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SS7E型電力機車主變壓器特點 學(xué) 生 姓 名： 童晨濤 學(xué) 號： 100362 專 業(yè) 班 級： 鐵道機車車輛302816班 指 導(dǎo) 教 師： 王安明 摘 要 本論文主要試分析SS7E型電力機車主變壓器特點。韶山7E型電力機車變壓器是組合式變壓器，型號為JDFP3-9180/25，內(nèi)裝1臺主變壓器，6臺平波電抗器，2臺供電電抗器，4臺輔助電抗器和1臺高壓電流互感器。 電力機車通過主變壓器把供電網(wǎng)的25kV高壓變換成電力器件可以承受的低壓，經(jīng)過整流變換后驅(qū)動電動機行進(jìn)，在這個過程中變壓器有4000W～12000W左右的損耗都轉(zhuǎn)變成熱能使變壓器溫度升高，當(dāng)溫度過高時將使變壓器絕緣受到影響，因此電力機車主變壓器一般采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷的散熱方式，通過油散熱帶走熱量，通風(fēng)機在散熱的時候同時也消耗大量的功率，由于溫升受環(huán)境溫度和負(fù)載的影響，并不是時時刻刻都需要通風(fēng)機進(jìn)行工作，裝置通過實時監(jiān)控機車主變壓器油溫，當(dāng)計算到油溫對絕緣影響足夠小時，停止通風(fēng)機，當(dāng)溫度上升到一定程度時，再打開通風(fēng)機降溫，這樣能夠節(jié)省通風(fēng)機消耗的大量電能。主變壓器是主要用于交流電力機車上的特種單相降壓變壓器。為滿足機車牽引的特殊需要，與一般的單相電力變壓器相比較，變壓器具有繞組多、耐震動、阻抗電壓要求高、體積和重量相對較小，且能在規(guī)定的電壓波動及負(fù)載變化范圍內(nèi)可靠工作等特點。主變壓器的工作原理與一般電力變壓器基本相同。其結(jié)構(gòu)包括：器身、油箱、冷卻系統(tǒng)、保護裝置及出線裝置等五部分。器身由鐵芯、繞組、起身絕緣和引線等組成，是變壓器的核心部件。鐵芯采用單相二柱式心式結(jié)構(gòu)，它由導(dǎo)磁性能優(yōu)良的冷軋硅鋼片按規(guī)定的疊積方式疊裝而成，芯柱用環(huán)氧玻璃粘帶綁扎，上、下鐵軛用兩組夾件緊固。主變壓器的繞組式由分別布置在兩個芯柱上的同心式繞組并聯(lián)或串聯(lián)而成。 器身絕緣分為主絕緣和縱絕緣兩部分。通常繞組對地及不同繞組之間的主絕緣采用油隔板絕緣結(jié)構(gòu)；同一個繞組的線段之間或?qū)娱g的縱絕緣采用由墊塊和撐條組成的軸向和徑向油道絕緣。器身放置在充滿變壓器的油箱內(nèi)。為加強主變壓器的散熱能力，均采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)。為了防止變壓器油的迅速老化以及監(jiān)視油循環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，主變壓器上設(shè)置了儲油柜、吸濕器、凈油器、油流繼電器、壓力釋放閥及信號溫度計等保護裝置。在電力機車主變壓器外部安裝有冷卻器、油泵、管路、蝶閥以及出線端子板等部件，這些部件之間的連接面都是通過密封件(密封圈和密封膠等)來進(jìn)行密封的。這些密封件由于自身老化以及質(zhì)量原因，極易造成主變壓器運行過程中密封失效現(xiàn)象，導(dǎo)致滲漏油故障。 關(guān)鍵字; SS7E 電力機車;主變壓器;特點 目 錄 摘 要 I 引 言 1 1 變壓器、電抗器及互感器概述 2 1.1 變壓器接線原理圖 2 1.2 變壓器外形結(jié)構(gòu)圖 2 2 主變壓器 5 2.1 主變壓器作用及技術(shù)要求 5 2.2 主變壓器的主要結(jié)構(gòu) 6 2.2.1 油箱 6 2.2.2 鐵心 6 2.2.3 線圈 6 2.2.4 冷卻系統(tǒng) 8 2.2.5 油保護裝置 10 2.2.6 引出線接頭 11 2.2.7 變壓器油 12 3 電抗器 13 3.1 平波電抗器 13 3.1.1 鐵心 14 3.1.2 線圈 16 3.2 供電電抗器 17 3.2.1 鐵心 17 3.2.2 線圈 18 3.3 輔助電抗器 19 3.3.1 鐵心 19 3.3.2 線圈 19 4 互感器 21 4.1 高壓電流互感器 21 4.2 高壓電壓互感器 21 4.2.1 鐵心 23 4.2.2 繞組 24 4.2.3 油箱 25 4.2.4 其他 25 4.2.5 使用注意事項 25 4.3 其他互感器 26 4.3.1 主變壓器二次側(cè)電流互感器 26 4.3.2 LMZ-0.5型電流互感器 26 結(jié) 論 27 致 謝 28 參考文獻(xiàn) 29 引 言 鐵路運輸是我國經(jīng)濟運行的大動脈，在我國交通體系中占有重要的地位。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國鐵路加快了以高速、重載、安全為主題的發(fā)展步伐。但行車安全是鐵路運輸?shù)挠篮阒黝}。機車主變壓器是電力機車的心臟部分，它的好壞直接影響到機車的行車安全。 電力機車在1958年我國成功地自行研制了第一臺電力機車SS1 型，開始了中國鐵路電氣化的進(jìn)程。在今天以電力機車為主導(dǎo)的年代，我國投入了大量的資金和技術(shù)來研制更多新型的電力機車和電力動車組，并且我國在這方面逐漸走向成熟。韶山7E型電力機車變壓器是組合式變壓器，型號為JDFP3-9180/25，內(nèi)裝1臺主變壓器，6臺平波電抗器，2臺供電電抗器，4臺輔助電抗器和1臺高壓電流互感器。除了從國外進(jìn)口新型的電力機車以及電力動車組以外，還實現(xiàn)了本國機車出口國外的目標(biāo)。 