电气化铁道供电牵引系统电力变压器分析

孟宪庄

（江苏省徐州技师学院，江苏 徐州 221000）

0 引言

铁道是现代交通运输的重要基础设施，新时期科技应用已经成为我国各行业发展的核心力量，电气化技术在铁道系统中得到广泛应用。电气化铁道系统的运行原理就是将电能转化为牵引力，然后实现推动铁道高效运输。电气化铁路供电牵引电力的运行主要是负责能源与能量的传输，系统传输功能的实现必须要依靠变压器，变压器对系统运行质量与稳定有直接的影响。

1 电气化铁道结构的基本特征

电气化铁道结构的建设与运行已经成为现代铁路运输的主要模式，电气化铁道本身应用了多样新型技术，将技术与铁道结构进行了有效的融合，构建的整体电气化铁道系统运行的稳定性能较强，为铁路运输的安全水平提升提供了非常大的支撑。而电气化铁道结构运行质量的优化，需要内部结构技术与设备的应用都能够达到良好的状态，才能保障电气化铁道优势作用的发挥。

电气化铁道的组成包括电力机车、牵引供电系统两部分，而直流体制、三相交流体制、单工频交流体制和单低频交流体制是目前电气化铁道结构的4种运行体制模式[1]。不同的体制运行实际效果都不同，具体电气化铁道结构建设为哪种模式，需根据建设地区的要求与经济情况决策。国内电气化铁道的建设模式通常都是25 kV的工频单相交流体制。随着我国科技与经济水平持续提升，电气化铁道技术应用水平愈加成熟，供电牵引力系统的电力传输能效也得以显著提升。

2 电气化铁道供电牵引系统的基本特征

电气化铁道供电牵引系统是负责将电力与牵引力进行有效转换，从而为电气化铁道运输提供充足、稳定的电能。如今供电牵引技术更先进，系统运行能效全面优化。

2.1 电力牵引特征

电气化铁道运行的核心力量主要是依靠电力牵引实现，电力牵引技术的应用适用性水平比较高，实际运行下电力运行功率较大，传输速度较快。根据电气化铁道系统建立的体制模式类型，要对电力牵引技术进行优化选择，以保证技术与体制之间保持良好的兼容性。电力牵引技术的应用，能够实现电力能源的传输，为电气化铁道运行提供充足且稳定的电力供应。

2.2 牵引供电系统的运行

牵引供电系统对电气化铁道运行水平有直接的影响，因而对牵引供电系统运行水平的提升，对电气化铁道结构运行质效与性能的优化有重要作用。在对牵引供电系统进行优化时，需要先明确系统运行的原理，以保证优化措施的有效性。牵引供电系统的组成结构比较多，比如直接牵引变电所、回流线、交流高压输电线、轨道等都是重要的组成结构，供电牵引系统运行期间可以根据电气化铁路运输的实际需求进行灵活的模式转换，将整体电气化铁路运行状态持续保持在稳定水平。牵引供电系统的功能主要是发电与电压转换，通过此功能的良好运行维持电压的稳定性，为系统高水准运行奠定基础。

3 电气化铁道供电牵引力变压器的相关研究

电气化铁道的建设为铁路运输发展水平提升做出了巨大的贡献，其牵引力供电系统的运行，通过实现电能与牵引力的转换，为铁道运输提供稳定电力支持。而电能的传输与牵引力的转换都需要依靠变压器的稳定性来实现。变压器装置应用的连接方式、运行状态等都会影响装置运行效果，对整体供电牵引系统的运行质效也有影响作用。

3.1 电气化铁道系统中变压器应用的基本现状

变压器设备的运行是对铁道系统电能传输的效果进行稳定性控制，也对电力能源传输、转换过程中的电压进行适宜的转化，保证电压水平的合理性与适应性，以此避免系统能量转换与传输期间出现的电压不稳的问题。电气化铁道的建设需要充足的经济支持与技术支持，目前我国经济与科技的发展已经达到成熟与先进的水平，因此电气化铁路的建设水平得以大幅度提升，运行的效果也更加优质，电气化铁道技术应用规模与广泛度也全面提升。变压器作为电气化铁道运行系统中的核心设备结构，功能运行保障作用明显，而想要对供电牵引力变压器运行能效进行保障，对其连接方式进行优化提升是关键，连接模式的合理性与科学性是强化的重点，整体连接运行效果达到优质、稳定可靠的状态，能够推动供电牵引系统运行稳定能效的同步提升。

