CRH2型動(dòng)組牽變7.4.1牽引變器的結(jié)構(gòu)及原牽引變壓器是動(dòng)車組的重要部件，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高壓電變?yōu)楣┙o牽引變流器及其他電器工作所適合的電壓。變壓器中最主要的部是鐵芯和繞組，它們構(gòu)成了變壓器的本體。變壓器的芯既是磁路，又是套裝繞組的骨架。按照鐵芯的結(jié)構(gòu)，變器可分為芯式和殼式兩種。芯式結(jié)構(gòu)的繞組裝配和絕緣比容易，所以電力變壓器常常采用芯式結(jié)構(gòu)。殼式變壓器的械強(qiáng)度較好，常用于低壓、大電流的變壓器或小容量電訊壓器。繞組是變壓器的電路分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成。其中輸入能的繞組稱為原邊繞組，輸出電能的繞組稱為牽引繞組，們通常套裝在同一芯柱上。原邊、牽引繞組具有同的匝數(shù)，通過電磁感應(yīng)作用，原邊繞組的電能可傳到牽引繞組，且使原邊、牽引繞組具有不同的電壓和電流原邊、牽引繞組的電壓分別與繞組的匝數(shù)成正比，電流分與繞組匝數(shù)成反比。7.4.2牽引變器的特點(diǎn)CRH型動(dòng)車組采用ATM9型牽引變壓器工作原理與普2通電力變壓器相同。由于動(dòng)車組變壓器工作條件的特殊性，又具有如下特點(diǎn)：具有堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)耐機(jī)械振動(dòng)和沖擊。采用特制30ZHl05E損耗硅鋼片，降低了變壓器的鐵損。體積小、質(zhì)量輕。變壓器采用殼式鐵芯其油箱緊包變壓器鐵芯及線圈，使得變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)湊，減小了變壓器的尺寸及質(zhì)量；原邊、牽引線圈采用質(zhì)線圈；電磁線電密大，用量；取消了牽引繞組濾波抗器。(4)牽引繞組各牽引繞組的電抗相，以保證牽引繞組側(cè)并聯(lián)的PWM整流器的負(fù)荷平；牽引繞組側(cè)各繞組的抗比較高，從而達(dá)到抑制牽引繞組電流紋波、控制關(guān)器件的關(guān)斷電流以及抑制側(cè)諧波電流的要求；牽引繞組側(cè)勵(lì)磁電抗盡量??；牽引繞組側(cè)各繞組之采用去耦結(jié)構(gòu)，避免當(dāng)各繞組之間相互干擾很強(qiáng)時(shí)牽引繞組電流波形紊亂而嚴(yán)重影響開關(guān)器件的關(guān)斷電流及側(cè)諧波電流的抑制；牽引繞組為兩個(gè)獨(dú)立組，每個(gè)繞組與一臺(tái)牽引變流器連接，確保牽引繞的高電抗和疏耦合性，兩牽引繞組與各自的高壓線圈耦合相互影響很小，牽引變換裝置具有穩(wěn)定運(yùn)行的特性。另外為對(duì)應(yīng)于每個(gè)牽引繞組的增容，原邊繞組配置了兩個(gè)并聯(lián)線圈。(5)絕緣性能接觸網(wǎng)電壓變動(dòng)范圍，受大氣過電壓和操作過電壓等的影響，要求其具有大的工作范圍及較好的絕緣性能。該變壓器采用特A絕，絕緣等級(jí)高。(6)冷卻冷卻絕緣介質(zhì)采用無透明的合成油-油，為二甲基聚硅氧烷結(jié)構(gòu)，不任何添加物、懸浮物等有害物質(zhì)，具有較好的環(huán)保性能。冷卻介質(zhì)的最高溫度達(dá)135℃大大提高了油浸變壓器的溫升限值。冷卻系統(tǒng)中油冷卻器用鋁制板翅式結(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕、體積小，空氣阻力損(400Pa)與油的阻力損耗(26kPa)低，散熱量大(150kW)。另外，整個(gè)冷卻系統(tǒng)中沒有蝶閥，對(duì)所有外部組件的可靠性求很高，維修率低。7.4.3ATM9牽引變壓器主要術(shù)參數(shù)及容計(jì)算主要參數(shù)：(1)通用規(guī)格環(huán)境溫度-25～＋原邊電壓標(biāo)稱接觸電壓電壓變動(dòng)范圍17.5～(2)性能密封方式單相、殼、無壓密封方式冷卻方式油循環(huán)風(fēng)方式(KDAF)額定值表所絕緣級(jí)別如表示絕緣類別特殊A類緣用聚酰胺絕緣紙⑥最高溫升如表所示絕緣油油輔助設(shè)備電源規(guī)格電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)三相，50Hz，400V風(fēng)速115m/min⑨電動(dòng)油泵三相，，，油速，7m油柱表7.3牽變壓器額定參數(shù)繞組容量kVA)電壓V)電流A)頻率Hz)效率額定類別

