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(chē)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(chē)
中圖分類(lèi)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(chē)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(zhuān)線(xiàn)及城際鐵路達(dá)到1.6萬(wàn)公里以上，復(fù)線(xiàn)率和電化率分別達(dá)到50%和60%以上，主要繁忙干線(xiàn)實(shí)現(xiàn)客貨分線(xiàn)。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(hù)，提高電氣化鐵路的能源用電效率，將產(chǎn)生可觀(guān)的節(jié)能減排效益。
一、電氣化鐵路的組成
鐵路機(jī)車(chē)按照牽引動(dòng)力所使用的能源類(lèi)別可分為：蒸汽機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)和電力機(jī)車(chē)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(chē)電能的牽引方式。采用電力牽引的鐵路稱(chēng)為電氣化鐵路。作為電氣化鐵路牽引動(dòng)力的電力機(jī)車(chē)，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(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)牽引列車(chē)運(yùn)行。因此電氣化鐵路除了一般的鐵路線(xiàn)路、車(chē)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(chē)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(mén)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(xiàn)損，變壓器在工作時(shí)，由于功率產(chǎn)生的損失，線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路的損耗與線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)時(shí)，以電阻率較小的材料為主，例如:銅線(xiàn)、鋁線(xiàn);第二盡量減少配網(wǎng)線(xiàn)路長(zhǎng)度，避免盤(pán)旋、拉距式的線(xiàn)路安裝，最好采用直線(xiàn)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(xiàn)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(lèi)型多種多樣，鐵路電力中照明用電類(lèi)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(xiàn)路設(shè)置，采用節(jié)能型的線(xiàn)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(xiàn)截面或增設(shè)加強(qiáng)導(dǎo)線(xiàn);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(xiàn)材料，降低接觸網(wǎng)阻抗。接觸線(xiàn)材料引起電能損失不可避免，因?yàn)槿魏螌?dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)時(shí)要綜合考慮各方面因素，力求在滿(mǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)足行車(chē)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(chē)節(jié)能
1)再生制動(dòng)節(jié)能。目前被廣泛采用的機(jī)車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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)
[1]譚福太.變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的探討[J].能源技術(shù)，2008(2):106-109.
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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(lèi)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(chē)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(chē)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(chē);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(xiàn)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(chē)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(xiàn)、牽引變電所、饋電線(xiàn)、接觸網(wǎng)、軌道和地作為牽引電流回歸通道、回流線(xiàn)、電力機(jī)車(chē)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(xiàn)稱(chēng)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(chē)。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(chē)使用的電能傳輸給電力機(jī)車(chē)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(xiàn)變壓器
單相接線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(chē)進(jìn)行連接，因此，材料的利用率都為100%;另一種為V/V接線(xiàn)變壓器，它是由兩臺(tái)單相接線(xiàn)牽引變壓器接線(xiàn)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(xiàn)電壓進(jìn)行連接，二次側(cè)則和牽引線(xiàn)的兩相母線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)變壓器容量利用率能夠達(dá)到100%。
2.2 三相接線(xiàn)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(chē)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(xiàn)變電所的饋電線(xiàn)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(zhuān)門(mén)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(chēng)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(xiàn)變壓器
這種接線(xiàn)方法在國(guó)外被稱(chēng)為Scott接線(xiàn)。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(chēng)影響得到改善。在斯考特接線(xiàn)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(xiàn)方法非常相似于V形接線(xiàn)，但是，它的接觸網(wǎng)兩端電壓相位差距90°。這種接線(xiàn)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(chēng)，但是這種接線(xiàn)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(zhuān)用變壓器給建立起來(lái)。
2.4 伍德橋接線(xiàn)變壓器
這種變壓器接線(xiàn)方法是和斯考特接線(xiàn)擁有相同效果的變壓器接線(xiàn)方法。這種接線(xiàn)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(chēng)。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(xiàn)，這種接線(xiàn)不但需要變壓器，還需要有對(duì)稱(chēng)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(xiàn)變壓器。首先，在220kV系統(tǒng)中，電氣化鐵道單相V/V接線(xiàn)變壓器牽引電力機(jī)車(chē)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(mén)規(guī)定，供電部門(mén)在結(jié)合用戶(hù)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(xiàn)變壓器，則能夠?qū)ψ儔浩魅萘孔龅胶侠砼渲?，充分利用完容量，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(mén)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(chē)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(chē)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(chē)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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