平衡变压器接线技术解析

1．常规接线

基于三相变四相变压器的同相AT牵引变电所原理接线[59]，如图3.9所示，它与原系统接线（见图1.16）方式的不同点是：b、d两相不再接另一供电臂，而是直接接平衡补偿装置（PP），再通过平衡补偿装置接a、c相。

图3.9　三相变四相AT牵引变电所

基于Scott变压器的同相AT牵引变电所原理接线[60]，如图3.10所示。与基于三相变四相变压器的同相AT牵引变电所接线相同，M座端口直接接牵引网，T座接平衡补偿装置，再由平衡补偿装置与M座端口相连。

图3.10　Scott接线同相AT牵引变电所

基于三相变四相变压器的同相AT牵引供电系统与基于Scott变压器的同相AT牵引供电系统，两者的共同点是：都能够达到同相供电的目的，并能完全消除系统三相不平衡，同时滤除谐波和补偿无功；在结构上也基本相同，平衡补偿装置变流器部分可采用两“背对背”的单相变流器结构。它们的不同点主要是：

（1）三相变四相变压器原边中性点可以方便接地，而Scott变压器原边无中性接地点，因此基于Scott变压器构成的同相AT牵引供电系统，仅使用于系统不要求有中性点接地的场合。

（2）三相变四相变压器次边自带中抽头，所以由该变压器构成的同相AT供电系统，变压器的两个输出端口不需要接自耦变压器；而Scott变压器次边两绕组皆无中点抽头，因此，变压器输出端口处必须安装一台带中抽头的自耦变压器（考虑同相供电实际需要，补偿端口处可省一台自耦变）。故采用三相变四相变压器构成的同相AT供电系统，可以节省自耦变压器。

从以上两点来看，与Scott变压器同相AT牵引供电系统相比，三相变四相变压器同相AT牵引供电系统技术优势是明显的。(www.xing528.com)

2．Scott-275接线

图3.10所示的Scott变压器变比一般为110 kV/55 kV，次边电压为55 kV。与YN，d11接线相似，如果Scott变压器变比为110 kV/27.5 kV，则可以构成Scott-275接线同相牵引变电所，如图3.11所示，图中平衡补偿装置PP相当于交直交变流器。

图3.11　Scott-275接线同相AT牵引变电

我们知道，当Scott变压器次边两电流与大小相等、相位相差90° 时，原边三相电流完全对称。因此，通过控制平衡补偿装置即交直交变流器，让Scott变压器的M座和T座各承担一半负荷，使Scott变压器次边两电流大小相等、相位互差90°，从而实现三相平衡。同时，由于M座和T座两边电流相等，使流过馈线（T）和回流线（F）中的电流大小相等、方向相反，保证了AT牵引网的通信防护功能。

这种接线优点是不需要安装带中间轴头的自耦变压器。当平衡补偿系统（如图3.11中PP）发生故障时，尽管不影响负荷的正常供电，但AT牵引网的通信防护能力消失。

M座和T座也可以由两台单相变压器实现，其功能与实际效果理论上与Scott变压器相同。

3．不等边Scott接线

从原理上讲，Scott变压器可以看作由两个相对独立的单相变压器构成，因此可以根据需要构成不等边Scott变压器。当前由于平衡补偿装置的变流器还不能承受过高电压，所以平衡补偿装置需要通过匹配变压器与牵引系统相连，而匹配变压器价格昂贵。若采用不等边Scott变压器，并使T座变压器补偿端口电压直接匹配平衡补偿装置变流器的电压，就可以减少一级匹配变压器，降低成本。当然，用两台单相变压器也能达到同样的效果[41]。

随着电力电子器件技术和水平的发展，MMC模块化技术不断完善，完全有可能出现能够直接承受牵引系统高电压和大容量的变流器，由此构成的平衡补偿装置不再需要匹配变压器，也就没有必要采用不等边Scott变压器了。