主變壓器又稱為牽引變壓器，它是交-直流傳動電力機車中的重要電器設(shè)備。用來將接觸網(wǎng)上取得的單相工頻交流25KV高壓電降為機車各電路所需的電壓，以滿足機車各種電機、電器工作的需要。主變壓器的工作原理與普通單相降壓電力變壓器基本相同，但由于其工作條件特殊，特別是為了滿足機車調(diào)壓、整流電路的特殊要求，故在主變壓器的設(shè)計及結(jié)構(gòu)型式上均有自身的特點。 我國電力牽引變壓器設(shè)計及工藝技術(shù)起源于20 世紀(jì)50 年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)的6Y2 機車牽引變壓器技術(shù)，代表產(chǎn)品為SS7E型電力機車用JDFP3-9180/25型牽引變壓器。該變壓器為立式結(jié)構(gòu)，采用銅管冷卻、車內(nèi)進(jìn)風(fēng)等技術(shù)。經(jīng)過不斷的技術(shù)改進(jìn)，基本上形成了一個初步技術(shù)平臺。 1 變壓器、電抗器及互感器概述 韶山7E型電力機車變壓器是組合式變壓器，型號為JDFP3-9180/25，內(nèi)裝1臺主變壓器，6臺平波電抗器，2臺供電電抗器，4臺輔助電抗器和1臺高壓電流互感器。 1.1 變壓器接線原理圖 整個變壓器除網(wǎng)側(cè)高壓套管外，共有42個接線端子(含高壓電流互感器接線端子)?？傊?7.25t,外形尺寸為3930mm2449 mm1820mm。接線原理圖和外形結(jié)構(gòu)圖分別見圖1.1和圖1.2。 圖1.1 變壓器接線原理圖 1.2 變壓器外形結(jié)構(gòu)圖 圖 1.2 圖1.3 圖1.4 圖1.5 變壓器外形結(jié)構(gòu)圖 （1.2）變壓器外形結(jié)構(gòu)圖(主視圖)；（1.3）變壓器外形結(jié)構(gòu)圖(左視圖)； （1.4）變壓器外形結(jié)構(gòu)圖(俯視圖)；（1.5）變壓器外形結(jié)構(gòu)圖(右視圖)； 1）環(huán)氧澆注的高壓電流互感器接線座；2）環(huán)氧澆注的高壓套管；3）油位表； 4）導(dǎo)向座；5）防爆玻璃；6）壓力釋放閥； 7）活門；8）潛油泵；9）蝶閥； 10）油溫度計；11）鋁合金儲油柜；12）軟木橡膠密封墊 ；13）油流繼電器；14）波紋管；15）板翅式冷卻器；16）冷卻器支架；17）底座；18）吊耳； 19）變壓器上、下油箱焊縫；20）接地螺栓； 21）銘牌； 22）平波電抗器油箱；23）吸濕器；24）環(huán)氧澆注的單端子；25）環(huán)氧澆注的十端子；26）高壓套管筒；27）環(huán)氧澆注的六端子；28）注油活門；29）接線端子手孔蓋；30）高壓套管筒與電抗器油箱聯(lián)管 2 主變壓器 2.1 主變壓器作用及技術(shù)要求 主變壓器是交流電力機車上的一個重要部件,用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高壓電變換為供給牽引電動機及其它電機、電器工作所適合的電壓，其工作原理與普通電力變壓器相同。 主要技術(shù)參數(shù) 額定容量、電壓、電流 (見表2.1) 表2.1 額定容量、電壓、電流 繞組名稱 網(wǎng)側(cè) 牽引 取暖 勵磁 輔助 端子代 AX a1b1x1，a3x3 a2a2x2，a4x4 a8x8 a9x9 a5 x5 a6 x6 a7x7 b7x7 額定容量kVA 9180 41905.4 2582 236 320 12 額定電壓V 25000 2337.8 +675.6 2872.7 168.9 337.8 225.2 額定電流A 367.2 2820 667 213.1 947 53.5 額定頻率 …………………………………………………………………………50Hz 工作電壓范圍： 最低 ………………………………………………………………………………19kV 最高 ………………………………………………………………………………29kV 額定阻抗電壓(歸算到二次側(cè))(見表2.2) 表2.2 額定分接的阻抗電壓(歸算到二次側(cè)額定電流) 線圈組合 阻抗電壓 線圈組合 阻抗電壓 網(wǎng)側(cè)-牽引 AX-a1x1 15.7% AX-a8x8 10.08% AX-a2x2 15.9% 網(wǎng)側(cè)-取暖 AX-a9x9 11.01% AX-a3x3 16.9% AX-a8x8+a9x9 11.98% AX-a4x4 16.8% 網(wǎng)側(cè)-勵磁 AX-a5x5 1.049% AX-a1x1+a3x3 9.8% AX-a6x6 1.071% AX-a2x2+a4x4 9.8% 網(wǎng)側(cè)-輔助 AX-a7X7 3.355% AX-a1x1+a2x2+a3x3+a4x4 18.2% 空載電流 ………………………………………………………………………0.394％ 空載損耗 …………………………………………………………………………4.2kW 負(fù)載損耗(75℃)……………………………………………………………………128kW 總損耗(75℃)……………………………………………………………………132.2kW 冷卻方式 …………………………………………強迫導(dǎo)向油循環(huán)吹風(fēng)冷卻（ODAF） 2.2 主變壓器的主要結(jié)構(gòu) 韶山7E型電力機車主變壓器采用殼式結(jié)構(gòu)，與韶山7型電力機車主變壓器結(jié)構(gòu)相似。變壓器鐵心呈雙“口”字形，水平疊裝，中心柱上布置高、低壓繞組，鐵心和鐵軛截面為矩形。所有高、低壓繞組均由餅式線圈組成，線餅為帶圓弧角的矩形。