2 牵引变压器的特点与牵引供电方式
牵引供电系统为移动的电力机车供电， 属于一 级负载，其特性不同于一般电力负载，由于电力机车 牵引重量的不同，铁路列车流量的差别，列车运行中 坡道、 弯道及站场等工况导致的速度变化以及司机 操作等人为因素的影响， 牵引变压器负载变化随机 性很强。 牵引负载具有以下特点。
DF/BT 供电方式的平衡牵引变压器分类见表 3。 对 每一种类产品，分别从高、低压侧结构特征，容量利 用率，制造复杂程度等几方面进行了分析比较。
表 2 适用于 AT 供电方式的平衡牵引变压器类型 Table 2 Types of balance traction transformer for AT
制造复杂程度
复杂
复杂
复杂
复杂
表 3 适用于 DF/BT 供电方式的平衡牵引变压器类型 Table 3 Types of balance traction transformer for DF/BT
坎勃勒 变形坎勃勒 改进坎勃勒
型号
Kubler I Kubler II
Kubler Ⅲ
高压侧是否有中性点
第 49 卷 第 10 期 2012 年 10 月
TRANSFORMER
Vol.49 No.10 October 2012
电气化铁道牵引变压器的特点 和高速客运专线牵引变压器选型分析
郭满生
（保定天威保变电气股份有限公司，河北 保定 071056）
摘要：对牵引变压器进行了分类，并对高速客运专线牵引变压器的选型进行了分析。
表 1 非平衡牵引变压器类型 Table 1 Types of unbalance traction transformer
初从日本成功引进了 AT 供电技术， 实现了成套设 备的国产化。 2.2 直接供电方式或带回流线的直接供电方式
直接供电方式中一部分回流电流由钢轨流入大 地，对通信线路产生较大的电磁感应影响，我国在最 初修建的几条电气化铁路上采用的是直接供电方 式。后来随着铁路电气化逐渐向繁忙干线发展，为了 减少通信线路的迁改工程量和降低铁路电气化的工 程造价，不再采用此方式。
由于牵引负载的特点， 牵引变电所对于变压器 的过负载能力提出了很高的要求。 变压器的过负载 能力要求变压器在短时过负载条件下的绕组温升和 油面温升不超过规定的温度， 以满足牵引变压器的 正常寿命。
牵引变压器短路现象频繁，在列车通过时，由于 列车导电弓架、支撑绝缘子（或其他绝缘子）闪络，经 常造成瞬间短路。 据统计一般情况下平均每年发生 短路 70 次，有些地区更严重，因此要求牵引变压器 有足够的抗短路和耐冲击能力。
T（接触网）
SS
牵引 变电所
NF （ 回 流 线 ） R（钢轨）
图 2 带回流线的直接供电方式 Fig.2 Direct power supply mode with negative
feedback line
2.3 吸流变压器供电方式 吸流变压器供电方式（简称 BT,下同）的构成如
图 3 所示，由接触网、钢轨及负馈线 NF 组成。 在负 馈线与接触网之间采用 1∶1 的吸流变压器将正常运 行时在直接供电方式下流经轨道、大地的回流，通过 吸流变压器由架空负馈线“吸”回牵引变电所，降低 了钢轨电位，减轻对通信线路的干扰危害。我国曾在 20 世 纪 70 年 代 中 期 开 始 采 用 吸 流 变 压 器 供 点 方 式，并解决了防干扰问题，但由于在接触网中串接吸 流变压器，受电弓在通过接触网关节时易拉弧，对高
GUO Man-sheng
（Baoding Tianwei Baobian Electric Co.,Ltd., Baoding 071056, China）
Abstract：The traction transformers are classified. The selection for high speed passenger railway traction transformer is analyzed． Key words：Traction transformer； Power supply mode； Model selection
自耦变压器供电方式（简称 AT,下同）如图 1 所 示，牵引网结构由接触网 T、正馈线 F、轨道大地系 统 R 以及每隔一定距离设置的自耦变压器构成。 自 耦变压器变比为 2∶1， 两台自耦变压器间隔一般为 10km 左右，并联于接触导线和正馈线之间，自耦变 压器中点和钢轨相连，使大部分回流流经正馈线，从 而降低对邻近通信线的干扰。
（3）负载周期变化频繁。 我国铁路是客货混运，
第 10 期
郭满生：电气化铁道牵引变压器的特点和高速客运专线牵引变压器选型分析
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24h 均有列车运行， 因此牵引供电系统不但负载幅 度很大，而且负载周期变化相对频繁。铁路列车流量 的大小，决定了负载周期变化频繁的程度。 例如，在 灾后重建成的昆线牵引变压器技术条件中， 规定一 昼夜负载周期变化 6 次，计 3.5h。
