110 kV开口卷铁心节能型牵引变压器空载性能分析

本文通过对引起变压器空载损耗的因素进行分析,提出采用开口卷铁心以降低变压器空载损耗,利用有限元法对开口卷铁心空载损耗进行了仿真计算,并通过试验对其进行了验证.     

节能变压器技术及其在电气化铁路中的应用分析

针对变压器节能技术在电气化铁路中应用这一课题,介绍了变压器损耗和降低损耗的相关技术。以成昆铁路和宝成铁路电量数据为样本,采用概率统计的方法计算其数值特征,得出牵引变压器和所用变压器容量利用率的数学期望。对牵引变电所电量数据的统计分析表明,电气化铁路牵引变压器和所用变压器运行的经济性较差,为此,采用空载损耗较低的磁畴细化电工钢片铁心牵引变压器和非晶合金铁心所用变压器能够在一定程度上提高变压器运行的经济性。并结合变压器经济运行的相关指标,对节能变压器相关技术在电气化铁路牵引变压器和所用变压器中的应用进行了分析,提出了相关结论和建议。     

非晶合金变压器在铁路电力供电系统的应用前景

研究目的:随着铁路电力供电系统中通信基站、通信直放站、防灾、信号中继站以及牵引所、分区所、开闭所等区间用电负荷应用需求的增加,为其配电的10/0.4 kV变压器数量随之增加,带来的变压器的损耗亦不断增大。本文从降低变压器的损耗出发,对非晶合金变压器和S11型变压器的年损耗电量进行比较计算,并应用综合能效费用法对二者的TOC值进行分析研究,以说明非晶合金变压器的节能价值。研究结论:(1)非晶合金变压器的空载损耗比S11型变压器低约75%,年损耗电量比S11型变压器降低约30%;(2)非晶合金变压器的TOC值比S11型变压器低20%以上;(3)随着容量的增大,非晶合金变压器的TOC值较S11型变压器偏低的幅度也随之增大;(4)非晶合金变压器可广泛应用于铁路电力供电系统的杆架式变电台、箱式变电站及室内变电所中。     

高速铁路牵引变压器安装容量优化研究

基于牵引变压器温升效应,建立牵引变压器寿命损失计算模型,研究牵引变压器容量与牵引负荷之间的匹配关系。结合高速铁路牵引负荷实测数据,提出牵引变压器容量优化方案,在充分利用牵引变压器运行寿命的同时,有效降低牵引变压器安装容量,达到经济运行的要求。研究结果可应用于我国电气化铁路牵引供电系统设计和运营。     

考虑高速铁路负荷特性的牵引变压器可靠性评估

牵引变压器的可靠性评估对整个高速铁路牵引供电系统的可靠性研究至关重要。本文分析高速铁路牵引负荷特性对牵引变压器可靠性的影响,提出一种牵引变压器可靠性评估方法。该方法同时考虑高速铁路牵引负荷不平衡性、冲击性和非线性特点,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波引起的变压器降容率,通过热路模型及其微分方程组将高速铁路牵引负荷特性综合量化到变压器温升计算中。在此基础上,通过Arrhenius-Weibull模型求取变压器失效概率。以世界首台220kV等级的中点抽出式Scott牵引变压器为例,利用实测数据验证该方法的可行性,计算得到牵引变压器的可靠性指标,并分析高速铁路负荷特性对其可靠性的影响。结果表明高速铁路负荷对牵引变压器可靠性的影响不容忽视。评估结果可辅助合理决策,以降低牵引变压器运行风险,满足安全可靠需求。     

降低机车变压器铁心空载损耗的探讨

介绍了机车变压器铁心空载损耗的计算公式和影响因素,并系统地从制造工艺和技术设计两个方面讨论了降低变压器铁心空载损耗的措施和方法。     

客运专线牵引供电系统负荷试验的研究

研究目的:牵引供电系统的负荷试验是客运专线"四电"集成试验阶段的一项重要内容,本文对负荷试验的前提条件、程序、方法、注意事项进行研究,并以京津城际铁路的实际应用为例,分析牵引供电系统负荷试验的评估内容和标准,为今后客运专线建设牵引供电系统负荷试验提供程序化的指导和借鉴。研究结论:阐述了客运专线牵引供电系统负荷试验是集成试验阶段不可缺少的一项内容,其试验方法、评估内容等,通过在京津城际铁路工程中的验证是可行和可靠的。通过规范化的负荷试验,是对牵引供电系统设计、安装和调试的总检验,又是对前期牵引供电系统方案研究、仿真计算的验证和优化调整,获得的试验数据对今后的运营维护将发挥重要作用。     