油箱分上、下兩部分，其水平和垂直方向截面都是矩形，鐵心臥式擱置在下油箱上，上油箱套住器身，上下油箱壓緊后焊接，從而使鐵心夾緊。中間鐵心采用楔形板把線圈擠緊。為減少線圈漏磁引起的附加損耗，油箱上壓緊鐵心用的“∩”筋板、楔形板及其上、下墊板均采用低碳鋼板，并在線圈內(nèi)腔的鐵心上、下方裝設(shè)了由硅鋼片制成的磁分路。 幾個主要部分的具體結(jié)構(gòu)如下： 2.2.1 油箱 主變壓器油箱分上、下兩節(jié)油箱。箱底及側(cè)壁均由5mm的16Mn鋼板焊接而成。 2.2.2 鐵心 主變壓器鐵心采用30Q130硅鋼片疊壓而成，斜接縫，其尺寸同韶山7型電力機車主變壓器。如圖2-1。鐵心疊厚800mm,窗口尺寸為290X700，鐵心截面積1755cm2，鐵心有效截面積1650cm2。心柱磁通密度1.535T。疊片系數(shù)0.94。鐵心重3055kg。 2.2.3 線圈 主變壓器所有線圈均采用餅式線圈,交錯排列。網(wǎng)側(cè)線圈的一端X永久接地，稱為接地端；另一端A與接觸網(wǎng)相接，稱為高壓端。為提高耐沖擊過電壓能力，除首端4個線餅采用加強絕緣導(dǎo)線，增大餅間油道和隔板數(shù)外，在高壓第一線餅外還裝設(shè)了靜電屏，它與網(wǎng)側(cè)線圈的引出頭A端相連，以改善匝間電容的分布，降低起始電位梯度。為保證低壓電路工作的可靠性，與高壓端鄰近的牽引線圈側(cè)裝有接地屏。 網(wǎng)側(cè)線圈采用兩根復(fù)合導(dǎo)線并繞及餅間換位以減少附加損耗。復(fù)合導(dǎo)線由兩根3.15mm4.75mm扁銅線NOMEX紙包組合而成。牽引、輔助、勵磁線圈均由銅板焊接而成，尺寸相同，僅板厚不同。取暖線圈采用換位導(dǎo)線繞制。線圈技術(shù)數(shù)據(jù)見表2.1。 圖2.1 主變壓器鐵心圖 表2.3 主變壓器線圈技術(shù)參數(shù) 項 目 網(wǎng)側(cè)線圈 牽引線圈 勵磁線圈 輔助線圈 取暖線圈 總匝數(shù) 444匝 4X12 匝 6匝 (2+4）匝 2X15.5匝 線圈編號 25～28 5～12 28～32 1～4 15～18 21～24 33～36 37 13 14 19 20 每餅匝數(shù) 27 28 3 3 3+3 2 4 15.5 15.5 導(dǎo)體尺寸 2(3.154.75) 2.5250 1250 1250 9() 絕緣厚度 1.28 1.12 0.58 0.58 0.58 0.45 （1）網(wǎng)側(cè)線圈共分16個線餅，其中有4個線餅是用2根組合導(dǎo)線并繞27匝而成；有12個線餅是用2根組合導(dǎo)線并繞28匝而成。 （2）牽引線圈采用2.5mm厚銅板，每餅線圈都為3匝，匝絕緣采用1層0.18mm厚NOMEX紙板加2層0.2mm厚紙板。 （3）取暖線圈共2個線餅，采用NOMEX紙包的換位導(dǎo)線（9根）繞制，每餅匝數(shù)15.5匝。 （4）勵磁線圈只有一個線餅，但分為兩部分，一部分為a5x5,一部分分為a6x6,各是3匝，由1mm銅板焊接而成 ，匝絕緣采用1層0.18mm厚NOMEX紙板加2層0.2mm厚紙板。 （5）輔助線圈由2個線餅組成。一個線餅為2匝，一個線餅為4匝，也是由1mm銅板焊接而成 ，匝絕緣采用1層0.18mm厚NOMEX紙板加2層0.2mm厚紙板。 整個線餅通過成組工藝作成一個外觀平整的絕緣整體，設(shè)有多種規(guī)格絕緣件，有∪形槽板、彎隔板、L形角板、隔板等成形絕緣件。如圖2.2所示。 圖2.2 絕緣件 a）低壓∪形直槽板（外粘墊塊）；b）高壓∪形直槽板（內(nèi)粘墊塊）；c）∪形外彎板； d）∪形內(nèi)彎板；e）L形直角板；f）L形圓角板；g）帶油道割板（有A、B兩種）。 2.2.4 冷卻系統(tǒng) JDFP2-7700/25型主變壓器采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷(ODAF)，冷卻系統(tǒng)見圖2.3所示。其附屬裝置主要有： 圖2.3 主變壓器冷卻系統(tǒng)圖 1．潛油泵（B80-20/11B-SS11）主要技術(shù)參數(shù) 供電電源 ……………………………………………輔助逆變電源，三相501Hz 額定功率…………………………………………………………………………11kW 額定電流 ………………………………………………………………………22.6A 額定電壓…………………………………………………………………………380V 額定電流 ………………………………………………………………………22.6A 轉(zhuǎn)速 ………………………………………………………………………2920r.p.m 流量 ……………………………………………………………………………80m3/h 揚程……………………………………………………………………………200kPa 2．全鋁合金板翅式冷卻器（STD-SS11）主要技術(shù)參數(shù) 熱交換功率……………………………………………………………………260kW 循環(huán)油量………………………………………………………………………80m3/h 入口油溫…………………………………………………………………………850C 空氣側(cè)壓力損失…………………………………………………………≤1.275kPa 入口風(fēng)溫…………………………………………………………………………400C 油側(cè)壓力損失………………………………………………………………≤60kPa 3．