高速铁路同相供电接线系统

根据图3.8（b）所示的单台YN，d11-275接线系统建立了仿真模型，其中主变压器变比为110/27.5；平衡补偿装置采用了图3.14所示的三相四桥臂变流器结构；变流器经YN，yn接线匹配变压器接入系统，匹配变压器变比设为k=27.5/2.5，L=8 ×10-4H，C=0.65 mF，直流侧电压给定为10 kV。变流器的控制器主要由两个三电平比较器（误差门限给定为8）和一个滞环比较器（滞环宽度给定为20）构成；负载电流滞后电压30°，功率因数为0.866。按照上述仿真条件，开关器件所承受的最大电压为10 kV，开关频率集中在2 kHz附近，在1～2.6 kHz范围变化。仿真结果如图7.13～图7.17所示，110 kV侧三相电源电压仍如图7.2（a）所示。

图7.13（a）和图7.13（b）分别为两台YN，d11变压器十字交叉接线牵引网电流和110 kV侧三相电流波形。可见110 kV侧三相电流极不平衡，并含有大量的谐波和无功。

图7.13　原十字交叉接线电流

图7.14为单台-275接线同相牵引供电系统变压器原边三相电流波形，图7.15为单台-275接线同相牵引供电系统变压器次边三相电流波形。无论是变压器原边还是次边的三相电流基本对称，并与相电压同相位，电流不对称度（负序与正序基波电流之比）约为0.6%，且基本不含有谐波和无功。

图7.14　新型同相供电系统原边三相电流波形

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图7.15　新型同相供电系统次边三相电流波形

图7.16（a）和图7.16（b）分别为原系统和单台-275同相供电系统原边电流频谱。可见原系统也即平衡补偿前电流中含有大量谐波，THD%=18.34；而新系统也即平衡补偿后电流中仅含有少量的谐波，电流谐波总畸变率为THD%=0.85。

图7.17是平衡变换装置提供的补偿电流，四个补偿电流不平衡，但大小基本接近。

图7.16　原系统与新系统原边电流频谱

图7.17　平衡补偿电流

单台-275接线与三相变四相接线同相供电系统相比，平衡补偿后原边电流波形相同，电流中都没有谐波、无功和负序电流，这是因为无论什么接线系统经平衡补偿后系统仅承担负荷的总有功功率。二者的不同点是：由于两者主变压器变比不同，前者为110/27.5，后者为110/55，所以主变压器次边电流和平衡补偿装置的补偿电流也不相同，前者为后者的两倍，但容量相同；由于两者所采用的平衡补偿装置的结构不同，控制方法也不同，所以平衡补偿后电流中谐波含量略有差异，相比而言，前者谐波含量低于后者。