牵引供电系统牵引变压器学习教案.pptx

《牵引供电系统牵引变压器学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牵引供电系统牵引变压器学习教案.pptx（71页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1牵引牵引(qinyn)供电系统牵引供电系统牵引(qinyn)变变压器压器第一页，共71页。配套设备的功能：配套设备的功能：负序电流：相邻牵引变电所牵引变压器原边换接相序；合理安排牵引网负序电流：相邻牵引变电所牵引变压器原边换接相序；合理安排牵引网 的分段及相序；采用三相的分段及相序；采用三相(sn xin)-二相平衡变压器二相平衡变压器 无功补偿：在牵引变电所二次侧母线上安装并联电容补偿装置，补偿度无功补偿：在牵引变电所二次侧母线上安装并联电容补偿装置，补偿度 为为0.12，以确保一次侧的平均功率因数不低于，以确保一次侧的平均功率因数不低于0.9。高次谐波：采取必要的谐波抑制措施。高次

2、谐波：采取必要的谐波抑制措施。3第第2 2章章 牵引牵引(qinyn)(qinyn)变压器变压器第1页/共71页第二页，共71页。牵引变压器特点：牵引变压器特点：具有较高的过负荷和抗短路具有较高的过负荷和抗短路(dunl)冲击冲击能力；能力；接线形式多种多样；接线形式多种多样；三相变单相或三相变两相。三相变单相或三相变两相。有负序分量但无零序分量。有负序分量但无零序分量。3第第2 2章章 牵引牵引(qinyn)(qinyn)变压器变压器第2页/共71页第三页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压接线变压器器一、基本原理一、基本原理 连接形式连接形式(xngsh)(xngsh)

3、：高压绕组跨接于电力系统中高压绕组跨接于电力系统中的两相；的两相；低压绕组一端连接牵引侧母低压绕组一端连接牵引侧母线，上引到供电臂，另线，上引到供电臂，另一端连接轨道及接地网。一端连接轨道及接地网。第3页/共71页第四页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压接线变压器器续上页续上页 单相牵引单相牵引(qinyn)(qinyn)变压器的高压绕组两端都接高压，两端的对绝缘要求相同，且需要采用全绝缘。变压器的高压绕组两端都接高压，两端的对绝缘要求相同，且需要采用全绝缘。一次侧和二次侧电流关系一次侧和二次侧电流关系 第4页/共71页第五页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin

4、)接线变压接线变压器器二、供电方式二、供电方式 在在ATAT供电方式中，单相牵引变压的副边绕供电方式中，单相牵引变压的副边绕组带中间抽头。一次侧接电力系统的两相，二次侧分组带中间抽头。一次侧接电力系统的两相，二次侧分别接到两组别接到两组55kV55kV的牵引母线的牵引母线(mxin)(mxin)上。二次侧绕组上。二次侧绕组中间抽头通过中间抽头通过N N母线母线(mxin)(mxin)上接到轨道上，并通过上接到轨道上，并通过放电器接地。放电器接地。第5页/共71页第六页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变接线变压器压器三、不对称度和容量三、不对称度和容量(rngling)(rn

5、gling)利用率利用率 1 1、不对称度。对称度是指通过序电流来度量、不对称度。对称度是指通过序电流来度量多相负荷平衡状态的指标，其具体定义为：多相负荷平衡状态的指标，其具体定义为：第6页/共71页第七页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压接线变压器器接上页接上页 根据电力系统分析可知根据电力系统分析可知(k zh)(k zh)，三相电流可分解为正序分量、负序分量和零序分量，即，三相电流可分解为正序分量、负序分量和零序分量，即 式中，式中，第7页/共71页第八页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压接线变压器器 对于单相负荷而言，有对于单相负荷而言，有

