本发明公开了一种基于同相牵引变压器的牵引变电所综合补偿装置及其方法，涉及交流电气化铁路供电技术领域。该牵引变电所综合补偿装置包括第一无功补偿单元、第二无功补偿单元、第三无功补偿单元和测控单元；第一无功补偿单元连接于同相牵引变压器次边的r端子与s端子之间，所述第一无功补偿单元、第二无功补偿单元、第三无功补偿单元分别与所述测控单元连接。另外，还公开了一种基于同相牵引变压器的牵引变电所综合补偿方法。因此，本发明不仅能有效地取消牵引变电所出口处的电分相，实现同相供电，还能有效地解决牵引变电所产生的无功和负序进行实时综合补偿的技术问题。