220kV單相牽引變短路樣機(jī)簡析

李靜 汪斌

摘 要：通過實例從設(shè)計，工藝及試驗三方面介紹220kV單相牽引變短路樣機(jī)。

關(guān)鍵詞：短路；單相牽引變；變短路樣機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.141

1 概述

作為給鐵路牽引線路供電的牽引變壓器，根據(jù)其運(yùn)行特點(diǎn)，要求能承受牽引網(wǎng)近端和遠(yuǎn)端頻繁短路的能力，并在規(guī)定的過電流條件下承受外部短路的熱、動穩(wěn)定效應(yīng)而無損傷。

本文通過實例，從設(shè)計，工藝及試驗三方面介紹220kV單相牽引變短路樣機(jī)。

2 產(chǎn)品設(shè)計要點(diǎn)

2.1 性能參數(shù)

額定容量： 50 /50（T）+25（F） MVA

電壓組合： （220±3×2.5%）/2×27.5 kV

頻 率： 5OHz

短路阻抗： 10.5%（ZHF+ZTF≈ZHT，ZHF

相 數(shù)： 單相

聯(lián)結(jié)組標(biāo)號：Ii0i0

2.2 產(chǎn)品設(shè)計

（1）電磁計算。產(chǎn)品為單相牽引變，采用“口”字型鐵心。根據(jù)阻抗要求確定器身的排列為： T線圈-F線圈-H-HT。高壓線圈采用糾結(jié)連續(xù)式，兩柱并聯(lián)；低壓T線圈采用連續(xù)式，兩柱并聯(lián)；低壓F線圈采用螺旋式，兩柱串聯(lián)。為了確保每個分接下高低壓線圈之間的安匝平衡，減少線圈受到的軸向機(jī)械力，選用正反調(diào)壓的方式，設(shè)置單獨(dú)調(diào)壓線圈，調(diào)壓線圈串在兩柱高壓線圈的中部，兩柱并聯(lián)。

接線原理圖如下：

由于ZHF的阻抗偏小，而且低壓F處于高壓和低壓T之間，因此低壓F的短路力最大，設(shè)計時低壓F電密為1.55A/mm2，自粘性換位導(dǎo)線，σ0.2≥200MPa；高壓電密為3A/mm2，組合導(dǎo)線，σ0.2≥160MPa，低壓T電密為3A/mm2，自粘性換位導(dǎo)線，σ0.2≥160MPa。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計。為提高產(chǎn)品的抗短路能力，所有線圈之間撐條加密，內(nèi)部加5mm硬紙筒。低壓T、F采用和繞的方式，進(jìn)行三次加壓，保證兩個線圈高度差控制在±2mm，套裝緊實。線圈上下絕緣端圈用鉚釘結(jié)構(gòu)，調(diào)壓線圈外部采用3mm防松筒，固定調(diào)壓線圈出頭。對線圈、線圈組裝、器身進(jìn)行三次加壓，壓緊力分別按3.5、2.92、2.33MPa進(jìn)行計算。

器身采用彈簧壓釘壓緊結(jié)構(gòu)，每柱器身窗內(nèi)4個，窗外12個壓釘。經(jīng)計算彈簧壓釘在工作狀態(tài)壓力為3430kg，壓縮量為5.1mm。

高壓引線采用電纜結(jié)構(gòu)，低壓引線采用銅排+電纜結(jié)構(gòu)。木件夾持距離控制在400左右，保證引線具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

經(jīng)驗證，產(chǎn)品設(shè)計方案滿足短路要求，各線圈的安全系數(shù)驗證結(jié)果為：

高壓線圈（最大/額定/最小）25.31/24.07/23.62；低壓T（最大/額定/最小）16.47/15.67/15.15；低壓F（最大/額定/最?。?8.59/17.64/17.15。

3 針對本臺產(chǎn)品滿足短路的要求，制定了相應(yīng)的工藝措施

（1）要求所有線圈出頭綁扎牢固、緊實。高壓及低壓T首、末段相鄰線段進(jìn)行 “8”字綁扎，線圈出頭前綁扎3處，出頭后綁扎1處，其它部位間隔1個撐條間隔進(jìn)行綁扎；低壓F線圈首、末段相鄰3段線段進(jìn)行 “8”字綁扎，在出頭前綁扎4處，出頭后綁扎2處，在出頭根部斜拉綁扎，其它部位撐條間隔連續(xù)綁扎。調(diào)壓線圈采用“8”字綁扎，連續(xù)綁扎28檔。

（2）低壓線圈由T線圈、F線圈組成，T線圈繞制完成后，先入爐恒壓干燥處理，在入爐前預(yù)壓壓力按100KN、150KN、200KN三步進(jìn)行預(yù)壓，線圈入爐按100KN壓力進(jìn)行恒壓干燥處理，出爐后按100KN、150KN、200KN三步進(jìn)行加壓，保壓5分鐘后按帶壓高度調(diào)節(jié)線圈高度，均勻加減墊塊調(diào)節(jié)線圈高度符合圖紙要求，F(xiàn)線圈與T線圈和繞后，將F線圈在爐外進(jìn)行預(yù)壓，壓力按117.6KN、176.4KN、235.2KN三步進(jìn)行預(yù)壓，入爐后T線圈、F線圈一起加壓，按217.6KN壓力進(jìn)行恒壓，出爐后壓力進(jìn)行預(yù)壓。保證T線圈、F線圈高度一致。

4 突發(fā)短路試驗

4.1 短路電流計算

系統(tǒng)短路視在容量（按GB1094.5選?。篠=18000 MVA

系統(tǒng)阻抗： ZS= UN2/S=2.69 Ω

峰值因數(shù)：為Ⅱ類變壓器，X/R>14，按標(biāo)準(zhǔn)√2 K取2.55

高壓：非對稱短路電流第一峰值（A）（最大/額定/最小）4830/5294/5712； 對稱短路電流方均根值（A） （最大/額定/最小）1894/2076/2240。

低壓：非對稱短路電流第一峰值（A）（最大/額定/最?。?0.77/21.18/2113； 對稱短路電流方均根值（A） （最大/額定/最?。?.14/8.3/8.29。

4.2 試驗方法

采用單相電源進(jìn)行試驗，高壓線端施壓，低壓a1x1和低壓a2x2串聯(lián)短路，共試3次。試驗接線原理圖如下：

5 小結(jié)

產(chǎn)品于2017年11月成功通過短路試驗，屬于國內(nèi)通過短路試驗的最大容量的220kV單相牽引變壓器。本文通過對產(chǎn)品在設(shè)計、工藝制造過程中提高短路的措施的介紹，為今后的產(chǎn)品設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。