6、若单相牵引变压器原边三相对若单相牵引变压器原边三相对(xingdu)(xingdu)称，且副边两供电臂的功率因数相等，则称，且副边两供电臂的功率因数相等，则 因此单相接线变压器的电流不对称度为：因此单相接线变压器的电流不对称度为：第8页/共71页第九页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压接线变压器器 2 2、容量利用率：衡量变电所运行的重要经济指标。、容量利用率：衡量变电所运行的重要经济指标。其具体其具体(jt)(jt)定义为定义为 单相接线牵引变压器的容量利用率为单相接线牵引变压器的容量利用率为第9页/共71页第十页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压

7、接线变压器器四、换接相序四、换接相序 1 1、依次换接相序、依次换接相序目的：减少负序电流的影响；目的：减少负序电流的影响；原理：相邻变电所牵引变压器的高压绕组所接相序依次轮换，原理：相邻变电所牵引变压器的高压绕组所接相序依次轮换，构成所谓的换相连接。构成所谓的换相连接。具体做法：具体做法：高压侧分别依次接到电力系统的不同相，低压高压侧分别依次接到电力系统的不同相，低压(dy)(dy)侧一端接地和钢轨，另一端接接触线，两个变电所之侧一端接地和钢轨，另一端接接触线，两个变电所之间的供电臂为异相，需用分相绝缘器相连。间的供电臂为异相，需用分相绝缘器相连。第10页/共71页第十一页，共71页。2.1

8、 纯单相纯单相(dn xin)接线接线变压器变压器接上页接上页 前前3 3个牵引变电所和后个牵引变电所和后 3 3个牵引变电所分别构成个牵引变电所分别构成(guchng)(guchng)小循环，小循环，6 6个牵引变电所共同构成个牵引变电所共同构成(guchng)(guchng)一个完整循环。一个完整循环。第11页/共71页第十二页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线变压接线变压器器2 2、对称换接相序。、对称换接相序。前前3 3个牵引变电所和后个牵引变电所和后3 3个牵引变电所采用个牵引变电所采用(ciyng)(ciyng)对称连接方式，对称连接方式，6 6个牵引变电所构成一

9、个循环。个牵引变电所构成一个循环。第12页/共71页第十三页，共71页。2.1 纯单相纯单相(dn xin)接线接线变压器变压器五、优缺点五、优缺点 1 1、优点：、优点：主接线简单；主接线简单；设备少；设备少；占地面积小；占地面积小；投资投资少。少。2 2、缺点：、缺点：它不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电；它不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电；牵引负荷产生较大的负序电流，对电力系统造成牵引负荷产生较大的负序电流，对电力系统造成影响；影响；接触线的供电也不能实现接触线的供电也不能实现(shxin)(shxin)双边供电。双边供电。第13页/共71页第十四页，共71页。2.2 单相单相(d

10、n xin)V/v接线变接线变压器压器一、基本原理一、基本原理在单相在单相V/vV/v结线变压器接线图中，两台单相变压器高压侧结线变压器接线图中，两台单相变压器高压侧一端分别接电源的不同相，另一端同时接到另外一相一端分别接电源的不同相，另一端同时接到另外一相上，故变压器的高压侧如同一个上，故变压器的高压侧如同一个V V字。字。两台变压器的低压侧一端分别接各自两台变压器的低压侧一端分别接各自(gz)(gz)相连的供电相连的供电臂，另一端同时接到钢轨引回的回流线上，这样低压臂，另一端同时接到钢轨引回的回流线上，这样低压侧也像一个侧也像一个V V字。字。第14页/共71页第十五页，共71页。2.2

11、单相单相(dn xin)V/v接线接线变压器变压器续上页续上页第15页/共71页第十六页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变接线变压器压器二、不对称二、不对称(duchn)(duchn)度和容量利用率度和容量利用率 单相单相V/vV/v结线变压器一、二次电流关系为结线变压器一、二次电流关系为第16页/共71页第十七页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变接线变压器压器+第17页/共71页第十八页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变接线变压器压器1 1、不对称度计算、不对称度计算(j sun)(j sun)电流不对称度为电流不对称度为 设