風(fēng)機，主要技術(shù)參數(shù) 額定功率………………………………………………………………………20kW 轉(zhuǎn)速 ……………………………………………………………………1472r.p.m 風(fēng)量…………………………………………………………………………375m3/h 全壓…………………………………………………………………………2600Pa 風(fēng)機噪聲……………………………………………………………………≤96dB 2.2.5 油保護裝置 1．儲油柜采用鋁板焊接結(jié)構(gòu)，裝在平波電抗器油箱上方，儲油柜箱底作為平波電抗器油箱的箱蓋。儲油柜的功能有二： （1）減少變壓器油與空氣接觸面積，減緩變壓器油的老化過程。 （2）當(dāng)油箱中變壓器油受熱膨脹時，使多余的那部分變壓器油進(jìn)入儲油柜中，并儲存在儲油柜里，當(dāng)油箱中的變壓器油變冷收縮時，儲油柜里的油進(jìn)入油箱，并把油箱添滿，使油箱在任何時候都充滿變壓器油。 2．油表 油表焊裝在儲油柜上，儲油柜的側(cè)板上有兩個ф5mm的孔，以保證儲油柜中的油能流入油表內(nèi)，油表中有一反光板，用于指示油位。油表標(biāo)有溫度刻度，這些刻度指示變壓器未工作時，在環(huán)境溫度分別是+40℃、+20℃、-30℃時儲油柜里的油應(yīng)具有的油位。 3．吸濕器 吸濕器裝在儲油柜上，用鋼管與儲油柜上部空間連接起來，當(dāng)儲油柜油面上升時，柜內(nèi)油位上部空間的部分空氣須要排往大氣。當(dāng)儲油柜內(nèi)的油位下降時，柜內(nèi)油位上部的空氣不足，須要從大氣中吸進(jìn)空氣 ，以免形成負(fù)壓。這就要求在儲油柜與大氣中建立一個通道，這種通道間裝設(shè)吸濕器用來當(dāng)變壓器油膨脹、收縮和呼吸時，吸收空氣中的灰塵、水分，以緩和油質(zhì)的劣化速度。在吸濕器中變壓器油質(zhì)量約為100g，硅膠質(zhì)量約為1500g。正常干燥情況下硅膠顏色為蘭色（青色），吸濕后是淡紫色，接近飽和時是淡紅色，如果發(fā)現(xiàn)硅膠有二分之一以上為淡紅色時應(yīng)進(jìn)行干燥處理。 4. 信號溫度計 WTZK-02信號溫度計裝在儲油柜上，用來測量變壓器油箱上層油溫。信號溫度計由測溫筒(油包)、金屬毛細(xì)管、測壓彈簧、刻度盤、指針及接觸系統(tǒng)組成。當(dāng)測溫筒的溫度升高時，其內(nèi)的液體氣化后體積膨脹，沿著金屬毛細(xì)管傳到測壓彈簧，使其變形。彈簧的變形通過傳動機構(gòu)改變指針的偏轉(zhuǎn)角，從而指示油溫。信號溫度計設(shè)有電接點，信號溫度計的感溫頭采用垂直安裝，溫度計安裝座中可注變壓器油。當(dāng)油溫超過800C時，司機在故障顯示屏上可看到。 5. 油流繼電器 YJ-100型油流繼電器裝在潛油泵出口聯(lián)管中，當(dāng)潛油泵正常運行時，油流繼電器的接點閉合，顯示信號，表示油循環(huán)正常。反之，發(fā)出故障顯示信號。 6. 壓力釋放閥 壓力釋放閥型號為YSF5-70/50KJW帶兩對常開接點，當(dāng)變壓器箱體內(nèi)壓力超過70kPa，壓力釋放閥打開，噴出的油經(jīng)油管，從車體底部排到車外，同時接點閉合，一對在顯示屏上顯示，一對跳主斷路器，以免事故擴大。 2.2.6 引出線接頭 1. 25kV、300A高壓套管為戶外形，套管上部在車頂外，下部在變壓器油箱內(nèi)，其上套有高壓電流互感器，如圖2.4所示。 圖2.4 高壓套管 2. 低壓端子，采用鍍銀鋁排環(huán)氧澆注端子，如圖2.5所示 圖2.5 環(huán)氧澆注端子 1）環(huán)氧澆注端子；2）鍍銀母線 2.2.7 變壓器油 主變壓器油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又是冷卻介質(zhì)。JDFP2-7700/25型主變壓器采用的是25號變壓器油，重3350kg。凝固點為-25℃。運行中的變壓器油耐壓一般不應(yīng)低于30kV。 3 電抗器 3.1 平波電抗器 電力機車牽引電動機換向性能將直接影響機車的正常運行。為了改善電動機的換向，就要減少整流電路的脈動，而脈動的大小同電路電感直接相關(guān)。牽引電動機本身的電感較小，并在主極兩端并聯(lián)分路電阻，不足以將電流濾平到所需的范圍，因此要減小電流脈動，只有在牽引電動機電路上串接平波電抗器，以加大電路電感。 整流電路相對脈動的大小用電流脈動因數(shù)Ki來衡量。即 式中 Imax──整流電流的最大值 Imin──整流電流的最小值 Id──整流電流的平均值 為了有效地改善牽引電動機的換向，要求脈動因數(shù)在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持不變。要達(dá)到這一點就需要平波電抗器的電感電流特性曲線在工作范圍內(nèi)為一雙曲線，即電感值與整流電流平均值Id的大小成正比。當(dāng)電機電流減小時，電感值增大，使電流交流分量相應(yīng)變小，從而保持Ki值不變。實際平波電抗器的特性曲線與雙曲線有差別，因此實際的脈動因數(shù)Ki是一定范圍內(nèi)變化的。 韶山7E型電力機車上裝有三組六臺平波電抗器，每臺電抗器與一臺牽引電動機串聯(lián)。二臺電抗器共用一個鐵心，組成一組，三組裝在平波電抗器油箱內(nèi)。 平波電抗器為心式導(dǎo)向油循環(huán)結(jié)構(gòu)，采用油流擋位導(dǎo)向，使油流只流過線圈。 （1）平波電抗器技術(shù)參數(shù) 額定電流 …………………………………………………DC 925A(單臺平波電抗器) 脈流因數(shù)……………………………………………………………………………28％ 電感值(設(shè)計值)…………………………………………………………………5.56mH 電壓等級 ………………………………………………………………...