原邊30602500012250大于％連續(xù)額定

牽引2570l500857×

輔助490400l225(3)外形尺寸與質(zhì)量外形尺寸(L×W×H)2570mm×2300mm835mm(4)總重29lOkg(包電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)表7.4絕級(jí)別繞組感應(yīng)耐電壓工頻耐電壓

原邊線路側(cè)42kV×10min-

原邊接地側(cè)-2.5kV

牽引-5.4kV

輔助-2.9kV全波：雷擊耐電壓

--截?cái)嗖?70kV表7.5最溫升測(cè)量部位繞組油標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度

測(cè)量方法電阻法溫度計(jì)法25℃

溫度上升極限125K80K

工頻溫度上升極限115K75K容量計(jì)算：(1)計(jì)算條件①牽引線圈負(fù)荷條件牽引(額定2570kV·再生制動(dòng)(最大-3988kV·A②輔助線圈負(fù)荷條件額定負(fù)荷490kV·最大負(fù)荷560kV·瞬時(shí)最大負(fù)荷輔機(jī)啟、分相通過)：1120kV·A③接觸網(wǎng)電壓條件再生動(dòng)時(shí)31kV

連續(xù)19～29kV10min17.5kV(2)計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果見表和表7.6電變動(dòng)計(jì)算結(jié)果接角網(wǎng)電壓3lkv再制動(dòng)時(shí)29～19kv連

電壓變動(dòng)499v467～

接觸網(wǎng)電壓17.5kVlOmin17.5kV啟瞬時(shí)

電壓變壓257v236V表7.7容計(jì)算結(jié)果7.4.4ATM9變壓器結(jié)構(gòu)ATM9型變壓器采用單殼式無壓密封方式一個(gè)基本動(dòng)力單元配置1，列共計(jì)2。其實(shí)物圖如圖7.16，外形圖見圖7.17儲(chǔ)油安裝在牽引變壓器中央部位和主機(jī)油箱通過連接孔輸送緣油。波紋管采用圓形不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，外側(cè)存放油，內(nèi)與大氣相通。(1)芯ATM9型牽引變壓器采殼式鐵芯特點(diǎn)是鐵軛不僅包圍線圈的頂面和底面而且還包圍線圈的側(cè)面。硅鋼片采用低損耗硅鋼片低變壓器的鐵損。為防止產(chǎn)生懸浮電位成對(duì)地放電，安裝時(shí)鐵芯及其他所有金屬構(gòu)件都必須靠接地。整個(gè)鐵芯只允許一點(diǎn)接地。如果有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以接地，則接地點(diǎn)之間可能形成閉合回路。造成鐵芯局部過。(2)繞組繞組是牽引變壓器的鍵部件，為了保證變壓器可靠運(yùn)行，變壓器繞組必須有足夠的電氣強(qiáng)度、耐熱強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度和良好的散熱性，使變壓器既能在額定條件下長(zhǎng)期使用，又能經(jīng)受住過渡程如短路雷擊、操作等)產(chǎn)生的過電壓電流以及應(yīng)的電磁力作用致發(fā)生絕緣擊穿、過熱、變形或損壞。為滿足主電路要求，引變壓器繞組設(shè)計(jì)主要采取措施見表，其線圈排如圖7.18示。ATM9型牽引變壓器原高壓繞組引繞組采用鋁制線圈，輔助繞組輔助繞采用銅制線圈。技術(shù)參數(shù)見表。表7.9牽變壓器線圈主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目總匝數(shù)材質(zhì)