12、设 ，代入上式得：，代入上式得：显然，不对称度的范围：显然，不对称度的范围：第18页/共71页第十九页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变接线变压器压器2 2、额定利用率、额定利用率 当当IabIab、IbcIbc达到额定值达到额定值IeIe时，有时，有 Iab=Ibc=Ie Iab=Ibc=Ie，则，则 额定输出容量额定输出容量(rngling)(rngling)：S=IabUe+IbcUe=2UeIeS=IabUe+IbcUe=2UeIe 额定容量额定容量(rngling)(rngling)：S=2Ue Ie S=2Ue Ie 因此，额定利用率因此，额定利用率K=100

13、%K=100%第19页/共71页第二十页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线接线变压器变压器三、换相连接三、换相连接 单相单相V/vV/v接线，使得变电所从两相取电，不对称接线，使得变电所从两相取电，不对称(duchn)(duchn)程度有了一定的程度有了一定的降低，但变电所之间仍需采用换相连接来达到三相对称降低，但变电所之间仍需采用换相连接来达到三相对称(duchn)(duchn)的目的的目的.第20页/共71页第二十一页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变压接线变压器器第21页/共71页第二十二页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变

14、压接线变压器器四、优缺点四、优缺点 1 1、优点、优点可实现双边供电，并能够可实现双边供电，并能够(nnggu)(nnggu)提供所用电源；提供所用电源；容量利用率可达到容量利用率可达到 100%;100%;变电所内设备简单，投资小。变电所内设备简单，投资小。第22页/共71页第二十三页，共71页。2.2 单相单相(dn xin)V/v接线变接线变压器压器2、缺点：、缺点：在正常工作时，两台变压器均投入在正常工作时，两台变压器均投入(tur)运行；运行；为了保证可靠性，只能采用移动备用的方式；为了保证可靠性，只能采用移动备用的方式；当一台变压器故障或检修时，变压器的调运和投入当一台变压器故障或

15、检修时，变压器的调运和投入(tur)时间较长，且需要必须跨相供电。时间较长，且需要必须跨相供电。第23页/共71页第二十四页，共71页。2.3 单相单相(dn xin)V/x接线变接线变压器压器一、基本原理一、基本原理单相单相V/xV/x牵引变压器用于牵引变压器用于ATAT方式方式(fngsh)(fngsh)供电。供电。在变电所中，有在变电所中，有4 4台二次侧台二次侧有中点抽头的单相变压有中点抽头的单相变压器器(2(2主主2 2副副)。2 2主或主或2 2副的接线方法如下副的接线方法如下图。图。第24页/共71页第二十五页，共71页。2.3 单相单相(dn xin)V/x接线变压接线变压器器

16、二、不对称度和容量利用率二、不对称度和容量利用率 单相单相V/xV/x结线变压器一、二次电流关系为结线变压器一、二次电流关系为 由于单相由于单相V/xV/x接线变压器是两个接线变压器是两个(lin)(lin)单相单相V/VV/V接线变压器组合，接线变压器组合，因此其不对称度和容量利用率，与单相因此其不对称度和容量利用率，与单相V/V V/V 接线变压器接线变压器相同。相同。第25页/共71页第二十六页，共71页。2.4 三相三相(sn xin)V/v接线变接线变压器压器一、基本原理一、基本原理 三相三相V/vV/v接线牵引变压器接线方式类同单相接线牵引变压器接线方式类同单相V/vV/v接线，将

17、两接线，将两台单相变压器放到同一油箱内。台单相变压器放到同一油箱内。将一个高压将一个高压(goy)(goy)绕组的绕组的X1X1端和两一个高端和两一个高压压(goy)(goy)绕组的绕组的A2A2端连接在一端连接在一起，构成公共端，另两端起，构成公共端，另两端A1A1和和X2X2引出到高压引出到高压(goy)(goy)接接线端子。低压绕线端子。低压绕组的四个端子分别引出到四个接线端子。组的四个端子分别引出到四个接线端子。第26页/共71页第二十七页，共71页。2.4 三相三相(sn xin)V/v接线接线变压器变压器二、不平衡度及换相连接二、不平衡度及换相连接 三相三相(sn xin)V/v(

