三相V/V接牵引变压器在工程设计中的应用

根据三相V/V接牵引变压器的构成原理及其主要特点,介绍了三相V/V接线牵引变压器在设计中的应用,并提出了有关建议.     

YNvd接线变压器的阻抗匹配与运行特性

为在电气化铁道牵引供电系统中推广应用YNvd(星形-开闭三角形)接线变压器,基于磁势平衡方程、绕组接线方程、输出端口方程和电压传递方程,建立了YNvd接线变压器的数学模型,讨论了达到变压器良好的平衡特性应满足的设计条件;对电力系统阻抗进行了折算,给出了牵引变压器二次侧端口的电压输出方程和两相等值电路.研究表明,绕组阻抗不匹配将导致变压器在不同接地运行方式下产生零序电流和零序电压;牵引母线短路电流由系统阻抗、变压器漏抗及阻抗匹配程度决定.     

牵引变压器平衡特性仿真与分析

本文借助牵引负荷的概率分布，提出牵引变电所随机负序的分析方法，经对平稀接线变压器和三相变压器的负序仿真比较，给出了平衡接线变压器的适应范围。     

V/X接线牵引变压器短路电抗在线监测方法

为有效判断变压器绕组的变形与否,根据V/X接线牵引变压器的等效电路,利用变压器高压侧各相电压、电流及各供电臂馈线对地电压、电流的监测数据,推导建立了变压器短路电抗的计算模型,并以多次监测值的相对标准偏差为依据,提出了测试结果的精度控制方法. 测试结果表明,虽然提出的方法没有在绕组上安装附加传感器,但测试得到的一台V/X接线牵引变压器A、B和C、B相间的短路电抗分别为67.31和61.18 Ω,与离线数据67.40和61.27 Ω非常吻合,该在线监测方法有效且极具实用性.      

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

同相供电直挂变流器拓扑结构与容量匹配关系

为优化同相供电变电所变流器的拓扑结构,改善补偿容量,并减少设备占地,运用牵引变电所三相-单相电气量通用变换方法,研究了功率直通型、有功补偿型和无功补偿型3类直挂变流器.结合有源综合补偿特性和功率子模块特点,设计了同相供电直挂变流器的拓扑结构,研究了牵引变电所接线形式与直挂变流器容量匹配关系,最后分析了直挂变流器的器件容量利用率.研究结果表明:有功补偿型和无功补偿型直挂变流器容量不仅与牵引变电所接线形式有关,还与牵引负荷的接入端口和负载类型有关;对有功补偿型,当负荷功率因数大于0.961时,宜选择90°接线牵引变压器,当负荷功率因数小于0.961时,宜选择120°接线牵引变压器,且牵引负荷接入超前相;对无功补偿型,当为交-直-交牵引负荷时,宜选择90°接线牵引变电所,当为感性牵引负荷时,宜选择120°接线牵引变电所.在相同的交-直-交牵引负荷及调制比为0.8条件下,有功补偿型直挂变流器的器件容量利用率最高,达到11.34%.     

斯考特接线的牵引变压器的电流计算

在单相交流电力铁道上接触网的单相负荷会引起原电网三相系统的不平衡。为了减小原电网三相系统不平衡的程度,在牵引变电所中应当采用特殊接线的牵引变压器,其中一种就是斯考特接线。这种接线方式在法国的法兰新——齐奥维里交流电力铁道上已被采用,但在文献上还没有见到过这种接线方式在不同阻抗负载下,特别是短路下的计算方法。本文提出这方面的计算方法,并提出利用计算曲线求任何时间短路电流的方法,最后根据已得的公式导出接触网短路电流的计算公式。     

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

电压暂降对单相V/V牵引变压器的影响

基于EMTDC/PSCAD中UMEC变压器模型,研究电压暂降对V/V接线牵引变压器的影响机理,结果表明,电压暂降使变压器产生励磁涌流,电压暂降的时刻决定非周期分量磁通的大小,该值决定铁心的饱和与否,从而决定变压器励磁涌流是否发生.该时刻磁通的正负将影响涌流的正负.电压暂降持续时间对涌流的大小产生一定的影响,其值在1.2~1.8 p.u.之间变化.变压器有载运行时,电压暂降也将激发出变压器励磁涌流.     

27.5kV所用干式变压器谐波铜耗仿真研究

近年来,铁路系统所用干式变压器运行过程中出现绝缘、绕组烧毁等现象,为了分析该现象发生的原因,分析了电力机车向牵引网系统注入的高次谐波对所用干式变压器铜耗的影响.考虑谐波情况下绕组集肤效应及邻近效应引起的损耗,基于场路耦合法,建立所用干式变压器的详细三维有限元模型;分别将单次谐波电流与复合次谐波电流作用下的所用干式变压器...     

强迫油循环风冷式牵引变压器的动态温度场模型

牵引变压器散热涉及冷却油与绕组的共轭传热和热油在油冷却器的二次散热. 为准确模拟其温度场随时间和空间的变化规律,在一维假设基础上,建立了牵引变压器（含绕组和冷却油）和油冷却器的分布参数模型,并与油泵和管道等集中参数模型耦合,建立了牵引变压器动态温度场数学模型,同时提出了一套数值求解算法;对一台牵引变压器及其散热系统进行动态温升实验,以此检验了模型预测精度. 研究结果表明:模型预测的牵引变压器冷却油温过渡时间（58 min）与实验值（61 min）吻合良好,稳定工作的冷却油和绕组温度与实验值的偏差分别为1.3 ℃和2.5 ℃,可以用于指导牵引变压器散热系统的工程设计及优化.      