原邊高壓繞組10001/2鋁

牽引繞組60×2鋁

輔助繞組16銅導(dǎo)線絕緣導(dǎo)體質(zhì)量kg)

聚氨酸絕緣紙146159。61(3)絕緣和引線裝置油浸式變壓器的內(nèi)部緣分為主絕緣和匝間絕緣兩類，主絕緣是指繞組(或線)對(duì)及對(duì)其他繞組(或引線)間的絕緣；匝間絕緣則同一繞組不同部位之間的絕緣。絕緣結(jié)構(gòu)尺寸，特別是主緣尺寸將直接影響變壓器的質(zhì)量、外形尺寸，以及阻抗電、損耗等性能參數(shù)。圖為牽引變壓線圈接線圖，其中TRl，TR2是牽引線圈HVl，HV2是邊線圈，是輔助線圈。線圈阻抗電壓見表7.10。表7.10線阻抗電壓阻抗電壓％短路繞組S1-S2S3-S4S1-S4a-b

設(shè)計(jì)值21.421.1--

實(shí)測(cè)值21.1621.8717.095.44牽引變壓器原邊線路套管選用一體型耐熱環(huán)氧樹脂注塑成型套管，套管接到相鄰的高壓設(shè)備箱內(nèi)的斷路器上。牽引變壓器采用特殊A級(jí)絕緣，線圈內(nèi)部使用聚酰胺絕緣紙板及Nomex410紙冷卻介質(zhì)的最高溫度可達(dá)135大大提高了變壓器的溫限值。(4)油箱油箱是油浸式牽引變器的外殼，變壓器的器身就放在充滿冷卻油的油箱內(nèi)油箱必須滿足以下要求：在保證內(nèi)部必要的絕距離條件下，盡可能減小體積，節(jié)約用油；具有必要的真空強(qiáng)度以便在檢修時(shí)能利用油箱進(jìn)行真空干燥；油箱外部各種附件的置便于安裝和維護(hù)。變壓器的器身放在充冷卻油的油箱中，油箱分為上油箱和下油箱。下油箱裝變壓器的器身，上油箱可以安裝儲(chǔ)油柜及溫度繼電器。箱上壁裝有壓力釋放閥，以便迅速排出油箱內(nèi)過高的壓力另外，在箱壁還開有冷卻系統(tǒng)的進(jìn)出口管道，油冷卻器安在箱壁上。油箱上裝有油管，用于接通油路ATM9型牽引壓器油箱為適形結(jié)構(gòu)緊包鐵芯及線圈，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸質(zhì)量小。油箱壁上裝有繞組出用絕緣套管，另外還設(shè)有與車體固定用安裝座。(5)保護(hù)裝置為了保證變壓器能夠常工作，并在出現(xiàn)故障時(shí)防止變壓器事故的擴(kuò)大，ATM9型牽引變壓器設(shè)置了以下保護(hù)裝置：①溫度繼電器用于監(jiān)測(cè)牽引變壓器油溫，在油溫超過設(shè)定值時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。②油流繼電器油流繼電器用于監(jiān)測(cè)引變壓器運(yùn)行中的油流量，油流異常時(shí)，輸出故障信。③金屬波紋管式儲(chǔ)油儲(chǔ)油柜又稱油枕，安在箱蓋的上方。牽引變壓器儲(chǔ)油柜的油量滿足變壓器高溫持續(xù)運(yùn)行時(shí)，油壓不超過設(shè)定值。ATM9型牽引變壓器的油柜采用金屬波紋管式儲(chǔ)油柜紋管是由多個(gè)層數(shù)按格)薄鋼板沖壓成形的環(huán)經(jīng)內(nèi)外圓周交互焊接而成，具有縮性的蛇腹?fàn)罟芙Y(jié)構(gòu)。管的一端用鋼板密封一端設(shè)有氣孔并焊接到儲(chǔ)油柜缸體的鋼板上。缸體套在波紋管外周兩部件之間油密焊接。波紋管外側(cè)和缸體內(nèi)側(cè)之間存放絕油，此空間與牽引變壓器油箱連通。波紋管內(nèi)側(cè)通過空氣管與大氣連通。