盛剑霓， 陈党生. 考虑绕组漏阻抗时Y / d 联结变压器的平衡条件J l . 变压器， 1 9 9 5 , 3 2 ( 3 ) : 1 7 - 1 2 .之 拼 矛七匀、 多分之 乡 兮 健 多 兮、 多分 色万义 竺二 、 忿布进月 硬 万 堵 月 生 万 吧久 色多 理 万 硬万生 二 布 、 色月 之 二 写 、 乙二 补巴 绍认七闷色 石绝 久 、 七写 七 写吧 月吧二 布之 少 、 七石 七布 竺 万 吧万 吧二 几 注 万里 万 吧万 注 万 吧万 注 万 决 二 ; 、 色久 产石 华 只 甲 石、中越泰三国5 0亿元建崇左

23、电厂在国电崇左电厂一期工程可行性研究报告会会上， 中国国电集团公司、 越南煤炭和矿产工业集团、 泰国万浦煤业宣布，将共同合作出资近5 0亿元人民币在崇左市新建一座大型火电厂， 并力争在 2 0 0 8年正式开工建设， 2 0 1 0年投产发 电。国电崇左电厂全部工程投产发电后， 总装机容量将达到 2 4 0 0兆瓦。据介绍， 崇左电厂将由中国国电集团控股。电力规划设计总院总工程师尹福道说， 国电崇左电厂项目的建设， 将有 效解决崇左甚至广西用电紧张， 以及电源布局不合理等现实问题。根据有关部门提供的数据显示: 2 0 0 5年， 广西境内电 源发电量4 4 6 0 4 x 1 0 6 k W

24、. h ， 而社会用电量却达到5 1 0 1 5 x 1 0 味W “ h ， 远不能满足用电需求; 同时， 广西人均用电量也仅 为 1 0 3 8 k W - h ， 仅为全国人均用电量的5 4 . 6 % 0新建的大型火电厂将充分利用南友高速公路， 从越南运入无烟煤作为主燃料， 以国内煤源作为辅燃料。广西电力供应相对滞后于飞速发展的社会经济. 也缺乏火力发电的主要燃料一煤; 而越南的优质煤需要外销市场。据了解， 国电广西公司与越南国家煤炭总公司签订了供煤协议:从 2 0 1 0年 起，每年向国电崇左电厂提供 2 3 0 X 1 0 4 t的无烟煤和褐煤。中国国电集团公司一位高层人士指出，随

25、着中国一 东盟自由贸易区的建立、 北部湾经济圈的构建和中越“ 两廊一圈” 合作计划的实施， 为崇左电厂项目的实施提供了良好的机遇。此外， 该项目 建设还将有利推动中越“ 第四条经济通道”的形成。随着中越两国电网公司已达成供电协议并开始执 行， 在 2 0 0 5年 5月首次向越南出口电力后， 广西打通了除空中、 水上、 陆路交通通道外的“ 第四条经济通道” 。崇左电厂 的建设不仅将成为中国“ 西电东送” 的电源支撑点， 也将成为“ 桂电送越” 的主要电源支撑点。据介绍， 目前崇左电厂已作为大A公河次区域合作和中 越“ 两廊一围” 经贸合作的重点项目， 列入国家有关合作计划和广西“ 十一五” 发展规划。