電氣化鐵道技術(shù)論文
電氣化鐵道屬于當(dāng)代的一種交通運(yùn)輸工具，是通過(guò)電能作為牽引動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)作的。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的電氣化鐵道技術(shù)論文，希望你們喜歡。
電氣化鐵道技術(shù)論文篇一
電氣化鐵道節(jié)能技術(shù)探討
摘要：一直以來(lái)，我國(guó)都是能源消耗大國(guó)，對(duì)于節(jié)約能源也給予了相應(yīng)的重視，并提出建設(shè)能源節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展目標(biāo)，鐵路建設(shè)中也相繼出臺(tái)與節(jié)約能源相關(guān)的政策和文件，這也正是當(dāng)前電氣化鐵道設(shè)計(jì)者需要遵循的準(zhǔn)則和技術(shù)規(guī)范。本文先就電氣化鐵道的基本概念及其組成進(jìn)行闡述，然后針對(duì)外部電源、牽引變電所、接觸網(wǎng)以及電力機(jī)車中的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行探討，以供參考。
關(guān)鍵詞：節(jié)能減排;電氣化鐵道;牽引變電所;接觸網(wǎng);電力機(jī)車
中圖分類號(hào)：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
我國(guó)電氣化鐵路是從20世紀(jì)50年代初開(kāi)始籌劃的。當(dāng)時(shí)，主要是討論采用什么樣的電流制與多高的額定電壓。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究論證，結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況，確定我國(guó)電氣化鐵路采用工頻單相25KV交流制。截至2007年底，全國(guó)鐵路電氣化里程達(dá)到24433公里，電氣化率達(dá)到27%，使機(jī)車牽引效率提高了2/3。2008年10月31日，《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃》經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)正式頒布實(shí)施。調(diào)整規(guī)劃明確了到2020年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到12萬(wàn)公里以上的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與布局方案，其中客運(yùn)專線及城際鐵路達(dá)到1.6萬(wàn)公里以上，復(fù)線率和電化率分別達(dá)到50%和60%以上，主要繁忙干線實(shí)現(xiàn)客貨分線。然而，隨著鐵路電氣化建設(shè)的不斷加快，用電量也將不斷攀升。從用電總量上來(lái)看，作為節(jié)能型交通運(yùn)輸方式的鐵路仍然是用電大戶，提高電氣化鐵路的能源用電效率，將產(chǎn)生可觀的節(jié)能減排效益。
一、電氣化鐵路的組成
鐵路機(jī)車按照牽引動(dòng)力所使用的能源類別可分為：蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車三種。與此對(duì)應(yīng)的鐵路牽引方式也有蒸汽牽引、內(nèi)燃牽引和電力牽引三種。所謂電力牽引，就是由外電源供給動(dòng)力車電能的牽引方式。采用電力牽引的鐵路稱為電氣化鐵路。作為電氣化鐵路牽引動(dòng)力的電力機(jī)車，本身不帶能源。他必須從外部電源和牽引供電系統(tǒng)獲得電能，電能經(jīng)過(guò)變換后，輸送到牽引電動(dòng)機(jī)，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)牽引列車運(yùn)行。因此電氣化鐵路除了一般的鐵路線路、車站、通訊、信號(hào)燈設(shè)施外、還包括特殊的牽引供電系統(tǒng)、電力機(jī)車以及相應(yīng)的運(yùn)行、維修和管理單位供電段、電力機(jī)務(wù)段、電力調(diào)度及其主管部門等。下圖為電氣化鐵道示意圖。
圖1電氣化鐵道示意圖
二、節(jié)能設(shè)計(jì)思路
