基于Y,d11 接线变压器的同相供电技术方案

　　摘要：提出一种基于Y,d11 接线变压器的同相供电技术方案，立足于无源对称补偿技术，构建电气化铁路同相供电系统。其主要思想是通过设计单调谐LC 滤波器滤除牵引负荷3、5、7 次谐波，利用全负序相量图设计对称补偿装置，补偿同相供电带来的负序问题。采用Matlab/Simulink 中的电力系统仿真元件库对系统建模并仿真，仿真结果验证了该接线方式的同相供电系统综合补偿方案的正确性和可行性，它不仅能够满足高速、重载机车运行的要求，取消分相绝缘器，而且能够达到三相完全平衡，同时滤除谐波和补偿无功。

　　0 引言

　　随着电气化铁路建设规模的不断扩大，对电气化铁路相关问题的研究已成为电力部门和铁路部门共同关注的问题。高速铁路采用同相供电技术，也就是每个变电站均采用单相供电，原边相位不再轮换，取消牵引变电站和分区亭处接触网中的分相绝缘器，且在平衡变换装置的作用下可以完全消除系统不平衡，滤除谐波并补偿无功，使变化剧烈、含有大量谐波、低功率因数的不对称单相牵引负荷对电力系统而言仅相当于一个纯阻性的三相对称负荷，从而有利于高速机车速度的提高，更能满足高速或重载牵引的发展要求。目前，关于同相牵引供电系统方案的研究已取得一定的成果。文献介绍了采用对称补偿技术实现同相供电的系统方案；文献[14-21]介绍了采用有源滤波器构成的同相供电系统方案。本文设计了基于Y,d11 接线变压器实现同相供电的对称补偿装置，并进行了参数计算和系统方案的仿真验证。不管是国内还是国外，同相供电技术都将在一段时间内成为铁路交通发展的一个焦点，并且此项技术已在一些铁路线路投入使用。

　　1 同相供电系统的结构

　　尽管特殊接线的牵引变压器能使补偿装置的设备容量达到，但将牵引变压器容量计入而考虑整个系统的容量利用情况时，特殊接线变压器与常规接线变压器比较接近，再加上Y,d11 接线变压器具有制造方便、应用经验丰富、原边可以大电流接地等优点，因此，有必要对Y,d11 接线的对称补偿及其实现模式进行研究。

　　三相电压对称时，采用无功器件直接补偿三相系统的无功电流和负序电流，可以实现电网负序和无功综合补偿，可通过变压器的Y,d 联结组消除零序电流分量，故本文将基于Y,d11 接线变压器构建同相供电系统，并采用无源滤波器滤除谐波，采用对称补偿技术补偿负序和无功。同相牵引供电系统模型如图1 所示。

图1 牵引供电系统模型

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