18、sn xin)V/v接线变压器的不平衡度同单相接线变压器的不平衡度同单相VVVV结结线变压器是一样的，因而需要通过换相解决该问题，如下图线变压器是一样的，因而需要通过换相解决该问题，如下图所示。所示。第27页/共71页第二十八页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器 三相牵引变电所中大多采用三相牵引变电所中大多采用(ciyng)的是油浸风冷式的是油浸风冷式YNd11接线变压接线变压器。该牵引变压器的原边中性点采用器。该牵引变压器的原边中性点采用(ciyng)大电流接地方式，属于三大电流接地方式，属于三相相-两相制式。两相制式。第28页/共71页第二十九页，共

19、71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器一、基本原理一、基本原理牵引变压器一次侧接成星形，牵引变压器一次侧接成星形，中性点通过隔离开关直接接中性点通过隔离开关直接接地；地；隔离开关一般情况下断开，变隔离开关一般情况下断开，变压器停送电时才短时闭合。压器停送电时才短时闭合。二次侧接成三角形，低压侧的二次侧接成三角形，低压侧的一角一角c c与轨道、接地网连接与轨道、接地网连接(linji)(linji)，另两个角，另两个角a a和和b b分别接到分别接到27.5kV27.5kV的的a a相和相和b b相相母线上。母线上。第29页/共71页第三十页，共71页。2.5 三

20、相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器 由于两臂电压的相位差为由于两臂电压的相位差为60，因而变压器引出线相接的这，因而变压器引出线相接的这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器分开。两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器分开。在图中，原边的符号用大写字母，二次绕组在图中，原边的符号用大写字母，二次绕组(roz)的符号用小写。的符号用小写。第30页/共71页第三十一页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器1、绘制展开图的约定、绘制展开图的约定 为了方便分析和计算，通常将牵引变压器接线画成为了方便分析和计算，通常将牵引变压器接线画成展开图展开图的

21、形式。画展开图有如下约定的形式。画展开图有如下约定:(1)原、次边对应绕组原、次边对应绕组(roz)相互平行；相互平行；(2)原、次边每相绕组原、次边每相绕组(roz)的同名端的同名端 放在同一侧放在同一侧;(3)次边绕组次边绕组(roz)的端子的端子c接钢轨和地；接钢轨和地；第31页/共71页第三十二页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器2 2、电压、电流相量的规格化定向、电压、电流相量的规格化定向变压器电压电流的规格化定向：原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向变压器电压电流的规格化定向：原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向(看作负载看作负载)。即变压器

22、从电力系统吸收电能即变压器从电力系统吸收电能(dinnng)(dinnng)；次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向；次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向 变压器是次边负荷的电源；假定负荷从电源吸收正功率变压器是次边负荷的电源；假定负荷从电源吸收正功率。第32页/共71页第三十三页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器(1)(1)原边绕组电压与实际进线电压一致；原边绕组电压与实际进线电压一致；(2)(2)原、次边对应绕组相互平行原、次边对应绕组相互平行(pngxng)(pngxng)；(3)(3)原、次边每相绕组的同名端放在同一侧原、次边每相绕组的同名端放在同

23、一侧;(4)(4)电流、电压相量的下标表示其实际相别，电流、电压相量的下标表示其实际相别，与绕组端子号无关；与绕组端子号无关；(5)(5)次边绕组的端子次边绕组的端子c c接钢轨和地；接钢轨和地；第33页/共71页第三十四页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器3 3、三相牵引变压器绕组的电流分布、三相牵引变压器绕组的电流分布 为求解为求解(qi ji)(qi ji)三相牵引变压器绕组的电流，在展开图上标明其电压三相牵引变压器绕组的电流，在展开图上标明其电压 和电流的方向，并规格化定向。和电流的方向，并规格化定向。在图中，大写下标为一次侧电气在图中，大写下标