鐵路電力節(jié)能設(shè)計(jì)的思路主要體現(xiàn)在變電、配電、用電三個(gè)方面，針對(duì)其進(jìn)行細(xì)化分析，提出以下電力節(jié)能的設(shè)計(jì)思路:
(一)、變電模塊電力節(jié)能的設(shè)計(jì)思路
對(duì)變電模塊實(shí)行電力節(jié)能的設(shè)計(jì)，需對(duì)核心設(shè)備變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，變壓器在運(yùn)行時(shí)，分為兩種電能損失，鐵損和線損，變壓器在工作時(shí)，由于功率產(chǎn)生的損失，線損會(huì)隨著消耗功率的增加而增加，鐵損則是根據(jù)變壓器的基本性能產(chǎn)生，屬常規(guī)固定值，因此，鐵路電力選擇變壓器時(shí)必須遵循節(jié)能降耗的原則;其次是兼并融合變壓器，變壓器的數(shù)量越多，代表其在傳輸過(guò)程中，需要消耗的能量越大，為防止電能消耗過(guò)度，可利用兼容性比較大的變壓器代替分散的變壓器，則將鐵路系統(tǒng)的變電方式改為集中式，事實(shí)證明，將變壓器進(jìn)行集中變電，可較傳統(tǒng)變壓器節(jié)電20%左右;最后保障容量合適，變壓器運(yùn)行過(guò)程中，容量選擇不合理會(huì)增加變壓器的損耗，同時(shí)加重?zé)o功運(yùn)行的負(fù)擔(dān)，選擇容量值時(shí)，結(jié)合電力的實(shí)際情況，保障變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。
(二)、配電模塊電力節(jié)能的設(shè)計(jì)思路
鐵路電力配電模塊即是實(shí)現(xiàn)高壓到變電，低壓到用電的轉(zhuǎn)換過(guò)程，在配電線路結(jié)構(gòu)中，由于電阻的存在，會(huì)在配電轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，產(chǎn)生不良損耗，因此配電線路的損耗與線路中的電流、電阻變化存在較大的關(guān)系。為提高配電模塊的節(jié)能設(shè)計(jì)，可研究線路中的電流和電阻。公式I=P/Ucosφ，可推斷出電流與功率的變化關(guān)系，通過(guò)提高配網(wǎng)中的φ，實(shí)現(xiàn)損耗的降低，安裝無(wú)功補(bǔ)償，不僅可以減少配電模塊中的浮裝，而且可提高載荷的效率;降低配網(wǎng)中的電阻，同樣可節(jié)約配電能源，根據(jù)公式R=pL/S，可得電阻與電阻率的正比關(guān)系，因此，配網(wǎng)中可以降低電阻值的方式，降低能源消耗，首先在選擇配電導(dǎo)線時(shí)，以電阻率較小的材料為主，例如:銅線、鋁線;第二盡量減少配網(wǎng)線路長(zhǎng)度，避免盤旋、拉距式的線路安裝，最好采用直線安裝的方式;第三增加橫截面積，橫截面的增加，不僅可以延長(zhǎng)導(dǎo)線的使用壽命，而且可在很大程度上提高配電效率，減少損耗。
(三)、用電模塊電力節(jié)能的設(shè)計(jì)思路
用電模塊屬于鐵路電力的終端，用電設(shè)備與用電類型多種多樣，鐵路電力中照明用電類型占據(jù)用電模塊較大比重，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗措施主要圍繞照明，例如:優(yōu)化鐵路照明系統(tǒng)的線路設(shè)置，采用節(jié)能型的線路安裝;有效采取照明控制，目前比較常用的為聲控、光控和觸摸控;采用節(jié)能型的照明設(shè)備，如節(jié)能光源、燈具;采取自然光照明等。
三、電氣化鐵路節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
鐵路電力系統(tǒng)中的節(jié)能方案具備技術(shù)性的特點(diǎn)，其不僅可以實(shí)現(xiàn)電力節(jié)能的規(guī)劃，同時(shí)也可安排相應(yīng)節(jié)能技術(shù)的使用。利用節(jié)能方案規(guī)定多項(xiàng)技術(shù)的節(jié)能操作，提高鐵路電力節(jié)能的效率。
(一)、變壓器的節(jié)能應(yīng)用
