一种Scott接线牵引变压器的制作方法

本发明涉及牵引供电变压器技术领域，特别涉及一种scott接线牵引变压器。

背景技术

牵引变压器是连接电力系统和牵引供电系统的核心设备，主要完成变压和向牵引供电负荷传递功率的功能。牵引供电负荷是一种单相、不对称、频繁波动和非线性负荷，由于电力机车工况的复杂性，其牵引负荷波动频繁、冲击性大，对牵引供电系统和公共电网产生电压波动、负序等一系列不利影响，严重影响牵引网及三相公共电网的供电质量，降低铁路运营的安全性和经济性。

京秦线、大秦线、郑武线、候月线、神朔线等电气化线路或其部分区段均广泛应用scott接线牵引变压器(请参考图1)，它属于平衡变压器，可以改善三相电网的不平衡程度，能把功率因数且幅值相等的二次侧两相负荷电流变成一次侧三相对称电流，在空载时能把一次侧三相对称电压变成正交且幅值相等的二次侧两相电压，但由于牵引负荷在空间和时间分布上的随机性，三相不平衡改善程度极为有限。

同时，由于两个单相27.5kv牵引供电输出端相位不同，为防止双边电源短路，变电所两个27.5kv输出端之间需要设置电分相区(请参考图2)。电分相使得牵引供电系统存在供电孤岛，限制了电力机车及动车组的平滑连续受流，影响牵引功率的持续发挥，增加了运输时长，降低了铁路运能。目前普遍采用的自动过电分相装置均存在机电过程复杂、动作频繁、可靠性低、使用寿命短等问题。

因此，如何使scott接线牵引变压器解决上述问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种scott接线牵引变压器，该scott接线牵引变压器只需输出一组额机车牵引供电电压，因此可以取消现有变电所出口处的分相区，实现同相供电。

为解决上述技术问题，本发明提供一种scott接线牵引变压器，包括两组与三相电源相连的原边高压绕组；其中，原边第二高压绕组的第一端连接在原边第一高压绕组的中间位置；还包括：与所述原边第一高压绕组共用铁芯的次边第一输出绕组和次边第二组输出绕组；与所述原边第二高压绕组共用铁芯的次边第三组输入绕组；且所述次边第一输出绕组的容量大于所述次边第二组输出绕组的容量以及大于所述次边第三组输出绕组的容量；其中，

所述次边第一输出绕组输出额机车牵引供电电压；

所述次边第二组输出绕组具有至少一组次边第二输出绕组，所述次边第三组输出绕组具有至少一组次边第三输出绕组。

可选的，所述次边第二组输出绕组的容量大于或者等于所述次边第三组输出绕组的容量。

可选的，所述次边第二组输出绕组具有输出电压的多档位电压等级调节功能，和/或，所述次边第三组输出绕组具有输出电压的多档位电压等级调节功能。

可选的，所述次边第二组输出绕组和所述次边第三组输出绕组输出变流器适用电压。

可选的，所述次边第二输出绕组为次边第二高阻抗输出绕组。

可选的，所述次边第三输出绕组为次边第三高阻抗输出绕组。

可选的，所述变流器适用电压为0.97kv。

可选的，所述额机车牵引供电电压具体为27.5kv。

可选的，所述次边第二组输出绕组具有一组次边第二输出绕组，所述次边第三组输出绕组具有一组次边第三输出绕组。

本发明所提供的scott接线牵引变压器，包括两组与三相电源相连的原边高压绕组；其中，原边第二高压绕组的第一端连接在原边第一高压绕组的中间位置；还包括：与原边第一高压绕组共用铁芯的次边第一输出绕组和次边第二组输出绕组；与原边第二高压绕组共用铁芯的次边第三组输入绕组；且次边第一输出绕组的容量大于次边第二组输出绕组的容量以及大于次边第三组输出绕组的容量；其中，次边第一输出绕组输出额机车牵引供电电压；次边第二组输出绕组具有至少一组次边第二输出绕组，次边第三组输出绕组具有至少一组次边第三输出绕组。

可见，该scott接线牵引变压器只需输出一组额机车牵引供电电压，因此可以取消现有变电所出口处由于两个单相27.5kv牵引供电输出端相位不同，为防止双边电源短路而在变电所两个27.5kv输出端之间设置的分相区，实现同相供电，降低了运输时长，提高了铁路运能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术所提供的传统scott接线牵引变压器接线原理示意图；