24、为一次侧电气量，量，、为二次侧绕组为二次侧绕组(roz)(roz)电流，电流，和和 分别为供电臂电流。分别为供电臂电流。第34页/共71页第三十五页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器 假设两供电臂负载假设两供电臂负载(fzi)相同且为感性，则供电臂分别滞后对应电压相同且为感性，则供电臂分别滞后对应电压角，角，和和 之间的夹角为之间的夹角为 。第35页/共71页第三十六页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器 若电力系统三相电压对称且阻抗平衡，将电力系统的电源电若电力系统三相电压对称且阻抗平衡，将电力系统的电源电压和短路

25、压和短路(dunl)阻抗、牵引变压器的绕组漏抗归算到二次侧，可得牵引阻抗、牵引变压器的绕组漏抗归算到二次侧，可得牵引变压器的等效电路为。变压器的等效电路为。第36页/共71页第三十七页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器 利用叠加原理求解，可以轻易得到二次侧三相利用叠加原理求解，可以轻易得到二次侧三相(sn xin)(sn xin)绕组电流绕组电流 、与供电臂电流与供电臂电流 、的关系：的关系：第37页/共71页第三十八页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器 以以 为基准量为基准量(),因因 比比 滞后滞后 ，故，故

26、。因此因此(ync)，上式可转化为：，上式可转化为：第38页/共71页第三十九页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器F臂绕组臂绕组(roz)电流电流 且且F (其中其中I为供电臂电流为供电臂电流)，故供电臂绕组，故供电臂绕组(roz)ca和和bc的电流比绕组的电流比绕组(roz)ab要大的多。要大的多。F工程上，习惯成供电臂绕组工程上，习惯成供电臂绕组(roz)ca和和bc为重负荷臂绕组为重负荷臂绕组(roz)，绕组，绕组(roz)ab为轻负荷臂绕组为轻负荷臂绕组(roz)。第39页/共71页第四十页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接

27、线接线变压器变压器二、不对称度和容量利用率计算二、不对称度和容量利用率计算 1 1、不对称度、不对称度 思路：找到一次侧三线电流与供电臂电流之间的数思路：找到一次侧三线电流与供电臂电流之间的数量关系量关系(gun x)(gun x)。若忽略空载电流后，则若忽略空载电流后，则A A、B B、C C 三相铁芯柱的磁动三相铁芯柱的磁动势平衡方程为：势平衡方程为：式中，式中，W1、W2分别分别(fnbi)为一、二次侧绕组的匝数。为一、二次侧绕组的匝数。第40页/共71页第四十一页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器+第41页/共71页第四十二页，共71页。2.5

28、三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器F在电力系统中，没有零序分量的产生，称系统是平衡的。没有负序分量的产生，称系统是对称在电力系统中，没有零序分量的产生，称系统是平衡的。没有负序分量的产生，称系统是对称(duchn)(duchn)的。的。F分析上式可知，在供电臂有电流时，无论供电臂电流如何变化，总有分析上式可知，在供电臂有电流时，无论供电臂电流如何变化，总有 ，因此没有零序电流产生，即三相是平衡的。，因此没有零序电流产生，即三相是平衡的。F 但三相但三相YN,d11YN,d11变压器的原边不对称变压器的原边不对称(duchn)(duchn)，将有负序电流产生。，将有负序电流产

29、生。第42页/共71页第四十三页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器+第43页/共71页第四十四页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器电流电流(dinli)不对称度为：不对称度为：令令 ，则有：，则有：显然显然(xinrn)，不对称度，不对称度第44页/共71页第四十五页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器2 2、容量利用率、容量利用率 三相三相(sn xin)(sn xin)牵引变压器低压侧为三角形接法，设额定输出电压为牵引变压器低压侧为三角形接法，设额定输出电压为UN UN，线

30、电流，线电流 IA=IB=IC=IN IA=IB=IC=IN，则变压器的额定容量为：，则变压器的额定容量为：三相三相(sn xin)(sn xin)牵引变压器三角形侧只有两个单相负荷，故其额定容牵引变压器三角形侧只有两个单相负荷，故其额定容量还可以表示为：量还可以表示为：注：注：ILIL为供电臂电流为供电臂电流)。第45页/共71页第四十六页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器 在正常情况下，三角形接法中的线电流是相电流的在正常情况下，三角形接法中的线电流是相电流的 倍，倍，供电臂电流为线电流供电臂电流为线电流 IL，臂绕组电流是相电流，臂绕组电流是相电流