儲(chǔ)油柜安裝在牽引變器上部，通過波紋管伸縮來吸收絕緣油因溫度變化引的體積變化，使?fàn)恳儔浩鲀?nèi)部保持大氣壓力。④自復(fù)位型壓力釋放變壓器運(yùn)行時(shí)，可能短路而產(chǎn)生過高的熱量使冷卻油迅速氣化，變壓器內(nèi)壓力升高。為防止變壓器事故擴(kuò)大，造成油箱薄弱環(huán)節(jié)破和變形，安裝了壓力釋放閥。壓力釋放閥采用連桿和彈簧成的自復(fù)位結(jié)構(gòu)，當(dāng)主機(jī)內(nèi)部異常導(dǎo)致壓力過高時(shí)，自動(dòng)壓；當(dāng)壓力降低到安全值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉壓力釋放閥外罩，免不必要的油損失。使用中應(yīng)注意檢查壓力釋放閥有無動(dòng)痕跡、有無漏油現(xiàn)象發(fā)生。(6)冷卻系統(tǒng)牽引變壓器運(yùn)行中產(chǎn)的所有損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使各部件的溫度升高，?dāng)引變壓器溫升超過規(guī)定的限值，將加速絕緣老化甚至損壞直接影響牽引變壓器的使用壽命。因此引變壓器必須有相應(yīng)的散熱能力ATM9型牽引變壓器在保證內(nèi)部散熱能良好的同時(shí)，其外部冷卻采用了油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。冷卻統(tǒng)完成變壓器的散熱，冷卻回路見圖7.20。牽引變壓器冷卻系統(tǒng)要由油冷卻器、電動(dòng)油泵、電動(dòng)風(fēng)機(jī)等部件組成。電風(fēng)機(jī)從車輛側(cè)面吸入冷卻風(fēng)，經(jīng)柔性風(fēng)道內(nèi)的整風(fēng)柵板送油冷卻器，熱交換后的空氣從進(jìn)氣風(fēng)道對(duì)面的排氣風(fēng)道排，絕緣油在油冷卻器冷卻后被送往變壓器。油在流經(jīng)繞組面和鐵芯側(cè)面時(shí)吸收熱量，吸收熱量后的油經(jīng)電動(dòng)送油泵次送往油冷卻器進(jìn)行熱交換。冷卻油按以下所述不停地在壓器內(nèi)部循環(huán)，如循環(huán)因油泵故障等停止，則繞組將過熱至燒損。為此，在循環(huán)回路的某部分安裝油流繼電器，進(jìn)油流停止檢測(cè)。使用時(shí)要注意檢查金屬網(wǎng)過濾器和整風(fēng)柵的污物附著狀態(tài)，及時(shí)清掃。①油冷卻器油冷卻器選用整體鋁油冷卻器，采用鋁制波紋翅片。雖然翅片間距和形狀采用了防堵塞處理，但堵塞不可避免，這將導(dǎo)致冷卻性能降。為此，油冷卻器的風(fēng)道部側(cè)面開設(shè)清(檢查口，以便堵塞時(shí)的檢查和清掃。油冷卻器規(guī)格如表7.11所示。表7.11油卻的規(guī)格位置

位置高溫側(cè)

低溫側(cè)

高溫側(cè)

低溫側(cè)項(xiàng)目

項(xiàng)目熱交換量流體

150kW硅油

空氣

入口溫度壓力損失

105℃油

25℃400Pa流量

700L/min

125m②電動(dòng)油泵牽引變壓器選用軸向隙型電動(dòng)油泵。油泵的泵和電動(dòng)機(jī)采用一體構(gòu)造，任一側(cè)均能浸潤(rùn)硅油，因此軸承可直接使用硅油潤(rùn)滑動(dòng)泵規(guī)格如表7.12示構(gòu)如圖7.21所示。表7.12電油的規(guī)格型號(hào)電機(jī)類型輸出功率電壓電流頻率極數(shù)

