[发明专利]一种补偿变压器

说明书

本发明公开了一种补偿变压器，涉及交流电气化铁路牵引供电技术领域。该变压器包括铁芯、绕制于一单相铁芯上的第一原边绕组和第一次边绕组，绕制于另一单相铁芯上的第二原边绕组、第二次边绕组；第二原边绕组的X端子与第一原边绕组中点连接；第二次边绕组的x端子与第一次边绕组的中点连接；第二原边绕组的T端子与第二次边绕组的t端子为同极性端，第一原边绕组的R端子与第一次边绕组的r端子为同极性端；r端子、s端子及t端子用于连接无功补偿装置；与单相牵引变压器配合，不仅能实现同相供电，取消电分相，有效消除单相负荷造成的三相系统的电压不平衡问题，而且占地少，易于安装实施，同时还能增强牵引供电系统的节能、节支效果。

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路供电领域，尤其涉及一种具有良好负序补偿功能的补偿变压器，与单相牵引变压器配合使用。

背景技术

电气化铁道普遍采用由公用电力系统供电的单相工频交流制，为使单相的牵引负荷在三相电力系统中尽可能平衡分配，电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案。分相分区处的相邻供电区之间用分相绝缘器分割，形成电分相，也称分相。为防止电力机车带电通过电分相发射因燃弧而烧坏接触网悬挂部件，甚至导致相间短路等事故，随着列车速度的不断升高，在司机无法手动进行退级、关辅助机组、断主断路器、靠列车惯性驶过中性段、再合主断路器、合辅助机组、进级恢复牵引功率来完成过分相的情况下，采用了自动过分相技术，主要有地面开关自动切换过分相、车载自动过分相以及柱上自动过分相等几种，但仍存在开关切换中列车通过电分相的暂态电气过程，易产生较大的操作过电压或过电流，造成牵引网与车载设备烧损等事故，甚至导致自动过分相操作失败，影响供电可靠性和列车安全运行。因此，电分相环节是整个牵引供电系统中最薄弱的环节，列车过分相成为了高速铁路乃至整个电气化铁路牵引供电的瓶颈。

高速和重载铁路已广泛采用基于IGBT、IGCT等全控型器件的大功率交直交型电力机车或动车组，其核心是多组四象限PWM控制和多重化控制的牵引变流器，谐波含量小，功率因数接近于1，但交直交型电力机车或动车组牵引功率大，如大编组运行的高速动车组其额定功率达25MW，相当普速铁路列车的5倍，这些大量开行的大功率单相负荷对三相电网造成的电能质量的主要问题将是三相电压不平衡度(负序)问题。

因此，现在需要解决的技术问题是：当三相电压不平衡度(负序)不能满足要求时，发明一种具有良好负序补偿功能的变压器，与单相牵引变压器配合使用，在实现同相供电的同时，使补偿负序的装置容量最小，并且集成于一体、共箱安装，减小占地。

发明内容

本发明目的是提供一种补偿变压器，不仅能与单相牵引变压器配合，有效地实现电气化铁路补偿供电，取消变电所出口的电分相，而且可使负序补偿装置容量达到最小，有效消除电气化铁路单相负荷造成的三相系统的电压不平衡问题，同时，占地少，易于安装。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：

一种补偿变压器，一单相铁芯上绕制于第一原边绕组和第一次边绕组以及第一次边绕组，另一单相铁芯上绕制第二原边绕组、第二次边绕组；所述补偿变压器与单相牵引变压器配合，所述第二原边绕组的X端子与所述第一原边绕组中点连接；所述第二次边绕组的x端子与所述第一次边绕组中点连接，所述第二次边绕组的t端子接地；所述第二原边绕组的T端子与所述第二次边绕组的t端子为同极性端，所述第一原边绕组的R端子与所述第一次边绕组的r端子为同极性端。

优选地，所述第一原边绕组的R端和S端子分别连接三相电网中的两相，所述第二原边绕组的T端子连接三相电网的第三相。

进一步优选地，所述补偿变压器第一原边绕组与单相牵引变压器原边绕组连接于电网的同一组线电压上，并且极性相同。

优选地，所述第一原边绕组的R端子和S端子与所述第二原边绕组的T端子形成等腰三角形且第二原边绕组的匝数n与第一原边绕组的匝数m的关系为：