图2为现有技术所提供的基于传统scott接线牵引变压器的变电所接线原理示意图；

图3为本发明实施例所提供的scott接线牵引变压器的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种具体的scott接线牵引变压器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种scott接线牵引变压器，该scott接线牵引变压器只需输出一组额机车牵引供电电压，因此可以取消现有变电所出口处的分相区，实现同相供电。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的scott(斯考特)接线牵引变压器是一种三相电变两相电的专用牵引变压器。这种变压器通常是由两台单相变压器组成的，将一台变压器的高压绕组的末端联结在另一台变压器高压绕组的中央，组成t形联结的三相高压绕组，这样联结起来的两台单相变压器便可用作三相变两相的变压器。这两台变压器，前者称为梯塞(teaser)变压器，后者称为主(main)变压器，分别简称为梯变和主变，或简称t变和m变。本实施例对传统的scott接线牵引变压器的原边不作改变，但是对于次边进行了改进使其实现同相供电，降低了运输时长，提高了铁路运能。具体请参考图3，图3为本发明实施例所提供的scott接线牵引变压器的结构示意图；该scott接线牵引变压器可以包括：

两组与三相电源相连的原边高压绕组(即图3中的ab和bc)；其中，原边第二高压绕组(即图3中的bc)的第一端(即图3中的d端)连接在原边第一高压绕组(即图3中的ab)的中间位置；图3中的原边的abc端分别与高电压电源输入侧相序的abc三相相连。其仅仅为一个具体示例，当然原边高压绕组的三个端与高电压电源输入侧相序的连接顺序也可以是cab、bca、acb、bac、cba等方式。本实施例对比并不进行限定。且本实施例也不对高电压电源输入侧的电压数值进行限定，可以根据实际需要进行确定，例如可以是110kv或220kv、330kv等高电压电源。

与原边第一高压绕组共用铁芯的次边第一输出绕组(即图3中的a1-b1)和次边第二组输出绕组(即图3中的a2-b2)；与原边第二高压绕组共用铁芯的次边第三组输入绕组(即图3中的d1-c1)；且次边第一输出绕组的容量大于次边第二组输出绕组的容量以及大于次边第三组输出绕组的容量；其中，可选的，次边第二组输出绕组的容量大于或者等于次边第三组输出绕组的容量。

次边第一输出绕组输出额机车牵引供电电压；本实施例并不对额机车牵引供电电压的数值进行限定，可以根据当前的额机车牵引供电电压的实际数值进行设置。目前额机车牵引供电电压具体为27.5kv。

次边第二组输出绕组具有至少一组次边第二输出绕组，次边第三组输出绕组具有至少一组次边第三输出绕组。即次边第二输出绕组的个数可以是1～n个，并联形成次边第二组输出绕组，次边第三输出绕组的个数可以是1～n个，并联形成次边第三组输出绕组。

具体的，本实施例并不限定次边第二组输出绕组和次边第三组输出绕组种本实施例中次边第二输出绕组和次边第三输出绕组的个数。用户可以根据实际需求进行设置。即本实施例中次边输出绕组至少为3个，但是只有一个次边输出绕组用于输出额机车牵引供电电压。该scott接线牵引变压器只需输出一组额机车牵引供电电压，因此可以取消现有变电所出口处由于两个单相27.5kv牵引供电输出端相位不同，为防止双边电源短路而在变电所两个27.5kv输出端之间设置的分相区，实现同相供电，降低了运输时长，提高了铁路运能的目的。

本实施例中图3仅仅为一个具体的scott接线牵引变压器的示例。例如次边第一输出绕组和次边第二组输出绕组的位置可以调转，并不一定非要是左右排序。图3中a和a1、a2为同名端(图中用圆圈表示)，b和b1、b2为同名端(图中用正方形表示)，c和c1为同名端(图中用三角形表示)，d和d1为同名端(图中用菱形表示)。

基于上述技术方案，本发明实施例提的scott接线牵引变压器，该scott接线牵引变压器只需输出一组额机车牵引供电电压，因此可以取消变电所出口处的分相区，实现同相供电。电力机车及动车组等通过本变电所供电区段时，无需断电降弓或者通过地面自动过分想装置转换，单相平滑连续受流，有效保证了牵引功率的持续发挥；同时，电力机车及动车组等不再存在通过分相区时的速度损失，可以缩短运输时长，充分发挥线路运能。