1)要與鐵路運(yùn)行能耗的實(shí)際情況相結(jié)合，選取數(shù)量和容量都較為合適的變壓器，通過(guò)資金費(fèi)用以及維修資金，與實(shí)際負(fù)荷情況相結(jié)合，選取容量和電力負(fù)荷都較為適當(dāng)?shù)淖儔浩?，在此基礎(chǔ)上，設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高速正常運(yùn)行。很多時(shí)候，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，變壓器的負(fù)荷率可以實(shí)現(xiàn)正常操作，換言之，在30～75%，若是可以達(dá)到50～60%，那么基本上可以達(dá)到最佳狀態(tài)。
2)能耗運(yùn)用是選擇變壓器的主要依據(jù)，在新建、改建以及擴(kuò)建上，變壓設(shè)備要保證自身有突出效果，例如，新型電磁熱耦合的節(jié)能型卷鐵心牽引變壓器等，通過(guò)這一系列型號(hào)的變壓器，節(jié)約能源必定會(huì)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)短路所造成的損失也會(huì)得到有效減少或者避免。
3)降低負(fù)序電流造成的損失。為了整體減少進(jìn)入電力系統(tǒng)負(fù)序分量，采用牽引變電所換接相序的措施。所謂換接相序，就是指?jìng)€(gè)相鄰牽引變電所牽引變壓器的原邊各端子輪換接入電力系統(tǒng)中不同的相。如果各牽引變電所由統(tǒng)一電力系統(tǒng)供電，則各牽引變電所的牽引負(fù)荷在電力系統(tǒng)中引起的總負(fù)序電流與每個(gè)牽引變電所引入的相序有關(guān)。為了達(dá)到減小單相牽引負(fù)荷在電力系統(tǒng)中引起的負(fù)序電流，減輕對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)序影響的目的，通常采用牽引變電所換接相序的措施。
4)牽引網(wǎng)電壓補(bǔ)償。提高牽引網(wǎng)電壓常見(jiàn)的方法有：縮短牽引網(wǎng)供電臂長(zhǎng)度;加大饋線截面或增設(shè)加強(qiáng)導(dǎo)線;采用串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置;采用單相自耦調(diào)壓器或增壓器;采用AT供電方式，提高饋電電壓。
(二)、接觸網(wǎng)節(jié)能技術(shù)
1)選擇合適的接觸線材料，降低接觸網(wǎng)阻抗。接觸線材料引起電能損失不可避免，因?yàn)槿魏螌?dǎo)線在普通條件下都存在阻抗。因而，必然會(huì)引起電能損失。在這方面，線路阻抗大小就決定了電能損失的多少。因此，選擇單位阻抗較小的接觸線將有助于電氣化鐵道的節(jié)能。由于電氣化鐵道供電的特殊性，還要求接觸線必須具有抗拉強(qiáng)度高、耐熱性能好、耐磨性能好、制造長(zhǎng)度長(zhǎng)等性能，而這些性能之間往往又存在著矛盾，因此在選擇接觸線時(shí)要綜合考慮各方面因素，力求在滿足其他各性能的條件下選擇阻抗最小的材料。
2)使用無(wú)磁化或低磁化金具。目前，在電力系統(tǒng)輸配電線路的節(jié)能技術(shù)中人們很重視對(duì)無(wú)磁化或低磁化金具的使用，這是因?yàn)榻鹁呱袭a(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與材料的相對(duì)導(dǎo)磁率成正比，在鐵磁材料金具中，由于其相對(duì)導(dǎo)磁率高(可以達(dá)到250～1000)，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)大，因此產(chǎn)生的渦流大。渦流在金具電阻上發(fā)熱，從而將線路電能大量轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。鑒于此，通過(guò)采用無(wú)(低)導(dǎo)磁率的材料如鋁或銅合金或低磁鋼來(lái)制造線路金具是節(jié)能的一種有效手段。因此，借鑒電力系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，同樣可以在電氣化鐵道中采用無(wú)磁化或低磁化的金具。
3)限制供電臂的長(zhǎng)度。供電臂的長(zhǎng)度除了對(duì)其末端最低電壓水平有較大影響之外，還對(duì)牽引接觸網(wǎng)電能損失有較大影響。過(guò)長(zhǎng)的供電臂，將使?fàn)恳佑|網(wǎng)電能損失急劇增加。因此，在滿足行車要求的前提下要適當(dāng)限制供電臂的長(zhǎng)度。
(三)、電力機(jī)車節(jié)能
