就現(xiàn)階段我國牽引變電所主變壓器的種類、功能、原理以及在應(yīng)用中的技術(shù)對比進行了分析，對新線和既有線電氣化增效改造中選擇原則進行了闡述。
1、變壓器的結(jié)構(gòu)種類和接線方式
　　變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個電路向另一個電路傳 遞電能或傳輸信號的一種電器，是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?。按照變壓器結(jié)構(gòu)種類和接線方式分為：單相結(jié)線變壓器、單相(三相)V,v結(jié)線變壓器 、三相YN，d11雙繞組變壓器、斯科特結(jié)線變壓器、YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器、YN結(jié)線平衡變壓器、非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器。
1.1 單相結(jié)線變壓器
　　牽引變壓器的原邊跨接于三相電力系統(tǒng)中的兩相，副邊一端與牽引側(cè)母線連接，另一端與軌道及接地網(wǎng)連接。牽引變壓器的容量利用率高，但其在電力系統(tǒng)中單相牽引負荷產(chǎn)生的負序電流較大，對接觸網(wǎng)的供電不能實現(xiàn)雙邊供電。所以，這種結(jié)線只適用于電力系統(tǒng)容量較大，電力網(wǎng)比較發(fā)達，三相負荷用電能夠可靠的由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場合。另外，單相牽引變壓器要按全絕緣設(shè)計制造。
1.2 單相V,v結(jié)線變壓器(三相)
　　將兩臺單相變壓器以V的方式聯(lián)于三相電力系統(tǒng)，每一個牽引變電所都可以實現(xiàn)由三相系統(tǒng)的兩相線電壓供電。兩變壓器次邊繞組，各取一端聯(lián)至牽引變電所兩相母線上，而它們的另一端則以聯(lián)成公共端的方式接至鋼軌引回的回流線。這時，兩臂電壓相位差60度接線，電流的不對稱度有所減少。這種接線即通常所說的60 度接線。(三相)原理：將兩臺容量相等或不相等的單相變壓器器身安裝于同一油箱內(nèi)。原邊繞組接成固定的V結(jié)線，V的頂點(A2與X1連接點)為C相，A1，X2分別為A相，B相 。副邊繞組四個端子全都引出在油箱外部，根據(jù)牽引供電的要求，既可接成正“V”，也可 接成反“V”。
1.3 三相YN，d11雙繞組變壓器
　　三相YN，d11結(jié)線牽引變壓器的高壓側(cè)通過引入線按規(guī) 定次序接到110kV或220kV，三相電力系統(tǒng)的高壓輸電線上;變壓器低壓側(cè)的一角c與軌道 接地網(wǎng)連接，變壓器另兩個角a和b分別接到27.5kV的a相和b相母線上。由兩相牽引母線分別 向兩側(cè)對應(yīng)的供電臂供電，兩臂電壓的相位差為60度，也是60度接線。因此，在這兩個相鄰 的接觸網(wǎng)區(qū)段間采用了分相絕緣器。
1.4 斯科特結(jié)線變壓器 
    實際上也是由兩臺單相變壓器按規(guī)定連接而成。一臺單相變壓器的原邊繞組兩端引出，分別接到三相電力系統(tǒng)的兩相，稱為M座變壓器;另一臺單相變壓器的原邊繞組一端引出，接到三相電力系統(tǒng)的另一相，另一端到M座變壓器原邊繞 組的中點O，稱為T座變壓器。這種結(jié)線形式把對稱三相電壓變換成對稱兩相電壓，用兩相中 的一相供應(yīng)一邊供電臂，另一相供應(yīng)另一邊供電臂。M座變壓器原邊繞組匝數(shù)，兩端分別接入電力系統(tǒng)的B，C相;副邊繞組匝數(shù)，向左邊供電臂供電。T座變壓器原邊繞組匝數(shù)，一端接在M座變壓器原邊繞組的中點O，另一端接到接到電力系統(tǒng)的A相;副邊繞組匝數(shù)，向右邊 供電臂供電。T座和M座副邊匝數(shù)相同，原邊匝數(shù)不同。實際中，通常把兩臺單相變壓器繞組 裝配在一個鐵芯上，安裝在一個油箱內(nèi)。(見圖1)

1.5 YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器
    副邊繞組三角形結(jié)線結(jié)構(gòu)即在非接地相增設(shè)兩個外移 繞組 。內(nèi)三角形接線的一角c與軌道接地網(wǎng)連接。兩端分別接到牽引側(cè)兩相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對應(yīng)的供電臂牽引網(wǎng)供電。
1.6 YN結(jié)線平衡變壓器
    根據(jù)平衡變壓器的工作原理，要求：① 原邊接三相對稱電源電壓時，副邊二相輸出端口空載電壓對稱(即大小相等，相位差為90度);② 副邊二相輸出端口帶相同負載時，原邊三相電流對稱。YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器，雖然滿足了上述需要和要求，但是平衡繞組與a(或b，c)繞組的匝數(shù)比和阻抗匹配系數(shù)都是 固定值。一般來說，繞組匝數(shù)的配合比較容易，而無論從設(shè)計上還是制造工藝上來講，要得到預(yù)先確定的某一阻抗匹配系數(shù)都是相當困難的。YN結(jié)線阻抗匹配平衡變壓器的要求，在設(shè) 計上和制造工藝上的難度是不言而喻的。
1.7 非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器
    在前面所述的YN 結(jié)線平衡變壓器中，不需要專門進 行阻抗匹配，按結(jié)構(gòu)對稱性布置繞組，就可以使該變壓器達到平衡。這是YN結(jié)線平衡變壓器 的特點。由于它不需要專門進行阻抗匹配，所以稱為非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器。
2、變壓器的比較和選擇
2.1 單相結(jié)線變壓器
    優(yōu)點：容量利用率可達100%，主接線簡單，設(shè)備少，占地面積小，投資少。
