高速铁路同相供电技术：阻抗匹配接线方法

阻抗匹配接线牵引变电所的主变压器采用了阻抗匹配平衡变压器，一般变电所都是设两台变压器：一台运行，一台备用，也可以根据实际需要两台并列运行。牵引变电所及阻抗匹配平衡变压器原理接线如图1.11所示，阻抗匹配平衡变压器结构原理相当于YN，d11接线变压器三角侧ab相（本图中与原边B相同相的绕组）延伸，ab两边分别增加一个匝数相等的附加绕组，附加绕组的匝数 ΔW应使次边电压满足图1.11（c）所示的三角形，所以附加绕组的匝数为

图1.11　阻抗匹配牵引变电所原理接线

1．原理接线及特点

变压器原边三相端子分别接入系统三相，变压器次边C端子接钢轨；M、T端子分别接不同方向供电臂的两个牵引母线。

这种变电所与YN，d11接变电所一样，次边保留了三角接，隔断了零序及3倍数谐波的流通，可以大大减小谐波及由此造成的电压电流波形畸变，相当于双环路滤波器，既保护了电源侧，也保护了负载侧；与Scott牵引变电所不同之处是变压器原边仍保持了三相星接，可以将中性点引出，避免了中点飘移现象发生；当两供电臂负荷电流大小相等、功率因数角相同时，变压器次边两个端口电流也大小相等、相位相差90°，原边三相电流完全对称，变压器的容量可以得到充分利用，这一点等同于Scott接线而优于三相YN，d11接线牵引变电所。在实际中两个供电臂负荷大小相等、功率因数角相同的概率非常小，大部分时间是仅一个供电臂有负荷，而另一个供电臂没有负荷。在单臂牵引负荷作用下仍然会造成系统三相严重不对称，不对称程度与单相接线和YN，d11接线情况相当。

这种牵引变电所缺点也是十分明显的，阻抗匹配平衡变压器制造工艺复杂、制造难度大，造价高。变电所分相绝缘器承受电压高于YN，d11接变电所。由图1.11可以看出分相绝缘器上承受电压为，因此，与YN，d11接线变压器相比，分相绝缘器的绝缘水平需要提高倍。分相绝缘器的存在增加了机车操作的复杂性，制约了高速、重载铁路的发展。

2．电压电流关系

根据匝数三角形关系，电压与电压相位正好相差90°，与夹角 φMA=15°。从坐标变换来看，阻抗匹配平衡变压器是Scott变压器的特殊形式，相当于坐标轴旋转了15°，也即 φMα=15°，所以阻抗匹配变压器的M、T两相电流与Scott变压器的 α、β 两相电流关系为

将 φMα=15°和式（1.45）代入式（1.48）可得(https://www.xing528.com)

式中，。

式（1.49）也可以根据式（1.11）坐标变换直接求得，将和φMα=15°代入式（1.11），即可得式（1.49）。

对应电压变换式为

根据式（1.11）也可以直接求得式（1.50），还可以根据变压器磁势平衡原理，求解电压、电流变换关系。根据图1.11参考方向可得

根据式（1.51）总能得到式（1.49）。

3．AT供电方式牵引变电所接线

三绕组式阻抗匹配变压器AT供电方式牵引变电所原理接线如图1.12所示。原边三相端子接系统三相，次边两个延边三角形的两个c端子相连后接钢轨，延边三角形两个端子α、β 端子与另一个延边三角形的α、β 端子，共同构成了 α-α、β-β 两组55 kV电压分别向两边供电臂供电。变电所设置两台阻抗匹配平衡变压器：一台运行，一台备用，也可两台并列运行。

图1.12　AT供电方式阻抗匹配牵引变电所原理接线