1)再生制動(dòng)節(jié)能。目前被廣泛采用的機(jī)車節(jié)能技術(shù)是再生制動(dòng)節(jié)能技術(shù)。再生制動(dòng)就是，一方面將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能回收利用，節(jié)約能源;另一方面提高機(jī)車的用電經(jīng)濟(jì)性，減輕機(jī)械摩擦制動(dòng)產(chǎn)生的磨損，增加摩擦制動(dòng)器的壽命。當(dāng)列車實(shí)施再生制動(dòng)時(shí)，異步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工況，列車的動(dòng)能(機(jī)械能)經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)，輸出到異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為交流電能，再經(jīng)相應(yīng)的整流、逆變通過(guò)牽引變壓器、受電弓反饋回牽引網(wǎng)。
2)變頻調(diào)速節(jié)能。在國(guó)內(nèi)，對(duì)變頻調(diào)速在電機(jī)節(jié)能方面進(jìn)行了定性的研究，分析變頻調(diào)速電機(jī)及其節(jié)能原理，提倡應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)電。變頻調(diào)速應(yīng)用于牽引電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法改變電動(dòng)機(jī)的通電時(shí)間所占比例(占空比)，電動(dòng)機(jī)會(huì)頻繁制動(dòng)和起動(dòng)，消耗大量的能量，如采用變頻調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電源的電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)負(fù)載情況改變輸出功率，將節(jié)約大量電能。在國(guó)外變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于交流牽引電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，電氣化鐵道節(jié)能技術(shù)相對(duì)將為廣泛，需要我們結(jié)合建設(shè)的實(shí)際情況，選擇最為合適的技術(shù)措施，以使電能的利用效率得到有效提升，同時(shí)也可以降低能耗，提升經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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電氣化鐵道技術(shù)論文篇二
電氣化鐵道供電牽引電力變壓器研究
摘要：隨著我國(guó)電氣化鐵道供電牽引電力變壓器的不斷發(fā)展，改善了我國(guó)鐵路運(yùn)輸以往較大的能耗和過(guò)于嚴(yán)重的污染等問(wèn)題。文章對(duì)電氣化鐵道供電牽引電力變壓器進(jìn)行研究，通過(guò)結(jié)合我國(guó)電氣化鐵道供電牽引電力變壓器的發(fā)展歷程，對(duì)牽引變壓器的共性運(yùn)行原理進(jìn)行了闡述，并在此基礎(chǔ)上對(duì)牽引變壓器的連接方法和運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：電氣化鐵道;供電牽引電力變壓器;鐵路運(yùn)輸;共性運(yùn)行原理;交通運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類號(hào)：U223 文章編號(hào)：1009-2374(2016)14-0019-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.010