………1000V 冷卻方式……………………………………………...…強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷(ODAF) （2）每組平波電抗器結(jié)構(gòu)如圖3.1所示 圖3.1 平波電抗器 1）左側(cè)(L)線圈；2）、7）螺母；3）雙頭螺桿；4）絕緣套管；5）線圈壓緊螺栓; 6）絕緣套管；8）鐵心固定板；9）上部鐵心夾件；10）線圈內(nèi)隔板；11）右側(cè)(R)線圈; 12）下部鐵心夾件；13）端框絕緣；14）線圈壓板； 15）鐵心； 16）器身座 3.1.1 鐵心 鐵心為心式結(jié)構(gòu)如圖3.2所示 圖3.2 平波電抗器鐵心 在二個帶氣隙心柱間設(shè)有中間磁分路，當(dāng)二臺電機正常工作時其磁通流向如圖3.3(a)所示，此時中間磁路無磁通流過，主磁通為二個繞組產(chǎn)生的磁通疊加，可在繞組匝數(shù)較少的情況下，獲得較大的電感值。與獨立鐵心結(jié)構(gòu)相比，在獲得同樣電感值情況下，重量可減輕約30％ 當(dāng)一臺電機因故障切除時，僅一臺電機正常運行，此時磁通流向如圖3.3(b)所示，一部分磁通流入中間磁分路，此時電感值僅比正常工作時(二臺電機運行)的額定值約低10%。另外在大電流時，一臺電機工作與二臺電機工作時電感值差異極小，因而不會影響電機的正常換向，這是此種結(jié)構(gòu)平波電抗器的特點。 圖3.3 平波電抗器鐵心磁通流向 a）二臺電機正常工作時磁通流向；b）一臺電機運行時磁通流向。 平波電抗器鐵心由0.5毫米厚DW470-50硅鋼板迭成，疊片系數(shù)0.94。心柱截面為七級階梯狀的近似圓形，外接圓直徑為Φ220mm，心柱有效截面積為315.3cm2,每一心柱分為五段，每一小段高45mm，每心柱氣隙總長101mm，其中四段每段長25mm，另一段為1mm。這些氣隙墊采用3240環(huán)氧玻璃布板。 平波電抗器鐵心柱氣隙為分散布置。這是因為鐵心中的磁通在通過氣隙時，一部分垂直穿過，另一部分則由氣隙外面繞行而過，后者稱為繞行磁通，繞行磁通越多，繞行磁通垂直穿過硅鋼片邊緣時，會產(chǎn)生較大的渦流損耗和噪音。特別是鐵心處于飽和狀態(tài)時，相當(dāng)大的繞行磁通將會產(chǎn)生刺耳的叫聲。氣隙分段后，每段氣隙相對變小，繞行磁通相應(yīng)減少，產(chǎn)生的渦流損耗和噪音就顯著減小。 鐵軛截面為矩形，有效截面309.5cm 2，鐵心疊片厚度186mm。 3.1.2 線圈 在鐵心的每個窗框中緊緊套裝一個平波電抗器線圈。線圈為連續(xù)式線圈，組合導(dǎo)線4組并繞。 （1）平波電抗器線圈技術(shù)參數(shù) 電流………………………………………….……….………………………925A 導(dǎo)體尺寸…………………………………………………………3.35mmX6.3mm 絕緣厚 ………………………………………………..……………………0.4mm 并聯(lián)根數(shù) …………………………………………………………………………8 繞組段數(shù)……………………………………………16(8段7匝，8段67/8匝) 總匝數(shù)………………………………………………………………………111匝 每匝平均長 ……………………………………………………………1143.5mm （2）線圈組裝后，采用帶絕緣管、絕緣墊的穿心螺桿來夾緊鐵心疊片。 （3）平波電抗器例行試驗 主要測量交流電流(150A，50Hz)時的電感值為8.31mH10%。 3.2 供電電抗器 韶山7E型電力機車在平波電抗器油箱中放置兩臺供電電抗器，用來滿足機車向客車供電的要求。該供電電抗器的結(jié)構(gòu)類似平波電抗器。兩臺電抗器共用一個鐵心，組成一組。當(dāng)只有一路工作、另一路不工作時，電感下降10%。 供電電抗器主要技術(shù)參數(shù) 額定電流………………………………………………………………直流2667A 電感值（設(shè)計值）： 直流2667A ………………………………………………………………29mH 直流275A ……………………………………………………………213.5mH 電壓等級 ……………………………………………………………………1000V 冷卻方式 …………………………………………強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷（ODAF） 質(zhì)量 ………………………………………………………………………1100(kg) 3.2.1 鐵心 當(dāng)一路供電回路故障切除時，僅一路供電回路正常運行，此時工作原理與平波電抗器一路工作時原理相同，磁通流向如圖4-1(b)所示，一部分磁通流入中間磁分路，此時電感值僅比正常工作時(二路運行) 的額定值約低10%。 供電電抗器鐵心由0.5毫米厚DW470-50硅鋼板迭成，疊片系數(shù)0.94。心柱截面為7級階梯狀的近似圓形，外接圓直徑為Φ220mm，心柱有效截面積為315.3cm2,每一心柱分為五段，每一小段高45mm，每心柱氣隙總長91mm，其中四段每段長22.5mm，另一段為1mm。這些氣隙墊采用3240環(huán)氧玻璃布板。 鐵心柱氣隙為分散布置。這是因為鐵心中的磁通在通過氣隙時，一部分垂直穿過，另一部分則由氣隙外面繞行而過，后者稱為繞行磁通，繞行磁通越多，繞行磁通垂直穿過硅鋼片邊緣時，會產(chǎn)生較大的渦流損耗和噪音。特別是鐵心處于飽和狀態(tài)時，相當(dāng)大的繞行磁通將會產(chǎn)生刺耳的叫聲。氣隙分段后，每段氣隙相對變小，繞行磁通相應(yīng)減少，產(chǎn)生的渦流損耗和噪音就顯著減小。鐵軛截面為矩形，有效截面309.5cm2，鐵心疊片厚度186mm。 