由于各地自然条件以及牵引负载差异较大，目 前多种牵引变压器类型共存的局面仍将持续一段时 间，随着既有线路改造和提速，以及高速客运专线的 大规模建设，牵引变压器稳定在几个主要的类型。为 了对牵引变压器有一个明晰的把握， 笔者基于平衡 性特征对现有牵引变压器进行了分类， 即将牵引变 压器分为两大类， 非平衡牵引变压器和平衡牵引变 压器， 其中非平衡牵引变压器分类见表 1； 适用于 AT 供电方式的平衡牵引变压器分类见表 2；适用于
T（接触网）
SS
牵引 变电所
AT
AT
R（钢轨）
F（正馈线） AT
图 1 自耦变压器供电方式 Fig.1 Power supply mode of auto-transformer
AT 供电方式中牵引变电所的间距比带回流线 的直接供电方式增加近一倍， 不但牵引变电所数量 可以减少， 而且相应的外部高压输电线数量也可以 减少，而且减少了工程投资。我国于 20 世纪 80 年代
是
是
是
高压侧电流是否对称
是
是
是
低压侧是否有三角形绕组 是
是
是
阻抗匹配难易程度 难，唯一 易，一定范围 易，一定范围
高压侧阻抗对称度
高
高
高
容量利用率
0.959 8 0.952 3~0.958 5 0.959 8
制造复杂程度
简单
复杂
简单
表 1 中 适 用 于 DF/BT 供 电 方 式 的 两 种 产 品 的 电气原理示意图见图 4。 其中 YNd11 结构的牵引变 压器的容量利用率较低， 对电力系统的负序影响介 于单相牵引变压器和平衡型牵引变压器之间， 制造 和运行经验较成熟， 是电气化工程中的基本选择之 一。 由于我国电网容量的增强，VV 接线牵引变压器 因其高效率和容易配置的特点近年来得到了大量的 应用。
带回流线的直接供电方式（简称 DF,下同）的构 成如图 2 所示，由接触网 T、钢轨 R、沿全线架设与 轨道并联的负馈线 NF(每隔几公里用吸上线和钢轨 相连接)组成。负馈线 NF 和钢轨并联连接，正常运行 时在直接供电方式下原来流经轨道和大地的回流， 一部分改由架空负馈线流回牵引变电所， 降低了钢 轨电位，负馈线 NF 线与接触网距离较近，且其电流 方向与接触网中供电电流方向相反， 可减轻对通信 线路的干扰危害。
除了耐受过负载和抗短路这些牵引变压器特有 的共性要求外， 牵引变压器随着牵引供电方式的不 同而呈现不同的特征， 这是其区别于电力变压器的 显著特点。因此设计牵引变压器时，首先要明确牵引 变压器的供电方式。
目 前 我 国 采 用 单 相 工 频 交 流 25 kV 电 气 化 铁 路牵引网的供电方式， 主要包括自耦变压器供电方 式、直接供电方式（含带回流线的直接供电方式）和 吸流变压器供电方式三种。 2.1 自耦变压器供电方式
3 牵引变压器类型
牵引变压器是牵引变电所的关键设备， 在我国 由于不同时期各地发展不平衡， 在役牵引变压器的 接线型式较多， 这主要取决于牵引变压器受电侧电 力网系统容量的大小。 牵引变压器受电侧可以采用 三相也可以采用单相，而其供电侧均为单相。对于受 电侧为三相的牵引变压器， 其供电侧通常为两个单 相。 现有的牵引变压器有单相牵引变压器、V 接线牵 引 变 压 器 、Scott 接 线 平 衡 牵 引 变 压 器 ，Kubler 接 线 平衡牵引变压器及十字交叉型牵引变压器等。 其中 所谓平衡变压器是一种三相-两相变换的降压变压 器， 通过平衡变压器由电力网直接向不平衡的负载 供电而不破坏三相系统的对称性。 该类变压器有两 个显著特点：其一，可将对称三相电力系统变换为幅 值相等、 相 位 差 为 90°电 角 度 的 两 相 电 力 系 统 ；其 二，两相侧负载相等时，三相侧电流对称；两相侧负 载不相等时，三相侧电流平衡。
关键词：牵引变压器；供电方式；选型
中图分类号：TM922.73
文献标识码：B
文章编号：1001－8425（2012）10－0024－06
Characteristics of Electrified Railway Traction Transformer and Analysis of Selection for High Speed Passenger Railway Tranction Transformer
斯科特 低压带中点斯 李布兰克 伍德桥 型号
Scott I 科特 Scott II LeBlanc Woodbridge
高压侧是否有中性点
否
否
否
是
高压侧电流是否对称
是
是
是
是
低压侧是否有三角形绕组 否
否
否
是
阻抗匹配难易程度
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Байду номын сангаас
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