電氣化鐵路屬于當(dāng)代的一種交通運(yùn)輸工具，是通過(guò)電能作為牽引動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)作的。電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)自身無(wú)法形成電能，而是向電力機(jī)車傳輸電力系統(tǒng)的電能。隨著我國(guó)電力牽引技術(shù)的不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，在鐵路運(yùn)輸行業(yè)中，大功率、高速度且具有較強(qiáng)過(guò)載能力和輸送能力的電力機(jī)車必定會(huì)被大眾所認(rèn)識(shí)。電氣化鐵路主要由兩個(gè)部分組成：一是電力機(jī)動(dòng)車;二是牽引供電系統(tǒng)。而在電力牽引供電系統(tǒng)中牽引變壓器是最為核心的部分，其作用非常重要，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)變壓、供電以及讓負(fù)序電流和高次諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響得以降低，同時(shí)還能夠無(wú)償?shù)难a(bǔ)償電力系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，牽引變壓器設(shè)計(jì)在電氣化鐵路中具有非常重要的地位和非常關(guān)鍵的作用。
1 電氣化鐵道的發(fā)展歷程和原理
1.1 電氣化鐵道的發(fā)展歷程
由于發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)在19世紀(jì)80年代相繼被研發(fā)出來(lái)，世界上越來(lái)越多的國(guó)家在城市內(nèi)的交通運(yùn)輸上運(yùn)用其電力牽引技術(shù)，其中較低電壓的直流電氣化鐵道是運(yùn)用最為廣泛的一種。隨著時(shí)代的進(jìn)步，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)之后，開(kāi)始將電氣化鐵道陸續(xù)的在城市之間和運(yùn)輸較為繁忙的鐵路干線上進(jìn)行建設(shè)。尤其是在20世紀(jì)50年代之后，這些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家為了讓國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸任務(wù)得以完成，在建設(shè)大規(guī)模鐵路的過(guò)程中，也開(kāi)始對(duì)電氣化鐵道進(jìn)行大力修建。20世紀(jì)80年代后，印度、南非等諸多發(fā)展中國(guó)家的電氣化鐵道發(fā)展速度也越來(lái)越快。而在我國(guó)，隨著新中國(guó)的成立，我國(guó)在對(duì)鐵路運(yùn)勢(shì)進(jìn)行大力發(fā)展的過(guò)程中，開(kāi)始在寶成鐵路的重要路段，即寶雞到風(fēng)州段建立電氣化鐵道，通過(guò)結(jié)合國(guó)外的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)先進(jìn)的單相工頻交流供電制進(jìn)行運(yùn)用。當(dāng)這條3%長(zhǎng)大坡到翻越秦嶺的電氣化鐵道完工，并成功通車之后，也標(biāo)志著我國(guó)鐵路發(fā)展逐漸的開(kāi)始邁向了電氣化方向。
1.2 電氣化鐵道供電系統(tǒng)原理介紹
電氣化鐵道供電系統(tǒng)主要由三相交流高壓輸電線、牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、軌道和地作為牽引電流回歸通道、回流線、電力機(jī)車以及中性點(diǎn)接地開(kāi)關(guān)這八個(gè)部分組成。一般情況下都將三相交流高壓輸電線稱之為電氣化鐵道一次供電系統(tǒng)，它的主要作用是發(fā)電、變電和輸電;其余組成部分則為電氣化鐵路牽引負(fù)荷，主要的作用是借助于牽引供電系統(tǒng)，將電氣化鐵道一次供電系統(tǒng)傳輸來(lái)的電能提供給電力機(jī)車。在牽引變電所中牽引變壓器是最為主要的設(shè)備，將電力系統(tǒng)傳輸過(guò)來(lái)的三相交流電轉(zhuǎn)化成能夠供電力機(jī)車使用的電能傳輸給電力機(jī)車是其主要任務(wù)。
2 電氣化鐵道供電牽引電力變壓器的連接方法
2.1 單相接線變壓器