31、 Ip，因此有，因此有 实际供电臂电流为臂绕组电流的实际供电臂电流为臂绕组电流的 1.13倍，即供电臂电流只倍，即供电臂电流只有其额定有其额定(dng)电流的电流的0.655倍倍()，因而变压器的额定，因而变压器的额定(dng)容量为容量为 因此额定因此额定(dng)容量利用率为容量利用率为第46页/共71页第四十七页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器三、总体评价三、总体评价 1 1、优点、优点变压器原边采用变压器原边采用YNYN结线，中性点引出接地方式与高压电网相适结线，中性点引出接地方式与高压电网相适应；应；结构相对简单，绕组可采取分级绝缘，造价较低

32、；结构相对简单，绕组可采取分级绝缘，造价较低；运用技术成熟、供电安全、可靠性好；运用技术成熟、供电安全、可靠性好；变电所有三相变电所有三相(sn xin)(sn xin)电源不但所内自用电可靠，且必要时电源不但所内自用电可靠，且必要时还可向地方负荷供电。还可向地方负荷供电。第47页/共71页第四十八页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器2、缺点、缺点变压器的容量不能充分利用，输出容量只能达到其额定容量的变压器的容量不能充分利用，输出容量只能达到其额定容量的 75.6%，引入温度，引入温度(wnd)系数后，也只能达到系数后，也只能达到84%。和单相结线变压器

33、相比，主接线比较复杂，设备多，占地面积大，投资大，而且维护检修的工作量和费用也相应增加。和单相结线变压器相比，主接线比较复杂，设备多，占地面积大，投资大，而且维护检修的工作量和费用也相应增加。第48页/共71页第四十九页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接接线变压器线变压器四、环相连接四、环相连接 第49页/共71页第五十页，共71页。2.5 三相三相(sn xin)YNd11接线接线变压器变压器第50页/共71页第五十一页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器一、三相一、三相-两相平衡牵引变压器的引入两相平衡牵引变压器的引入 1 1、行业定义的

34、差异、行业定义的差异(chy)(chy)在电力系统中，对称和平衡是有根本区别的：在电力系统中，对称和平衡是有根本区别的：平衡平衡 零序，即无零序分量称为平衡，否则为不平衡。零序，即无零序分量称为平衡，否则为不平衡。对称对称 负序，即无负序分量称为对称，否则为不对称。负序，即无负序分量称为对称，否则为不对称。第51页/共71页第五十二页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器 分析：分析：由于牵引变压器在工作时不会产生零序分量，但都由于牵引变压器在工作时不会产生零序分量，但都产生一定的负序分量，故从三相电力系统看，牵引负荷产生一定的负序分量，故从三相电力系统看，牵引负荷

35、是平衡而不对称的。是平衡而不对称的。在电气化铁道行业，由于不考虑在电气化铁道行业，由于不考虑“0“0序序”，只考虑负，只考虑负序，因此通常序，因此通常(tngchng)(tngchng)将对称变压器称为平衡变压器，将对称变压器称为平衡变压器，这一点是与电力系统有出入的。这一点是与电力系统有出入的。第52页/共71页第五十三页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器2 2、斯科特牵引变压器的由来、斯科特牵引变压器的由来负序的危害：会对电力系统中的变压器、电动机、整流设备的工作负序的危害：会对电力系统中的变压器、电动机、整流设备的工作(gngzu)(gngzu)产生负面影

36、响。产生负面影响。引出问题：消除或减弱牵引负荷的不对称度。引出问题：消除或减弱牵引负荷的不对称度。具体做法：变电所换接相序具体做法：变电所换接相序+三相三相-两相平衡变压器两相平衡变压器第53页/共71页第五十四页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器F三相系统平衡条件：三相电气相量大小相等且相位互差三相系统平衡条件：三相电气相量大小相等且相位互差120度。度。F两相系统平衡条件：两相电气相量大小相等且相位相差两相系统平衡条件：两相电气相量大小相等且相位相差90度。度。F结论：若牵引变压器原边三相是对称结论：若牵引变压器原边三相是对称(duchn)的、副边两相系统是