3.2 单向接线变压器的应用

单相接线变压器是电气化铁道系统中应用比较广泛的一种类型，该变压器装置主要分为两种。第一种是纯单向变压器，在进行变压器装置连接时，将高压变电侧与交流电两部分进行直接连接，形成的连接运行状态比较顺畅，能够很好地发挥牵引电能的功能。在进行纯单相变压器的连接期间，需要注意保障高压结构和低压结构连接的合理性。高压与低压的连接对于变压器运行系统的电力能源传输有重要的影响，包括其电力运输的效率、稳定性与安全性等。第二种是V/V接线变压器，针对这种变压器装置的连接，原理相对简单，只需要根据变压器的实际接线规范说明进行连接操作即可。但是这种变压器连接的实际运行水平与纯单向变压器相比要低一些，因而在选择应用单相接线变压器的类型时，还需要结合实际要求进行合理的选择，以保证变压器连接运行价值作用的有效发挥。

3.3 牵引力变压器构建的V/V形态

由牵引力变压器构建的V/V形态，在电气化铁路牵引供电系统中应用也比较广泛，变压器在其运行中的积极保障作用也比较显著，但是对于变压器连接方式的科学性要求比较高。连接方式对变压器运行稳定性能有决定性影响，因而需要保证连接方式构建下，V/V形态运行能效能够达到稳定水平。在具体应用该变压器时，连接之后变压器运行系统会设置两个单相，这样变压器在实际工作期间能够形成两条工作运行途径[2]。当其中一台变压器因某种原因不能正常运行，或者是运行的状态出现异常能效降低等情况时，另外一台变压器就能够接收信号自动启动，接替异常的变压器进行工作，接替运行的效率比较高，完全能够对变压器整体运行的状态提供稳定的保障。根据以往经验，这种变压器连接状态下，变压器装置运行性能能够得到优化，在进行电力传输的过程中，电能转化应用率比较高，有效地促进了系统电能利用充分性的提升，也因此在电气化铁路供电牵引系统中得以广泛应用。

3.4 三相变压器的连接

三相变压器的连接方式，实际应用也比较常见，但是三相变压器的整体连接模式具有一定的复杂性。通过科学规范的连接，变压器的运行功能能够得到大幅度优化，功能也更加多样，变压器在供电牵引系统中发挥的实效作用更佳。三相变压器的具体连接方式需要结合实际具体设计，通常情况下，在系统牵引变电所区域，需要设置两三台三相接线变压器，组成的变压器组有3组，一次绕组连接在110 kV高压侧产生的形状为星形，与牵引网连接的二次侧绕的形状为三角形。而供电臂就是与三角形的两个角分别连接，另一侧接在行车轨道上。三角形两个角的轨道电压是不同的，所以就要进行电分相设置[3]。

实际上，三相变压器的连接应用，还需要对电气化铁路建设地理环境的负荷水平进行考量，保证变电器选择的适用性，在牵引变压器实际运行中，通过设置两个绕组就能够很好地满足负荷需求。因而在三相变压器选择与连接期间，需要结合实际情况综合考量。总的来说，三相变压器连接的应用能够节约成本，连接占用的空间也比较少，连接形成的三相电力系统运行中，基本不会发生电流不对称的问题，存在的不良问题是不能对未连接钢轨的一相容量进行应用。

4 结语

铁路运输的发展依靠电气化铁道系统技术的科学应用，取得了良好的优化效果，而供电牵引系统在电气化铁道中的稳定运行，对于铁道运输的能源利用率以及运输能效提升有重要的作用。并且变电器在供电牵引系统中发挥着稳定性保障作用，对变电器的应用与连接方式科学优化具有必要性，通过对变电器连接方式的优化，为电气化铁道运行质量提升提供更多助力。