單相接線變壓器主要分為兩種：一種是純單相變壓器，它是通過(guò)高壓側(cè)接三相電源中的任意某兩相，電壓在110kV或220kV。牽引母線和低壓側(cè)繞組首端進(jìn)行連接，鋼軌、地接和末端進(jìn)行連接，電壓輸出為27.5kV。通過(guò)和牽引母線的一段進(jìn)行連接，并供電給兩側(cè)的供電臂。由于純單相變壓器的繞組分別和一次側(cè)電源、二次側(cè)電力機(jī)車進(jìn)行連接，因此，材料的利用率都為100%;另一種為V/V接線變壓器，它是由兩臺(tái)單相接線牽引變壓器接線成V/V狀。這種變壓器一次側(cè)繞組和電力系統(tǒng)的兩個(gè)線電壓進(jìn)行連接，二次側(cè)則和牽引線的兩相母線分別連接，軌道、接地網(wǎng)和公共端子進(jìn)行連接。因此對(duì)地電壓存在不一樣的相位，所以需要運(yùn)用分相絕緣器將中間斷開(kāi)。在這種接線變壓器中，會(huì)存在兩個(gè)獨(dú)立的單相。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障停電后，另一臺(tái)變壓器則可以進(jìn)行跨相供電，也就是能夠成為兩邊共同的供電分區(qū)的牽引網(wǎng)。一般這種接線變壓器容量利用率能夠達(dá)到100%。
2.2 三相接線變壓器
三相牽引變電所一般三相牽引變壓器會(huì)有2～3臺(tái)，變壓器繞組有3個(gè)，與110kV高壓側(cè)連接的一次繞組為星形。二次側(cè)繞組連接牽引網(wǎng)，呈現(xiàn)三角形。三角形的兩個(gè)角和供電臂分別進(jìn)行連接，另一個(gè)則和行車軌道進(jìn)行連接。和供電臂向連接的兩個(gè)角對(duì)軌道電壓不同相，必須分開(kāi)于牽引線變電所的饋電線出口處，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是需要進(jìn)行電分相的設(shè)置。對(duì)于三相變壓器的牽引變電所，當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷不需要供應(yīng)或者地區(qū)負(fù)荷選用專門的變壓器時(shí)，則牽引變壓器兩個(gè)繞組就已經(jīng)足夠，當(dāng)下我國(guó)所采用的連接方式大都是這種。這種變壓器的優(yōu)點(diǎn)在于具有較低的造價(jià)和較小的占地面積，在三相電力系統(tǒng)中所引起的電流不對(duì)稱程度也相對(duì)來(lái)說(shuō)要低很多，但是它的缺點(diǎn)也很明顯，在三相變壓器中，無(wú)法充分利用到?jīng)]有連接鋼軌的一相容量。
2.3 斯考特接線變壓器
這種接線方法在國(guó)外被稱為Scott接線。它的主要作用是讓單相牽引負(fù)荷電力系統(tǒng)的不對(duì)稱影響得到改善。在斯考特接線變壓器中，通常會(huì)設(shè)置兩個(gè)單相變壓器。兩臺(tái)變壓器具有不一樣的側(cè)邊繞組匝數(shù)，但卻具有相同的次邊繞組匝數(shù)，促使變壓器側(cè)邊匝數(shù)是變壓器原來(lái)邊匝數(shù)的兩倍多。這種匝數(shù)比例能夠讓兩個(gè)變壓器具有相同的次邊電壓數(shù)值。從牽引角度上來(lái)看，這種接線方法非常相似于V形接線，但是，它的接觸網(wǎng)兩端電壓相位差距90°。這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)在于：能夠讓三相電力系統(tǒng)的負(fù)荷更加容易實(shí)現(xiàn)對(duì)稱，但是這種接線需要的變壓器較為特殊，且當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，存在較為復(fù)雜的轉(zhuǎn)換程序。當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷存在時(shí)，還需要將專用變壓器給建立起來(lái)。
2.4 伍德橋接線變壓器
這種變壓器接線方法是和斯考特接線擁有相同效果的變壓器接線方法。這種接線方法的主要特點(diǎn)在于，當(dāng)二次側(cè)的兩個(gè)繞組的負(fù)荷電流相同，且二次側(cè)電流相位會(huì)差距90°時(shí)，則一次側(cè)三相電流對(duì)稱。這種連接方法的缺點(diǎn)在于：具有較為復(fù)雜的變壓器內(nèi)部連線，這種接線不但需要變壓器，還需要有對(duì)稱升壓式自耦變壓器，這在很大程度上影響了變壓器制造、安裝以及運(yùn)行檢修，而且需要較高的造價(jià)。 3 牽引變壓器工程應(yīng)用趨勢(shì)
