每个变电所设2台。其原边绕组接入电力系统的三相,次边绕组两个端子分别接不同分段的接触网,另一端子接钢轨。三相牵引变电所的主要特点:主变压器为普通三相电力变压器,能提供可靠的三相电源自用电变压器及其负荷使用;但主变压器容量利用率较低,三相绕组中有一相达不到额定负荷;同时,由于这种牵引变电所对电力系统形成不对称负荷,将在系统中形成到负序电流并产生不利影响(参见负序),其负序电流影响较单相牵引变电所小。通常将各个牵引变电所的两个重负荷相轮换接入电力系统中的三相,可改善负序影响,采用将轻负荷相容量减小的不等容量三相主变压器,可提高容量利用率94.5% 单相牵引变电所 用单相双绕组主变压器构成的牵引变电所。有两种常用的接线方式:一种为全并联单相接线,2台主变压器原边绕组并联接入三相系统高压母线的两相间,次边绕组一端与接触网连接,另一端接钢轨。另一种为V,v接线方式,它是将2台单相主变压器的原边接入高压母线不同的两相间(如AB和BC),次边分别以不同的相间电压向两边接触网供电。全并联单相接线设备简单、经济、主变压器容量利用率高。
但由于牵引变电所对电力系统构成单相负荷,即使将各个牵引变电所轮换入电力系统中的三相,在局部系统中仍将产生大量负序电流,所以只适宜于在电力系统容量较大的地区采用。单相V,v接线在电力系统中产生的负序电流和三相牵引变电所相同,影响较小;主变压器容量利用比较充分;能提供三相电源供变电所自用;但一台主变压器停电时,三相负荷即中断,因而工作可靠性差;此时可投入备用主变压器,但需进行倒闸作业,操作较麻烦。单相牵引变电所在欧洲一些国家的电气化铁路得到较广泛的应用。
三相一两相牵引变电所 利用特殊接线方式的主变压器,以实现次边两相牵引负荷对称变换为原边三相平衡负荷的牵引变电所。具有这种对称变换功能的典型接线为斯科特(Scott)接线主变压器(参见三相一两相接线平衡变压器)。
该变压器原边有两个绕组,接成倒T形,它的底部绕组(称为底绕组)接入高压系统的两相间
电压(如A,C相间),另一绕组(称为高绕组)则连接于底绕组中心点和高压三个电压中的另一相(如B相),底绕组和高绕组的匝数比为
;次边匝数相同的两个单相绕组,在空间结构上分别与倒T形原边绕组相对应、构成互成π∕2相位差的两相次边电压Uα,Uβ,分别向两侧不同的接触网分段供电。当两馈电分段电流为Iα,Iβ时,通过电流变比和相位转换,可得原边三相电流IA=IB=IC且相位是对称的,使原边三相负荷实现了平衡,是其优点。
能实现这种对称变换的平衡接线方式有很多种,除斯科特接线外,常用的还有伍德桥(Wood Bridge)接线、十字交叉型接线和阻抗匹配型接线等(参见三相一两相接线平衡变压器)。由这些接线构成的主变压器,在中国和其他国家电气化铁路中都有不同程度的应用。
三相一两相牵引变电所的显著特点是能改善单相牵引负荷对电力系统形成的负序影响,在自
耦变压器(AT)供电的重载和高速铁路区段,由于负荷大,AT供电区长,牵引负荷造成系统的负序影响较为突出,因此这种变电所得到广泛应用。
低频交流牵引变电所 通过电压交换和变频设施,提供低频(
)、交流单相15kV电
压,向电力机车供电的牵引变电所。它有两种形式,一种是早期采用的由专用低频发电厂及相应电网供电,此时低频牵引变电所的功能和设施同工频牵引变电所相似。但因专用发电厂和输电网的投资大、负序影响大,后来新键牵引变电所都不使用。另一种是由通用电力系统工频高压电网供电,低频牵引变电所的功能是降压、变频和升压,早期采用旋转式变频发电机组变频,后来已由静止型大功率晶闸管变频器组取代,并获得拥有低频交流牵引制国家的普遍采用。见图(b)。 具有静止变频器组的低频交流牵引变电所主要设施和特点是,将工频高压电网的高压电,经降压变压器降压后,通过晶闸管变频器及其相控控制系统,把工频电压转换为所需的低频
(
)单相电压,然后经升压变压器将电压
升高为15 kV,向接触网馈电。
低频交流牵引变电所容量一般比工频牵引变电所小,而它的电气设施及其运行维护比后者都要复杂,因此限制了它的推广应用。
直流牵引变电所 设有降压、换流设施,提供直流电向直流电力机车供电的牵引变电所。直流牵引变电所早期先后采用旋转式电动直流发电机组和水银整流器(或称离子交流器)进行换流,随着交流技术的发展,后来普遍由硅整流器所取代(参见整流变压器-整流器机组)见图(c)。 直流牵引变电所一般由10kV~35kV交流双回路电网或环形电网供电。其主要设施和特点是:①具有多绕组的整流变压器原绕组接入三相电网,经降压后,次边两个绕组(星形和三角形接线)输出12相交流电压,分别对采用桥式并联12相整流电路的两组硅整流桥供电,即可获得输出为12相脉动的整(直)流电压。然后通过