鐵心為心式結(jié)構(gòu)如圖3.4所示 圖3.4供電電抗器鐵心 3.2.2 線圈 在鐵心的每個窗框中緊緊套裝一個供電電抗器線圈。線圈為連續(xù)式線圈，由9根導(dǎo)線組成的換位導(dǎo)線并繞。 供電電抗器線圈技術(shù)參數(shù) 線段數(shù)………………………………………………………………………………14 線規(guī)…………………………換位導(dǎo)線 (1.97.1/2.067.30)NOMEX 紙包0.45 導(dǎo)電截面積……………………………………………………………118.17(mm) 電流密度…………………………………………………………………5.64A/mm 線圈軸向高……………………………………………………………………282mm 線圈幅向………………………………………………………………………110mm 銅重(裸) …………………………………………………340kg(2個電抗器線圈) 直流基本損耗 …………………………………………213kW(2個電抗器線圈) 線圈組裝后，采用帶絕緣管、絕緣墊的穿心螺桿來夾緊鐵心疊片。 供電電抗器例行試驗項目主要測量交流電流(75A，50Hz)時的電感值為13.5mH1 0%。 3.3 輔助電抗器 韶山7E型電力機車的輔助系統(tǒng)采用交直交輔助逆變系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的劈相機供電系統(tǒng)。為此在變壓器油箱中布置了兩組（4臺）輔助系統(tǒng)用電抗器。 輔助電抗器為殼式空心電抗器，2個線圈共用1組鐵心。如圖3.5所示。兩組電抗器疊放用螺栓安裝在主變壓器的上油箱中。其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，電感值穩(wěn)定。 輔助電抗器主要技術(shù)參數(shù) 額定電流…………………………………………………………………交流400A 電感值……………………………………………………………………1.4mH5% 安裝方式 …………………………………………………………與變壓器共油箱 冷卻方式 …………………………………………………油循環(huán)吹風(fēng)冷卻（OFAF） 圖3.5 輔助電抗器 1）線圈；2）鐵軛；3）鐵心 3.3.1 鐵心 鐵心為殼式結(jié)構(gòu)，H型，上、下分別布置兩個鐵軛。采用DW470-50硅鋼片，片寬40mm，疊厚300mm，疊片系數(shù)0.96，鐵心有效截面 11520。 3.3.2 線圈 線圈采用NOMEX紙包的組合導(dǎo)線，2根并繞。 輔助電抗器線圈技術(shù)參數(shù) 電流………………………………………………………………………交流400A 導(dǎo)體尺寸……………………………………………………………3.55mmX6.3mm 絕緣厚 ………………………………………………………………………0.4mm 并聯(lián)根數(shù) …………………………………………………………………………4 繞組段數(shù) ………………………………………………………………………6段 總匝數(shù)…………………………………………………………………………53匝 每匝平均長……………………………………………………………………899mm 上下線圈，通過拉螺桿與上、下鐵軛固定安裝在一起。由于線圈中無鐵心，因此稱空心電抗器。 4 互感器 4.1 高壓電流互感器 變壓器高壓套管上部伸出車頂外，下部插入變壓器油箱，并在高壓套管內(nèi)的導(dǎo)電桿上套入整體環(huán)氧澆注的高壓電流互感器，使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊。 高壓電流互感器的主要參數(shù)： 額定電壓 25kV 最高工作電壓 29kV 額定一次電流 400A 額定二次電流 5A 額定二次容量 40VA 額定二次負(fù)荷功率因數(shù) COSψ=0.8 額定頻率 50Hz 精度等級 3級 飽和倍數(shù) 10 短時沖擊電流 16kA，1s 高壓電流互感器一次線圈匝數(shù)為1匝，由Φ16mm銅棒制成。棒的兩端有螺紋M16及M12，用以連接載流導(dǎo)線。鐵心采用0.35mm厚的冷軋硅鋼片DQ151-35繞成內(nèi)徑Φ160mm，外徑Φ220mm，寬105mm的環(huán)形鐵心。 二次線圈采用縮醛圓銅線2.12-QQ-2沿環(huán)形鐵心均勻繞80匝，鐵心絕緣用角環(huán)。線圈外包皺紋紙，線圈出頭用錫焊接在K1、K2接線座上，然后用環(huán)氧樹脂澆注成一體。 由于高壓電流互感器是環(huán)氧澆注的干式互感器，因此一般不用檢修，當(dāng)澆注體開裂或試驗不合要求時應(yīng)予以更換。使用過程中出現(xiàn)端子處漏油時，應(yīng)及時更換密封墊。注意使用時電流互感器二次端子不允許開路運行。 4.2 高壓電壓互感器 在韶山7E型電力機車上裝有一臺TBY1-25型（T－鐵路機車用，BY－變壓器，25－一次繞組額定電壓，kV）高壓電壓互感器，用于測量電力機車電網(wǎng)電壓和機車電度表電壓線圈的電壓源。 電壓互感器一次側(cè)額定電壓U1n與二次側(cè)額定電壓U 2n之比，稱為電壓互感器的額定變比，表示為：Kn =U1n /U2n。 電壓互感器在實際運行中，與U1n和U2n相對應(yīng)的是一次側(cè)電壓U1、二次側(cè)電壓U2，實際變比為K=U1/U2，電壓互感器的額定變比與實際變比是不相等的，其差用百分值表示，稱為電壓互感器的變比誤差，簡稱比值差，表示為 f＝（Kn－K）/K100％ ＝（U2Kn－U1）/U1100％ 由此可見，電壓互感器的比值差就是實測一次側(cè)電壓與折算到一次側(cè)的二次電壓之差的百分值。 