TS16-80-B4單相鼠籠式徑向空隙型1.5kW400V5.5A50Hz4

油泵類型排出量全揚(yáng)程使用絕緣油

漩渦型700L/min7m柱硅油③電動(dòng)風(fēng)機(jī)牽引變壓器的電動(dòng)風(fēng)采用單相鼠籠形感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)直連構(gòu)造，安裝牽引變壓器的油冷卻器的旁邊，通過防振橡膠襯墊吊在車下部。風(fēng)機(jī)為兩段軸流型。使用時(shí)注意油泵、風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)無異常聲音、異常振動(dòng)。存在異常聲音時(shí)，使用聲波探測(cè)等確認(rèn)聲源。電動(dòng)風(fēng)機(jī)的規(guī)格如表7.13所示，結(jié)構(gòu)如圖所示。表7.13電風(fēng)的規(guī)格電機(jī)型號(hào)相數(shù)極數(shù)電壓輸出功率頻率

SE-J相P400V3.4kW50Hz

風(fēng)機(jī)型號(hào)風(fēng)量靜壓

FPD56-01125m784Pa7.4.5試驗(yàn)牽引變壓器在制造過中需要進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)類別如表7.14所，具體試驗(yàn)內(nèi)容見表。表7.14各試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)類別序號(hào)

試驗(yàn)項(xiàng)目外觀檢查極性試驗(yàn)繞組電阻測(cè)量電壓比測(cè)量

型式試驗(yàn)○○○○

交貨試驗(yàn)○○○○

特殊試驗(yàn)空載電流及空載損耗測(cè)5

○○量

短路阻抗和空載損耗測(cè)量溫升實(shí)驗(yàn)

○○○8

正規(guī)冷卻特性試驗(yàn)

○9l0

絕緣電阻測(cè)量感應(yīng)正接測(cè)量工頻耐壓試驗(yàn)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

○○○○

○○○○

雷電沖擊試驗(yàn)油密試驗(yàn)

○○○

噪聲測(cè)量質(zhì)量測(cè)量○

○注：○表示應(yīng)實(shí)行的項(xiàng)目。表7.15試內(nèi)容序號(hào)

試驗(yàn)項(xiàng)目

試驗(yàn)方法

判定標(biāo)準(zhǔn)

外觀檢查極性試驗(yàn)

對(duì)照?qǐng)D紙，目視檢查有無確認(rèn)外觀、結(jié)構(gòu)有無異常。確認(rèn)主要尺異常。尺寸應(yīng)在規(guī)定的公寸差范圍以內(nèi)見圖7.17)使用感應(yīng)法反法或加減法(矢量法測(cè)應(yīng)為減極性(參見定JISE5007)3

繞電阻測(cè)組上通直流電流，測(cè)量端子間的電壓僅作記錄(應(yīng)設(shè)計(jì)值核量

下降值。電阻值換算為基準(zhǔn)溫1150℃)在原邊繞組上加電壓，用電壓計(jì)測(cè)量其應(yīng)在指變壓比±％4

電壓比測(cè)量他繞組的感應(yīng)電壓在牽引繞組上施加額定頻率為50Hz的空電流和電，其他組為開路，在原邊繞組上

(JISE5007)僅作記錄(應(yīng)設(shè)計(jì)值核5

空損耗測(cè)激17.5,20l，22.5,25,27.5，30,31kV對(duì)量

的試驗(yàn)電壓，測(cè)量勵(lì)磁電流以及空載損耗使一側(cè)的繞組短路，在另一側(cè)的繞組上原邊對(duì)牽引每一繞組之間短阻抗和通定頻率50Hz的定電流阻的電抗應(yīng)在如下范圍內(nèi)：6

負(fù)損耗測(cè)抗壓以及載損耗，再換算為基準(zhǔn)溫規(guī)格值

L195×(1±量

度為150℃的值，而且通過全部繞組lO％間的測(cè)量值算出電抗矩陣牽引繞組路、原繞組以工