牵引变压器空载损耗与负载损耗试验的计算

GB/T 13499—2002《电力变压器应用导则》给出的三绕组变压器负载损耗计算公式,论述简略造成理解和应用困难。介绍牵引变压器绕组型式,以及其空载试验内容和空载损耗计算方法。阐述牵引变压器负载损耗试验的内容,在三绕组变压器负载损耗公式的基础上,将公式进行化简变换,给出应用示例,并将方法进行相应推论,最终得出四绕组牵引变压器的负载损耗公式。结合计算示例验证所推导公式的正确性,解决多绕组牵引变压器的负载损耗计算问题。     

城市轨道交通牵引供电计算负荷与实际负荷差异原因分析及应对措施

从城市轨道交通牵引供电计算方法和计算过程入手,着重分析了对牵引负荷计算准确性产生影响的因素,梳理出造成牵引供电计算负荷与实际负荷差异的主要原因.从工程实施的角度提出了减少理论计算结果和实际负荷差异的应对措施.在满足功能需求的前提下,这些措施可尽量降低牵引变压器的安装容量,从而降低变压器的空载损耗,对降低初期投资和运行能耗具有重要意义.     

间歇性重负荷工况下变压器套管介质损耗因数测量方法的改进研究

根据现场长期实测数据分析,大秦铁路牵引供电系统具有负荷幅值变化大、过载系数高和陡变性的间歇性重负荷特性,牵引供电系统负荷的变化对变压器套管介质损耗因数的测量产生影响,并且变压器套管接线等效电路的初始电流对负荷变化前后介质损耗因数的测量精度有干扰。采用Matlab/Simulink软件对变压器套管接线等效电路进行仿真,验证了分析结果的正确性。引入变压器套管接线等效电路初始电流对传统测量方法进行改进,确定矫正系数。运用改进后的测量方法对变电所变压器套管介质损耗因数进行测量,结果表明所得到的介质损耗因数测量值稳定、可靠和准确,有利于对变压器高压套管绝缘老化情况的准确监测。     

城轨交通牵引系统谐波电流引起的主变压器降容率分析

谐波电流会使变压器损耗增加,降低变压器的有效容量。本文分析城市轨道交通牵引供电系统中整流装置产生的谐波电流对主变压器造成的影响。在MATLAB-SIMULINK环境下建立12脉波和24脉波整流装置模型并得到其谐波电流数据,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波电流所引起的主变压器降容率。计算结果表明:谐波电流会引起不可忽视的主变压器降容率;与12脉波整流装置相比,24脉波整流对变压器降容率的影响明显较低;变压器的直流电阻损耗占负荷损耗比例越大,在相同谐波条件下额外增加的损耗越少。研究结果为轨道交通供电系统的负荷计算和主变压器容量选择提供了依据。     

用全寿命周期成本法选择地铁变压器

本文根据地铁负荷的实际情况,通过对在运营的广州地铁一号线中的实际负荷统计,提出应用设备全寿命周期方法选择地铁系统主变压器、牵引变压器和动力变压器,以达到减少地铁变压器安装容量,降低变压器运行损耗,从而节省建设和运营费用的目的。对地铁供电系统的设计和运营具有一定的参考价值。     

智能牵引变压器故障诊断技术研究

研究目的:构建智能牵引供电系统保障高速铁路安全可靠、优质高效的运营是我国高铁未来发展的方向,而牵引变压器作为牵引供电系统中的重要组成部分,对其开展智能化研究是智能牵引供电系统研究的关键。本文从牵引变压器在线监测需求入手,阐述对牵引变压器关键参量进行在线监测的智能化方案,且根据监测参量构建基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型。研究结论:(1)在传统牵引变压器的基础上,加设牵引变压器光纤测温、油中气体在线监测及铁芯接地电流监测三大模块,可准确地掌握牵引变压器运行状态,是实现智能牵引变压器故障预测的数据源基础;(2)通过现场实例验证,基于贝叶斯网络的牵引变压器故障诊断模型准确性高,可实现牵引变压器的故障在线诊断;(3)本文研究成果可在电气化铁路牵引供电系统领域进行推广应用。     