當(dāng)今社會(huì)牽引變壓器工程應(yīng)用正逐漸的傾向于V/V接線變壓器。首先，在220kV系統(tǒng)中，電氣化鐵道單相V/V接線變壓器牽引電力機(jī)車所形成的諧波污染要更加接近平衡變壓器所形成的污染;其次，據(jù)相關(guān)部門規(guī)定，供電部門在結(jié)合用戶和社會(huì)需求，在對(duì)雙電源且具有較高可靠性的供電時(shí)，能夠收取較高可靠性供電的相關(guān)費(fèi)用。一般鐵路系統(tǒng)雙電源可靠性大約在330元。如果一個(gè)單相牽引變壓器在13000kVA容量時(shí)，容量的實(shí)際利用率為95%，則就需要13000×(1-90%)×330=442000元的供電費(fèi)用。但是如果運(yùn)用V/V接線變壓器，則能夠?qū)ψ儔浩魅萘孔龅胶侠砼渲茫浞掷猛耆萘?，讓巨額費(fèi)用得以節(jié)省，同時(shí)也能夠充分利用到變電所相關(guān)配套設(shè)施;再次，V/V接線變壓器的材料利用率可達(dá)100%，而平衡變壓器只能達(dá)到96%的材料利用率，因此，對(duì)V/V接線變壓器進(jìn)行選用，能夠讓材料得到最大程度節(jié)約，讓經(jīng)濟(jì)開(kāi)支得以減少;最后，V/V接線變壓器具有較為簡(jiǎn)單的變電所結(jié)構(gòu)和較少的投資資金。在電氣化鐵道供電系統(tǒng)中，變電站每隔30～50km會(huì)有一臺(tái)，需要巨大數(shù)量的變電站。不管是從對(duì)供電費(fèi)用的節(jié)約上、材料的充分利用上等經(jīng)濟(jì)方面，還是從具有較為簡(jiǎn)單的施工等實(shí)際工程的角度上來(lái)看，牽引變壓器在未來(lái)將很可能逐漸傾向于V/V接線變壓器。
4 未來(lái)牽引變壓器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
在未來(lái)牽引變壓器技術(shù)領(lǐng)域中，高溫超導(dǎo)牽引變壓器將初見(jiàn)顯現(xiàn)，這種牽引變壓器具有較大功率、較輕的重量以及緊湊的結(jié)構(gòu)，還能減輕45%的制造重量，能夠達(dá)到99%以上的效率，此外還更加節(jié)能環(huán)保，必將為鐵路運(yùn)輸起到非常顯著的作用。德國(guó)西門子公司在2001年將運(yùn)用于鐵路交通中的1000kVA高溫超導(dǎo)變壓器給研發(fā)出來(lái)。我國(guó)湖南株洲電子機(jī)車有限公司在2005年開(kāi)始研制高溫超導(dǎo)變壓器，并成功將300kVA電動(dòng)車組高溫超導(dǎo)變壓器研發(fā)出來(lái)，在北京通過(guò)了驗(yàn)收。它是軌道電力機(jī)車組中運(yùn)用進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)的樣機(jī)，它有1個(gè)一次繞組、4個(gè)二次繞組、1個(gè)三次繞組，其中二次繞組相互獨(dú)立。二次繞組中的2個(gè)在一次和三次繞組之間排列，繞在鐵芯一側(cè)。牽引變壓器高溫超導(dǎo)化讓現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)得到完善，讓冷卻效率得到提升，促使保溫和密封性得到有效加強(qiáng)。高溫超導(dǎo)變壓器不僅體型小、重量輕，而且能耗低，具有良好的環(huán)保性能。高溫超導(dǎo)牽引變壓器的眾多優(yōu)點(diǎn)促使其逐漸成為當(dāng)下最具發(fā)展前景的變壓器。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，我國(guó)電氣化鐵道供電牽引電力變壓器的研究必將越來(lái)越先進(jìn)，有效推動(dòng)我國(guó)鐵路運(yùn)輸發(fā)展。因此，電力牽引供電系統(tǒng)中牽引變壓器是最為核心的部分，其作用非常重要，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)變壓、供電以及讓負(fù)序電流和高次諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響得以降低，同時(shí)還能夠無(wú)償?shù)匮a(bǔ)償電力系統(tǒng)。
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作者簡(jiǎn)介：楊海濤(1969-)，男，江蘇如皋人，濟(jì)南鐵路局建設(shè)項(xiàng)目管理中心工程師，研究方向：鐵道牽引供電。
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