37、对称的、副边两相系统是对称(duchn)的，则其整个系统是对称的，则其整个系统是对称(duchn)的。的。F斯科特牵引变压器就是根据此原理而设计的。斯科特牵引变压器就是根据此原理而设计的。第54页/共71页第五十五页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器一、一、ScottScott牵引变压器的工作牵引变压器的工作(gngzu)(gngzu)原理原理 下图是斯科特下图是斯科特ScottScott变压器的原理图。变压器的原理图。第55页/共71页第五十六页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器FScott变压器可看作两个单相变压器组合。变压器

38、可看作两个单相变压器组合。F一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别一台单相变压器的原边绕组两端引出，分别(fnbi)接到三相系统的接到三相系统的B和和C相，称为相，称为M座变压器。座变压器。F另一单相变压器的一次侧绕组一端引出，接到三相系统另一单相变压器的一次侧绕组一端引出，接到三相系统A相，另一端到相，另一端到M座变压器一次侧座变压器一次侧F 绕组的中点绕组的中点O，称为，称为T座变压座变压F 器。器。第56页/共71页第五十七页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器F接线型式特点：相位互差接线型式特点：相位互差120的三相对称电压的三相对称电压 两个数值相等、相

39、位差为两个数值相等、相位差为90的两相对称电压的两相对称电压U2M 和和U2T，分别向两个臂供电。，分别向两个臂供电。F当两臂负荷电流相等时，原边三相电流相等。当两臂负荷电流相等时，原边三相电流相等。F实际中，通常把两台实际中，通常把两台(lin ti)单相变压器绕组装配在一个铁芯上，安装在一个油箱内。单相变压器绕组装配在一个铁芯上，安装在一个油箱内。第57页/共71页第五十八页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器二、电压二、电压(diny)(diny)和电流关系和电流关系 1 1、电压、电压(diny)(diny)关系关系 下图是斯科特变压器一、二次侧电压下图是

40、斯科特变压器一、二次侧电压(diny)(diny)关系。关系。第58页/共71页第五十九页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器F若电力系统三相电压对称若电力系统三相电压对称(duchn)，线电压，线电压 、构成等边三角形构成等边三角形ABC。FBC边为电压边为电压 （M座一次侧绕组电压）；座一次侧绕组电压）；F高高AO的电压的电压 （T座一次侧绕组电压），且座一次侧绕组电压），且F结论：结论：第59页/共71页第六十页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器FM座变压器的变比：座变压器的变比：FT座变压器的变比座变压器的变比 ：F结论：结

41、论：F斯科特变压器可将三相对斯科特变压器可将三相对(xingdu)称电压变换为两相对称电压变换为两相对(xingdu)称的电压称的电压 。F工程上，将工程上，将 M座变压器称为底变压器，将座变压器称为底变压器，将 T座变压器分别称为高变压器。座变压器分别称为高变压器。第60页/共71页第六十一页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器2、电流关系、电流关系 假设两供电臂功率因素相同，根据假设两供电臂功率因素相同，根据 ，可知，可知 选取选取 为基准量，则有为基准量，则有 ，。当两负荷当两负荷(fh)臂电流相等时，则有臂电流相等时，则有 。根据根据KCL电流方程及变压器

42、的磁势平衡方程，可得电流方程及变压器的磁势平衡方程，可得 第61页/共71页第六十二页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器 再根据再根据M座变压器的变比座变压器的变比KM（），可得原边三相电流与负荷电流的函数），可得原边三相电流与负荷电流的函数(hnsh)关系。关系。结论：在M、T两供电臂负荷电流大小相等、功率因数(n l yn sh)相等的条件下，Scott牵引变压器原边对称。第62页/共71页第六十三页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器三、不平衡度三、不平衡度(实为不对称度实为不对称度)和容量和容量(rngling)(rngli