牵引变压器过负荷能力的确定方法

本文介绍了牵引变太器负荷状态的分类，阐述了牵引变压器过负荷能力的确定方法和应用，可供牵引供电系统设计、运行主管部门等校验、制定牵引变压器过负荷值时参考。     

基于列车运行图的高速铁路动态牵引负荷建模方法

在分析动车组运行中的受力、基本运行工况和牵引控制策略的基础上,考虑功率因数在动车组牵引、惰行和制动3种运行工况下的动态特性和谐波间交互影响,建立由动态有功功率计算模型、动态无功功率计算模型和谐波耦合诺顿等效计算模型组成的单列动车组动态负荷计算模型,再结合列车运行图、线路资料中可提供的信息,给出整条高速铁路的动态牵引负荷建模方法。采用该计算方法对某高速铁路牵引供电系统的动态电能质量以及系统负荷进行评估,并校核了牵引变压器的容量。结果表明:与采用固定功率因数和非耦合谐波诺顿等效模型相比,该计算方法具有更高的精度,可为高速铁路牵引供电系统的动态电能质量评估提供准确的动车组数量、动车组位置、视在功率、谐波输出含量等实时负荷信息,可准确评估整条高速铁路有功功率、无功功率的分布以及不同供电方式下牵引变压器容量的利用情况,为制定分布式无功补偿方案、再生制动能量利用方案提供科学依据。     

沈阳地铁二号线车辆永磁同步牵引系统

阐述了采用永磁同步牵引系统的沈阳地铁二号线第20列车M车的主电路方案及永磁同步牵引电动机的技术特点、参数,并就该电机损耗、温升等试验结果与异步牵引系统进行了对比。对对永磁同步牵引系统进行了线路型式试验和空载运行考核,系统系统状态良好。     

高速铁路牵引供电系统双边供电循环功率降低措施

基于采用双边供电方式的高速铁路牵引供电系统,推导空载和负载工况下循环功率与相邻2个牵引变电所间电压相位差的关系;分析电压移相器的补偿原理和基本结构,研究通过注入1个与牵引变电所馈线电压垂直的正交电压,调节本所馈线电压相位,以减小电压相位差和降低循环功率的可行性。以某相邻牵引变电所实测电压数据为基础,搭建包含电压移相器在内的双边供电系统仿真模型,针对牵引网上空载、单台机车负载2种工况分别进行验证。结果表明:空载时循环功率与电压相位差的正弦值呈正比,负载时随着供电臂距离延长和牵引负荷的增加,循环功率将不存在,但负载不平衡度会随着电压相位差的增大而增大;安装电压移相器后,空载时可有效减小均衡电流,负载单台机车时可防止循环功率在牵引供电系统中流动,减小负载不平衡度,并降低牵引网上的传输损耗。     

干式车载牵引变压器绕组区域动态温度计算模型

干式车载牵引变压器质量轻、安全系数高,但其内部热场随运行环境及负荷状态频繁波动。为实现干式车载牵引变压器绕组动态温度的快速计算,基于热电类比原理搭建分布式动态热网络拓扑结构,并借助CFD模型开展仿真试验,探究运行参数和风道尺寸对散热性能的影响,提出风道出口温度计算方法;基于干式车载牵引变压器绕组温升试验平台,验证动态温度计算模型的有效性。结果表明：针对不同结构参数和时变运行场景,所建绕组动态温度计算模型均能准确获取绕组区域温度分布及动态变化情况,相比CFD数值仿真节省99%以上的时间成本,有助于干式车载牵引变压器热容量的合理规划和设计效率的进一步提高。     

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究

高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算。通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化。以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致。高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义。     

高速动车组牵引变压器振动特性试验研究

为了研究机电耦合作用下高速动车组牵引变压器的振动特性,分析了牵引变压器铁心和绕组的振动机制。基于高速动车组线路振动试验,研究了停车、加速、恒速和过分相区4种工况下牵引变压器振动加速度的时频分布情况,探讨了冷却风机的影响机制,分析了牵引变压器对车体振动和车辆运行平稳性的影响。研究结果表明,在牵引变压器正常工作时,振动能量主要集中在200 Hz和300 Hz这2个频点左右,车体和冷却风机产生的振动能量占比较小,与理论分析结果一致;过分相时牵引变压器横向振动加速度有效值仅为正常工作条件下加速度有效值的7%;冷却风机转动导致牵引变压器垂向加速度有24.6 Hz及二倍频对应的振动分量;受牵引变压器的影响,车体底架加速度值增加了20%,恶化了车辆运行平稳性。