周艳秋

[摘 要]牵引变压器容量大小关系到能否完成预定的运输任务和运营成本。容量过小会使牵引网电压过低火车开不动；变压器长期过载，造成变压器寿命缩短甚至烧损变压器；容量过大则将使变压器长期不能满载运行，损耗增加，造成变压器容量浪费，使运营费用大增。

[关键词]牵引变压器 容量 优化 选择

中图分类号：U224.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0279-01

1 牵引变压器容量优化选择的意义

1.1 牵引变压器安装容量过大将增加基本电费支出

牵引用电费用除收取实际用电的费用外，还将按牵引变压器的额定安装容量（反映牵引变压器占用电力系统资源的大小）收取基本电费。电力部门收取基本电费的标准一般为每个月20元/kV·A。因此，如果牵引变压器的安装容量选择过大，将使基本电费的支出增加，使铁路运营企业成本支出增大。

1.2 牵引变压器安装容量过小将降低变压器使用寿命

从安全运行角度分析，牵引变压器容量过小会使变压器长期过载，造成变压器寿命缩短甚至烧损变压器，同时还会引起变压器电压损失增大，使接触网上工作电压水平降低，使电力机车无法正常运行。

2 影响变压器容量确定的主要因素

牵引变压器的计算容量取决于各供电臂的负荷，而各供电臂的负荷电流主要取决于电力机车的类型、牵引定数、牵引方式、线路坡道、行车量和线路通过能力等，在诸多因素中，当线路断面确定后，年运输量是确定供电臂负荷的关键因素。

2.1 列车密度（列车对数）N

可以根据预定的运输任务（即年运输量）和列车牵引定数G，确定线路平均每天能过的列车对数N，它反映了正常运行条件下的行车密度。

2.2 列车平均电流

列车平均电流是列车在给定时间（通过供电臂的运行时间）的平均电流，在牵引网平均电压一定的情况下，主要取决于在运行时间和在运行时间所消耗的能量。列车是沿铁路线行驶的，铁路线路的坡道与弯道总是在变化着，列车的运行速度与牵引动力以及列车密度也是变化的，因此列车电流随时都在变化，列车的位置在不断变化，所以牵引电流的取流位置总是移动变化的。

2.3 馈线平均电流和有效电流

馈线电流是指牵引变电所牵引侧母线经由馈线送到牵引网上的电流，这个电流是牵引变电所的负荷电流。馈线平均电流是各机车电流在一昼夜时间内在馈线上的平均值，它取决于列车对数N和单列车在一个供电分区内的能耗。

在进行牵引变压器容量选择时，关键因素是变压器的发热，所以需要计算馈线的有效电流，它取决于馈线有效电流系数Ke（由供电分区的区间数n，和带电运行列车的平均概率p确定）的大小。

3 牵引变压器容量优化选择的步骤

3.1 确定计算容量

牵引变压器的计算容量是指按正常运行的计算条件（列车对数和带电运行时间）求出主变压器供应牵引负荷所必需的最小容量。要计算牵引变压器的计算容量，首先要确定牵引变压器的结线方式，牵引变压器的结线方式主要由单相结线、V/V结线、YN/d11结线、斯科特结线、阻抗匹配平衡结线等方式；然后根据结线方式正确地选用计算公式，公式中额定电压为27.5kV，不同结线方式牵引变压器的负荷电流（也即馈线电流）与变压器绕组的电流的对应关系不同。

3.2 确定校核容量

按列车紧密运行时的计算条件并充分利用牵引变压器的过负荷能力而确定的容量。按紧密运行条件所得出的变压器容量称为变压器的最大容量，它不是校核容量，因为还没有考虑变压器的过负荷能力，变压器的过负荷能力以过负荷倍数K来表示，对于三相YN/d11、单相、斯科特接线、阻抗平衡变压器的过负荷倍数为分别是1.5、1.75、2、1.5，牵引变压器的校核容量为：

对牵引变压器进行容量校核，其目的是一方面要满足列车紧密运行的要求；另一面要保证变压器在充分利用过负荷能力的情况下能安全地运行。

3.3 确定安装容量

牵引变压器的安装容量即牵引变压器最后安装时的实际容量，确定安装容量不仅要考虑以计算容量和校核容量为基础，还要考虑牵引变压器的备用方式，最后按变压器实际产品的规格确定变压器实际安装台数与容量。牵引变压器的备用方式有两种：移动备用和固定备用。采用移动备用方式的电气化铁道，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，正常时两台变压器并联运行；采用固定备用方式的电气化铁道，每个牵引变电所同样装设两台牵引变压器，正常运行时一台运行，一台备用。目前，我国牵引变电所大都采用固定备用方式。牵引变压器安装容量确定流程如图1所示。

通过述方法，我们可能对牵引变压器的容量进行优化选择，使其即满足运能需求，又力求运行经济可靠。

4 结束语

牵引变压器的容量选择直接关系到电气化铁路能否完成预定的运输任务，直接关系到运营成本的有效控制、会影响到牵引变压器的运行寿命与运行安全，因此确定合理的牵引变压器容量是牵引供电系统安全可靠与经济运行的重要保证。