電壓互感器的一次電壓向量與翻轉(zhuǎn)180后的二次電壓向量之間的夾角δ，稱為電壓互感器的相角誤差，簡稱角差，以分表示。當(dāng)翻轉(zhuǎn)后的二次電壓向量超前一次電壓向量時，規(guī)定角差為正值；反之，角差為負(fù)值。 電壓互感器的精度（即準(zhǔn)確度）與空載的勵磁特性和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。 TBY1-25型高壓電壓互感器主要參數(shù) 型號…………………………………………………………………………TBY1-25 一次側(cè)額定電壓 ………………………………………………………………25kV 二次側(cè)額定電壓 ………………………………………………………………100V 額定電壓比………………………………………………………………25000/100 最大工作電壓 …………………………………………………………………29kV 額定負(fù)荷………………………………………………………………………29kVA 功率因數(shù)…………………………………………………………………0.8(滯后) 聯(lián)接組………………………………………………………………………I/I-12 頻率……………………………………………………………………………50Hz 準(zhǔn)確級次……………………………………………………………………0.5級 誤差極限 ：比值差 …………………………………………………… 0.5％ 相角差 …………………………………………………… 20分 冷卻方式 …………………………………………………………油浸自冷（AN） 裝置種類………………………………………………………………………戶外 質(zhì)量 …………………………………………………………………………145kg TBY1-25型高壓電壓互感器外形圖如圖4.1 圖4.1 TBY1-25型高壓電壓互感器外形圖 1）油箱；2）二次繞組引出端子；3）油箱蓋；4）吸濕器；5）次繞組引出端子； 6）銘牌；7）接地座；8）40蝶閥；9）油表。 TBY1-25型高壓電壓互感器主要由鐵心、繞組、油箱、出線裝置和變壓器油等組成。 4.2.1 鐵心 鐵心采用DQ151-35（或30Q130）晶柱取向冷扎硅鋼片疊積而成。結(jié)構(gòu)為單柱旁軛式疊鐵心，如圖4.2所示，中間為心柱，兩邊為旁軛。鐵心磁路左右對稱，所以鐵軛磁通等于心柱磁通的一半，故鐵軛的截面積為心柱截面積的1/２，這樣可降低上下鐵軛的高度，有助于減少附加損耗。 圖4.2 單柱旁軛式疊鐵心 1）上鐵軛； 2）旁軛； 3）下鐵軛； 4）心柱； 鐵心心柱為五級園形截面，其外接園直經(jīng)為80mm，有效截面積為42.2cm2，鐵軛為矩形截面，有效截面積為21.65cm2。 心柱與鐵軛采用搭接結(jié)構(gòu)，心柱與上下鐵軛片之間一層一層相互交錯疊接，接縫為直縫。 鐵心夾緊，鐵軛用4mm30mm扁鋼焊裝的矩形夾件和8根鐵軛螺桿夾緊。夾件與心片間墊以厚2mm環(huán)氧玻璃布板的夾件絕緣，鐵軛螺桿與鐵心間套有醇酸漆布管和絕緣墊圈加以絕緣，心柱緊固是用在繞組的絕緣紙筒與心柱之間打入5mm厚的環(huán)氧玻璃布板條的方法來楔緊鐵心。鐵心接地是用0.3mm紫銅帶制作的接地片通過夾件接地。 4.2.2 繞組 繞組結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4.1所示 表4.1 繞組結(jié)構(gòu)參數(shù) 額定電壓（kV） 總匝數(shù) 線段號 每段匝數(shù) 層數(shù) 每層匝數(shù) 軸向尺寸（mm） 導(dǎo)線規(guī)格（mm） 導(dǎo)線長度（m） 導(dǎo)線重量（kg） 二次線圈 0.1 100 2 50 135 0.92.00/1.042.06 QQB縮醛漆包扁銅線 29 0.429 一次線圈 25 A 5615 1 170 135 Φ0.67/0.75 QQ-2型縮醛漆包圓銅線 53 0.171 2～10 605 135 Φ0.17/0.21 QQ-2型縮醛漆包圓銅線 1874 0.399 24.987 B 5600 1～10 560 125 2319 0.493 C 5150 1～10 515 115 2483 0.520 D 4700 1～10 470 105 2585 0.551 E 3922 1～9 425 95 2334 0.497 10 60 37 0.008 37 44 Ф0.67/0.75 QQ-2型縮醛漆包圓銅線 23 0.074 繞組有一次繞組和二次繞組兩部分，為減少沖擊波作用下的主縱絕緣上的過電壓，在一、二次繞組之間放置有靜電屏。 繞組以Φ85/Φ90的酚醛紙筒為骨架繞制，二次繞組用單根QQB型縮醛漆包扁銅線0.9mm2.0mm/1.04mm2.06mm直接繞在絕緣紙筒上，分兩層，每層50匝，共100匝，層間用0.05mm電話紙和0.08mm折邊電纜紙作層間絕緣，靜電屏是用0.5mm紫銅板制成，包在二次繞組外面，開口處墊有絕緣，其與一、二次繞組之間也用0.05mm電話紙和0.08mm折邊電纜紙作層間絕緣。一次繞組徑向分A、B、C、D、E五個線段繞制在靜電屏的外層，軸向尺寸逐步遞減，形成寶塔狀。繞組采用QQ-2型縮醛漆包圓銅線繞制。為增加引出線的強度，A段的第一層和E段的末層選用線規(guī)Φ0.67/Φ0.75漆包線繞制，其余則選用Φ0.17/Φ0.21漆包線繞制。繞組層間均用0.05mm電話紙和0.08mm折邊電纜紙作層間絕緣，每段端部無導(dǎo)線處用電話紙?zhí)钇?。繞組外包0.0520mm聚酰亞胺薄膜帶和0.0525mm皺紋紙并用直紋布帶半迭包扎緊。繞組兩端有絕緣端圈，一次繞組出頭X，二次繞組出頭a1、x1，靜電屏出頭從端圈中間引出。 