    缺點：不能供應(yīng)地區(qū)和牽引變電所三相負荷用電，在電力系統(tǒng)中，單相牽引負荷產(chǎn)生的 負序電流較大，對接觸網(wǎng)的供電不能實現(xiàn)雙邊供電。
    適用于：電力系統(tǒng)容量較大，電力網(wǎng)比較發(fā)達，三相負荷用電能夠可靠的由地方電網(wǎng)得 到供應(yīng)的場合。
2.2 單相V,v結(jié)線變壓器(三相)
    優(yōu)點：主結(jié)線較簡單，設(shè)備較少，投資較省。對電力系統(tǒng)的負序影響比單相結(jié)線少，對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)雙邊供電。
    缺點：當一臺牽引變壓器故障時，另一臺必須跨相供電，即兼供左右兩邊供電臂的牽引網(wǎng)。這就需要一個倒閘過程，即把故障變壓器原來承擔的供電任務(wù)轉(zhuǎn)移到正常運行的變壓器。在這一倒閘過程完成前，故障變壓器原來供電的供電臂牽引網(wǎng)中斷供電，這種情況甚至會影響行車。即使這一倒閘過程完成后，地區(qū)三相電力供應(yīng)也要中斷。牽引變電所三相自用電必須改用劈相機或單相——三相自用變壓器供電。實質(zhì)上變成了單相結(jié)線牽引變電所，對電力系統(tǒng)的負序影響也隨之增大。
2.3 三相YN，d11雙繞組變壓器
    優(yōu)點：牽引變壓器低壓側(cè)保持三相，有利于供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力。在 兩臺牽引變壓器并聯(lián)運行情況下，當一臺變壓器停電時，供電不會中斷，運行可靠方便。三 相YN， d11雙繞組變壓器在我國采用的時間長，有比較多的經(jīng)驗，制造相對簡單，價格便宜。對接 觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電。 
    缺點：牽引變壓器容量不能得到充分利用，只能達到額定容量的75.6%，引入溫度系數(shù) 也只能達到84%，與采用單相結(jié)線牽引變壓器的牽引變電所相比，主接線要復(fù)雜一些，用的 設(shè)備、工程投資也較多，維護檢修工作量及相應(yīng)的費用也有所增加。
    適用于：山區(qū)單線電氣化鐵路牽引負載不平衡的場所。
2.4 斯科特結(jié)線變壓器
　　優(yōu)點：當M座和T座兩供電臂負荷電流大小相等，功率因素也相等時，斯科特結(jié)線變壓器 原邊三相電流對稱。變壓器容量可全部利用(用逆斯科特結(jié)線變壓器把對稱兩相電壓變換 成對稱三相電壓)。對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電。
    缺點：斯科特結(jié)線牽引變壓器制造難度較大，造價較高。牽引變電所主結(jié)線復(fù)雜，設(shè) 備較多，工程投資也較多，維護檢修工作量及相應(yīng)的費用有所增加。而且斯科特結(jié)線牽引變 壓器原邊T接地(O點)電位隨負載變化而產(chǎn)生漂移，嚴重時有零序電流流經(jīng)電力網(wǎng)，可能引起電力系統(tǒng)零序電流繼電保護誤動作，對鄰近的平行通信線可能產(chǎn)生干擾，同時引起牽引變壓器各相繞組電壓不平衡，而加重繞組的絕緣負擔。為此，該結(jié)線牽引變壓器的絕緣水平要 采用全絕緣。 
2.5 YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器
　　優(yōu)點：當阻抗匹配系數(shù)時，無論副邊或原邊三相電流是否平衡，無零序電流。當副邊 三相電流不對稱時，原邊三相電流對稱，沒有負序電流對電力系統(tǒng)的影響。原邊三相制的視 在功率完全轉(zhuǎn)化為副邊二相制的視在功率，變壓器容量可全部利用。原邊仍為YN結(jié)線，中性點引出，與高壓中性點接地電力系統(tǒng)匹配方便。副邊仍有△結(jié)線繞組，三次諧波電流可以流 通，使主磁通和電勢波形有較好的正旋度。利用斯科特結(jié)線變壓器把對稱兩相電壓變換成對 稱三相電壓。對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電。
    缺點：設(shè)計計算及制造工藝復(fù)雜，造價較高。
    適用于：牽引變電所自用電和站區(qū)三相電力。
2.6 YN結(jié)線平衡變壓器
　　優(yōu)點：其阻抗匹配系數(shù)在一定范圍內(nèi)任意選取，因而使變壓器的設(shè)計和制造更加方便 。阻抗匹配系數(shù)取值的靈活性對繞組布置具有重要意義。
    缺點：需要考慮減小電磁力，環(huán)流等問題。
2.7 非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器 
    優(yōu)缺點與YN 結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器基本相同，但還存在若干不同點：非阻抗匹配YN，結(jié) 線平衡變壓器與YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器分別是YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器的特例。 在YN，結(jié)線平衡變壓器中，前者不需要專門進行阻抗匹配，繞組布置最容易，設(shè) 計制造最方便;后者繞組設(shè)計條件最苛刻，設(shè)計制造最困難; 取其他值的情況則介于二者 之間。 
    新線投用適宜采用YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器、三相YN，d11雙繞組變壓器 、三相V,v結(jié)線變壓器(BT供電方式)和斯科特結(jié)線變壓器(AT供電)。而舊線的增效改造 ，適宜采用三相YN，d11雙繞組變壓器和采用V,v結(jié)線變壓器。供電系統(tǒng)容量較大時宜采用單 相(三相)V,v結(jié)線變壓器。
    信息來源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：拓普電氣生技部