平衡接线牵引变压器同相供电下的容量设计方法

为了给同相供电系统牵引变压器容量选择提供理论依据,在既有异相牵引供电系统设计方法的基础上,分析了同相供电系统馈线电流与既有牵引供电系统馈线电流的差异,并针对既有线改造和新线建设两种情况提出同相供电系统牵引变压器容量设计方法.通过既有线和新建线路实现同相供电系统两个算例,说明新建线路和既有线牵引变压器容量可降低1~2个容量等级,并有效提高牵引供电系统运行经济性.      

基于Simulink的高速铁路牵引供电系统仿真建模

按照已建高速铁路牵引供电系统的构成,将整个牵引供电系统抽象成由外部电源、牵引变压器、牵引悬挂系统和电力机车等部分组成的电气系统。在MATLAB/Simulink软件中,建立以上各部分模型,通过仿真实验,验证了模型的正确性,为高速铁路的设计工作提供了一定的参考依据。     

一种新型电力电子变压器CHBR直流电压平衡控制策略

以无工频变压器新型电力机车牵引传动系统电力电子变压器(power electronic transformer, PET)级联H桥整流器(cas鄄caded H-bridge rectifier,CHBR)为研究对象;建立电力电子变压器CHBR数学模型;以瞬时功率理论为基础,提出一种新型电力电子变压器CHBR直流电容电压平衡控制控制策略;同时实现非理想牵引网电压下系统单位功率因素运行。最后通过Matlab/Simulink计算机仿真软件,仿真结果表明所提控制策略的有效性和优越性。     

新建牵引变电所的负荷预测及变压器容量优化配置

为了获得新建牵引变电所的负荷情况并校验优化所内牵引变压器的配置容量，将高斯混合模型用于牵引变电所实测数据聚类，然后引入神经网络对新建牵引负荷进行匹配分类. 依据聚类和分类结果，结合概率密度及蒙特卡洛抽样方法，实现新建电气化铁路牵引负荷的预测. 根据热传递原理和相对老化计算，建立新建牵引变电所牵引变压器温升与寿命损失的差分方程模型，对新建牵引变电所的牵引变压器容量进行优化配置. 通过对大量牵引变电所实测数据的分析，聚类后伪-F统计量达12.81，匹配分类后伪-F统计量进一步上升至12.90，表明本文聚类分类方法效果良好. 通过牵引变压器建模，将算例中变压器容量利用率从60%提高到96%，即使考虑安全裕度适当提高安装容量也能使容量利用率达到75%，实现了变压器容量的优化，充分利用了变压器的温度指标和寿命损失.      

牵引供电系统优化设计研究

本文论述电气化铁道供电系统优化设计的新课题。在建立牵引仿真(或牵引计算)数据库基础上,应用数学规划方法提出了寻优设计的两个数学模型:最小能损模型和最少工程费用模型,并详细讨论了以最小能损为目标函数的数学模型及算法。给出的算例表明,按寻优设计方案能有效地减少整个牵引供电系统中的功率损失(能量损失)。     

牵引变压器状态监测技术研究概述

随着中国铁路客运向高速、货运向重载发展,电气化铁路设备的运行状态直接关系到电气化铁路的运输安全。文章从一次设备牵引变压器的状态维修体制角度,分析了牵引变压器状态监测对电气化铁路运输安全的影响和实现路线。     

牵引网高次谐波对高低压三相系统的渗透特性

为研究牵引网高次谐波对高低压三相系统的影响,建立了阻抗匹配平衡变压器谐波模型,分析了高次谐波对公共电网高压三相系统的渗透特性;建立了牵引变电所用逆Scott变压器谐波模型,分析了高次谐波对牵引变电所低压三相系统的渗透特性;对牵引侧高次谐波含量较高的牵引变电所进行了测试,分析了谐波实测数据,并与谐波模型分析结果进行了对比;提出了一种适用于牵引变电所低压三相系统的Y型阻波高通滤波器滤波方案,并研制了一套滤波试验装置.研究结果表明,牵引网高次谐波对公共电网高压三相系统的渗透较小,但会明显渗透到牵引变电所低压三相系统;滤波装置投入运行后,牵引变电所低压三相系统a相电压谐波畸变率由12.25%降为1.94%,b、c两相电压谐波畸变率也明显降低,滤波装置有效的滤除了高次谐波,改善了低压三相系统供电质量.      

基于LabVIEW的牵引供电电能质量检测与分析装置研究

针对现有电能质量检测装置只适用于三相四线制电力系统,在分析牵引供电系统多达16路电量信号时,不能对各电量信号间进行相关性分析的不足,以LabVIEW为平台开发了一套适合牵引供电系统特点的电能质量检测与分析程序。该系统实现了多路同步信号采集;利用三点法实现对牵引供电系统频率的测量、对称分量法精确计算牵引供电系统负序含量、离散傅里叶变换（DFT）实现s级谐波和间谐波检测;同时完成5类稳态电能参数的实时计算、存储、统计分析、报表等功能模块,并具备对暂态电能质量事件捕获、分析等初步功能,满足了铁路牵引供电不同供电方式下实时同步检测的要求。     

电动汽车剩余电量计算方法

根据电池在工作过程中任意时刻的剩余电量理论上应该等于电池的实际容量减去放电电量的原理，推导出了剩余电量的实用计算公式，设计了剩余电量计量系统。通过对一组铅酸电池的实车道路测试，发现其计量误差大约为20％，误差主要由电池的实际放电模式与试验模式的不同所造成。