4.2.3 油箱 油箱是互感器的器身（繞組和鐵心的總成）的支撐體，同時也是其他附件的安裝基座。箱蓋實際上可看成是上油箱，兼有儲油柜作用。箱體和箱蓋均用3mm的銅板焊接而成，油箱壁上焊有固定器身的4個安裝座，箱底有4個定位釘，以保證器身在油箱中的準(zhǔn)確位置。下部裝有放油閥門和油樣活門。高壓引線通過箱壁上部安裝在升高座上的高壓瓷套引出，X引線和二次繞組引線a1、x1在油箱的另一側(cè)壁通過低壓瓷套引出。箱蓋作成箱形結(jié)構(gòu)，側(cè)壁裝有油表，另一側(cè)壁裝有吸濕器的呼吸管。箱蓋與油箱的箱沿之間墊有5mm厚耐油橡膠板的密封圈，由34根M825的螺栓緊固。 4.2.4 其他 由于互感器為戶外（車頂）安裝，所以低壓瓷套和油表均裝有護罩以防灰塵和雨水。 40蝶閥、吸濕器、油樣活門是借用主變壓器的部件。 油箱內(nèi)充25號變壓器油，以加強器身絕緣和冷卻器身。 4.2.5 使用注意事項 1．高壓電壓互感器一次側(cè)繞組要與被測負(fù)荷并聯(lián)，其二次側(cè)所有測量儀表的電壓線圈要與二次側(cè)繞組并聯(lián)。使用中若不接儀表時應(yīng)使二次側(cè)繞組處于開路狀態(tài)，要絕對避免二次側(cè)短路。因此在電壓互感器二次電路中接有保護用自動開關(guān)。 2．電壓互感器在使用中，二次側(cè)繞組的一端（x1）和外殼要可靠接地，以防一次側(cè)繞組放電或擊穿時，高電壓進(jìn)入二次側(cè)測量電路，危及儀表和人身安全。 4.3 其他互感器 在韶山7E型電力機車上，除了高壓電壓互感器和高壓電流互感器外，還有兩種電流互感器用于各交流支路電流測量，下面分別做一簡單介紹： 4.3.1 主變壓器二次側(cè)電流互感器 為了監(jiān)測主壓器二次側(cè)牽引繞組流過的電流，韶山7E型電力機車采用了LMZ R-0.5-4000A/10V電流互感器串接入繞組回路。由于主變壓器共有四組牽引繞組，故全車共有4只4000A/10V電流互感器。 該電流互感器安裝于機車變壓器室中，采用穿心式矩形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電排從中間方孔穿過，二次側(cè)內(nèi)部并聯(lián)有一只大功率10Ω電阻，將其輸出的電流信號變?yōu)殡妷盒盘枺?送入機車微機控制柜。該電阻并聯(lián)于二次側(cè)也有防止電流互感器二次側(cè)開路的作用，因為電流互感器如果二次側(cè)開路運行，由一次側(cè)電流產(chǎn)生的磁勢得不到二次磁勢的抵消而全部成為勵磁磁勢，使電流互感器鐵心飽和，在二次側(cè)出現(xiàn)較高的電壓，十分危險。同時，鐵心也會因鐵損過大，發(fā)熱加劇而損壞互感器的絕緣。 4.3.2 LMZ-0.5型電流互感器 在韶山7E型電力機車上還設(shè)有一只LMZ-0.5型電流互感器。它安裝于機車變壓器室，主變壓器網(wǎng)側(cè)繞組X端子穿過該互感器中心孔后接地，該互感器一次側(cè)流過網(wǎng)側(cè)繞組電流，二次側(cè)以電表為負(fù)載。 該電流互感器電流比為300/5，精度為0.5％，環(huán)形穿心式結(jié)構(gòu)。 結(jié) 論 本論文分析了SS7E型電力機車主要變壓器特點，主變壓器是主要用于交流電力機車上的特種單相降壓變壓器。為滿足機車牽引的特殊需要，與一般的單相電力變壓器相比較，變壓器具有繞組多、耐震動、阻抗電壓要求高、體積和重量相對較小，且能在規(guī)定的電壓波動及負(fù)載變化范圍內(nèi)可靠工作等特點。主變壓器的工作原理與一般電力變壓器基本相同。其結(jié)構(gòu)包括：器身、油箱、冷卻系統(tǒng)、保護裝置及出線裝置等五部分。器身由鐵芯、繞組、起身絕緣和引線等組成，是變壓器的核心部件。 韶山7E型電力機車在平波電抗器油箱中放置兩臺供電電抗器，用來滿足機車向客車供電的要求。該供電電抗器的結(jié)構(gòu)類似平波電抗器。兩臺電抗器共用一個鐵心，組成一組。韶山7E型電力機車上裝有三組六臺平波電抗器，每臺電抗器與一臺牽引電動機串聯(lián)。二臺電抗器共用一個鐵心，組成一組，三組裝在平波電抗器油箱內(nèi)。 通過以上列舉SS7E電力機車試驗的情況，提出了改進(jìn)措施本文主要分析SS7E型電力機車主要變壓器特點。 致 謝 不積跬步何以至千里，本論文能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在論文中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意！ 感謝我的指導(dǎo)老師，這片論文的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你們的細(xì)心指導(dǎo)。而你們開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入這篇論文當(dāng)中，沒有你們的幫助和提供資料對于我一個人來說要想在短短的幾年的時間里學(xué)習(xí)到這么多知識并完成畢業(yè)論文是幾乎不可能的事情。 今天能順利完成畢業(yè)論文，我特別感謝我的指導(dǎo)老師，再一次對你說聲謝謝。 祝：各位老師工作順利身體健康。 致謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 楊紹昆.SS7E型電力機車乘務(wù)員[M].北京：中國鐵道出版社，2009 [2] 吳 強.機車輔助變流器的技術(shù)發(fā)展.機車電傳動[J]，2008 [3] 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