43、ng)利用利用率的计算率的计算 1 1、不平衡度、不平衡度 第63页/共71页第六十四页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器 不平衡度为：不平衡度为：结论：当供电臂电流相等时，斯科特变压器的不对称度为结论：当供电臂电流相等时，斯科特变压器的不对称度为0。2、容量利用率、容量利用率 变压器额定输出变压器额定输出(shch)时，二次侧两供电臂电流相等：时，二次侧两供电臂电流相等：假设变压器原边电压对称，则有假设变压器原边电压对称，则有变压器二次侧额定电流变压器二次侧额定电流变压器原边线电压的有效值变压器原边线电压的有效值第64页/共71页第六十五页，共71页。2.6

44、斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器 利用利用(lyng)(lyng)右式可得：右式可得：变压器的输入容量为变压器的输入容量为 M M座和座和T T座变压器输入容量之和，则变压器输入座变压器输入容量之和，则变压器输入 容量为：容量为：第65页/共71页第六十六页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变变压器压器 由于由于(yuy)(yuy)变压器额定输出容量为二次侧两变压器输出容量之和，则变压器额定输出容量为二次侧两变压器输出容量之和，则 ：因此，变压器额定容量利用率：因此，变压器额定容量利用率：第66页/共71页第六十七页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(q

45、inyn)变压变压器器四、四、ScottScott变压器的优缺点及其应用变压器的优缺点及其应用 1 1、优点、优点(yudin):(yudin):当两臂负荷电流和功率因数都相等时，原边三相电流对当两臂负荷电流和功率因数都相等时，原边三相电流对称称;变压器容量利用率高变压器容量利用率高;解决了所用电和地区供电的问题；解决了所用电和地区供电的问题；可实现两边供电。可实现两边供电。第67页/共71页第六十八页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压器变压器2 2、缺点、缺点:制造费用高，检修维护费用较大；制造费用高，检修维护费用较大；原边原边T T接地电位随负载变化而产生漂移，有可

46、能引起电力系统零序电流继电保护误动作；接地电位随负载变化而产生漂移，有可能引起电力系统零序电流继电保护误动作；对邻近的平行通信线产生干扰，同时对邻近的平行通信线产生干扰，同时(tngsh)(tngsh)引起牵引变压器各相绕组电压不平衡，并加重绕组的绝缘负担；引起牵引变压器各相绕组电压不平衡，并加重绕组的绝缘负担；绝缘水平要采用全绝缘。绝缘水平要采用全绝缘。3 3、应用、应用 已在北京已在北京-秦皇岛，郑州秦皇岛，郑州-武昌等繁忙干线上采用。武昌等繁忙干线上采用。第68页/共71页第六十九页，共71页。2.6 斯科特牵引斯科特牵引(qinyn)变压变压器器其它变压器其它变压器应用目的：为解决三相

47、不平衡应用目的：为解决三相不平衡(pnghng)和负序电压电流，对电力设备运行和保护带来的诸多问题和负序电压电流，对电力设备运行和保护带来的诸多问题典型变压器产品典型变压器产品 如伍德布里奇型如伍德布里奇型(Wood Bridge)、列不兰型（列不兰型（Leblame）三相阻抗匹配型等。三相阻抗匹配型等。有兴趣的同学，可深入自学这部分知识，有兴趣的同学，可深入自学这部分知识，第69页/共71页第七十页，共71页。1 1、简述牵引变电所的主要功能。、简述牵引变电所的主要功能。2 2、牵引变电所主要有哪几种接线形式？、牵引变电所主要有哪几种接线形式？3 3、牵引变电所换接相序的目的是什么？、牵引变电所换接相序的目的是什么？4 4、请比较各种接线形式的容量、请比较各种接线形式的容量(rngling)(rngling)利用率。利用率。5 5、斯科特变压器的设计原理是什么？其主要优点是什么？、斯科特变压器的设计原理是什么？其主要优点是什么？课后作业课后作业(zuy)第70页/共71页第七十一页，共71页。