基于上述实施例，本实施例中的次边第二组输出绕组具有输出电压的多档位电压等级调节功能，和/或，次边第三组输出绕组具有输出电压的多档位电压等级调节功能。这里的输出电压有多档电压等级档位可调节或定制为一个档位。

具体的，本实施例可以仅将次边第二组输出绕组设置为具有输出电压的多档位电压等级调节功能，也可以仅将次边第三组输出绕组设置为具有输出电压的多档位电压等级调节功能，或者将次边第二组输出绕组和次边第三组输出绕组均设置为具有输出电压的多档位电压等级调节功能。

通过输出电压的多档位电压等级调节功能可以灵活的改变次边第二组输出绕组或次边第三组输出绕组中各个次边输出绕组的输出电压，提高scott接线牵引变压器的使用广度和使用灵活性。

基于上述任意实施例，为了便与变流器机组直接连接构成平衡供电系统，实现高压进线侧三相负序治理。本实施例中次边第二组输出绕组和次边第三组输出绕组输出变流器适用电压。即可以根据实际变流器适用电压的数值调节或者设定次边第二组输出绕组或次边第三组输出绕组中各个次边输出绕组的输出电压。将次边第二组输出绕组和次边第三组输出绕组与平衡供电装置相连。且本实施例中可以输出变流器机组额定电压，无需降压变压器，可以减小系统损耗，有效提高系统效率。即本实施例中将次边第二组输出绕组和次边第三组输出绕组作为变流器机组专用绕组。具体的，变流器机组专用绕组输出电压为970v等变流器可以直接连接的电压(有多档电压等级档位可调节或定制为一个档位)，便与变流器机组搭配构成平衡供电系统，实现高压进线侧三相负序治理。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的scott接线牵引变压器，可以满足牵引供电系统供电(如27.5kv)的需求，同时便与变流器机组直接连接构成平衡供电系统，能够有效控制牵引负荷对牵引供电系统和公共电网造成的电压波动、负序等一系列不利影响，实现高压进线侧三相平衡供电，显著提高牵引网及三相公共电网的供电质量，以及牵引供电及公共电网运营的安全性和经济性。

上述实施例中次边第二组输出绕组和次边第三组输出绕组即变流器机组专用绕组中各个次边输出绕组可以是高阻抗设计也可以是低阻抗设计。对比并不进行限定。但是当其为低阻抗设计时，变流器机组与之直接连接时，还需要在回路中间串联一台电抗器。增加设备占地面积，提高成本。为了精简设备，基于上述实施例，本实施例中次边第二输出绕组为次边第二高阻抗输出绕组。次边第三输出绕组为次边第三高阻抗输出绕组。即变流器机组专用绕组为高阻抗设计，可以直接连接至变流器机组，无需外置电抗器，节约设备投资和占地面积。其原理为高阻抗绕组等效于将一台电抗器内置于变压器内部，可以节约外置电抗器的占地。

本实施例并不对具体的变流器适用电压的数值进行限定，用户可以根据实际变流器电压需求进行设置。目前变流器适用电压为0.97kv。

由于以便情况下平衡供电装置中含有两组变流器机组，因此次边第二组输出绕组中的次边第二输出绕组为一个和次边第三组输出绕组中的次边第三输出绕组为一个。下面举例说明本实施例，具体请看考图4。其中，图4中a、b、c为高压侧三相电源输入端，ab和bc绕组额定电压等级为110kv或者220kv、330kv等高电压等级；a1-b1为次边第一输出绕组，额定输出电压27.5kv，供机车牵引供电之用；a2-b2为次边第二输出绕组，额定输出电压0.97kv或者其它变流器适用电压等级，高阻抗设计，供变流器机组之用；d1-c1为次边第三输出绕组，额定输出电压0.97kv或者其它变流器适用电压等级，高阻抗设计，供变流器机组之用；ab与a1-b1、a2-b2共铁芯，bc与b3-c1共铁芯，两者之间独立，可以视为独立的单相变组合。

以上对本发明所提供的一种scott接线牵引变压器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。