配电变压器过载油纸绝缘老化特性研究

配电变压器在运行过程中由于多种损耗导致发热严重,变压器内部绕组等部位的温度也随之升高,从而导致变压器内部绝缘材料逐渐老化.植物绝缘油由于其具有可再生性、生物降解性和较低的可燃性等优点,逐渐得到广泛应用,可代替矿物油作为变压器的绝缘介质.本文模拟了配电变压器过载情况,对多种类型的油品(矿物油、大豆油、菜籽油)、纸板(A级纸、B级纸)进行组合油纸绝缘系统热老化试验,模拟过载情况对配电变压器油纸绝缘系统的影响,得到不同老化温度下绝缘油老化特性(击穿电压、水分、酸值、介损等)与绝缘纸老化特性(含水量、聚合度、机械强度等).     

时变温度下牵引变压器油纸绝缘介电响应研究

对变压器进行绝缘频域介电响应测试时需绝缘温度与环境温度平衡,但由于"天窗"时间的限制,牵引变压器内部绝缘始终处于时变温度下,因此针对时变温度下牵引变压器油纸绝缘介电响应进行研究。测试时变温度下油隙、油浸纸的频域介电响应,分析并得到时变温度对油纸绝缘频域介电响应的影响特征。结合不同温度下油纸绝缘的离子迁移率与直流电导率的测试结果,讨论分析并得到了时变温度对牵引变压器油纸绝缘频域介电响应测试影响的主要原因。结果表明:时变温度下油纸绝缘频域介电谱中低频段测试中,由于温度不断降低,油纸绝缘中的离子迁移率和离子浓度下降,导致测试中的电流发生畸变,造成中低频段的测试结果发生畸变,而高频段由于测试时间短温度变化不明显,因此高频的测试结果无明显变化。     

轻量化动车组车载牵引变压器的研制

车载牵引变压器是动车组单体最重的电气设备,其轻量化有助于动车组节能降耗与运输效率提升。现有车载牵引变压器均为油浸式,干式变压器是其轻量化的主要方案,但目前干式变压器采用的环氧树脂绝缘易开裂、散热无法满足要求。为此,以具有良好力学性能的硅橡胶为基体材料,首先通过温升分析研究绝缘材料热导率需求,然后制备样品开展实验,以电学性能和力学性能为约束条件研究绝缘材料导热性能改进方法,进而研究车载牵引变压器轻量化设计方法,最后依据研制的绝缘材料与轻量化设计方法,设计并研制了一台容量为250 kVA的小型轻量化车载牵引变压器样机。结果表明：制备的高导热硅橡胶复合绝缘材料性能满足干式车载变压器对绝缘和力学性能的要求;研制的小型变压器样机质量为780 kg,相比同容量油浸式车载牵引变压器质量减少了46.2%,经试验测试得在额定条件下样机的热点温度值为167.68℃,满足车载牵引变压器运行需求。     

简论牵引变压器的寿命

在分析影响牵引变压器寿命因素的基础上,从热、电、机械、化学等几方面分析了牵引变压器绝缘老化的机理和寿命终结的判据,着重研究了牵引变压器在过负荷条件下绝缘材料的温度对变压器寿命的影响,通过寿命估算和试验研究,初步确定了线圈最热点温度限值,从材料、设计、工艺几方面介绍了延长牵引变压器寿命的措施。     

芳纶纤维绝缘纸及其复合制品在牵引电机和牵引变压器上的应用

阐述了芳纶绝缘纸的发展及品种、性能、特点,并介绍了芳纶纤维绝缘纸在牵引电机和牵引变压器领域的应用现状,指出应加速国产芳纶及其复合材料的自主研发进程,提升我国轨道交通参与国际化市场的竞争力。     

气相色谱法在牵引变压器故障分析中的应用

电力机车牵引变压器内部的变压器油和绝缘材料易受电场、热、湿度、氧等因素影响,分解出烃类、H2、CO和CO2等气体,且大多数气体溶于变压器油中。采用气相色谱法,通过采集变压器箱体内的少量油样,分析油中气体的组分及其含量,可以判断变压器是否存在故障、故障的性质以及故障部位,及时发现牵引变压器潜在故障,消除行车安全隐患。     

变压器内部潜伏性故障的诊断

目前,铁路变电所使用的变压器大多为油浸式,内部以油纸绝缘为主.当变压器内部发生潜伏性故障时,绝缘油受热分解产生烃类气体.由于含有不同化学键结构的碳氢化合物其热稳定性各不相同,所以绝缘油随故障点温度的升高依次生成烷烃、烯烃和炔烃.又由于每一种烃类气体最大产气率都对应一个特定的温度范围,故绝缘油在不同的故障性质下产生不同成分、不同含量的烃类气体.气相色谱法就是据此对变压器内部潜伏性故障进行分析诊断的.     

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。     

高速铁路牵引变压器容量与配置方案优化研究

根据高速铁路牵引负荷过程测试数据,构建基于热传递微分方程的牵引变压器温升模型,并给出牵引变压器中可靠性最弱的热改性绝缘纸的相对老化率算式,据此计算牵引变压器的寿命损失.结果表明:为了有效利用牵引变压器寿命损失,可以降低牵引变压器的容量,该高速铁路选择2×31.5 MVA容量等级的牵引变压器较为合理;但是,为了充分利用既有单相牵引变压器和相关设施,针对当前的运输组织条件提出一主三备的牵引变压器配置优化方案,该方案能够有效提高牵引变压器容量利用率,对电能质量的影响远低于GB/T15543-2008标准的限值要求,具有良好的技术经济性.     

V/X接线牵引变压器的温升特性

针对V/X接线牵引变压器独特的接线方式、电气特性和负载特性,基于热电类比原理和变压器内部热传递过程建立V/X接线牵引变压器内部热路模型.参照电路理论推导温升计算微分方程,并根据热特征参量问的相互关系,建立V/X接线牵引变压器内部温升计算模型.以1台机车从驶入到驶出某V/X接线牵引变压器供电区间的过程为例,仿真计算顶层油温度曲线和绕组热点温度曲线.分析绕组绝缘寿命的影响因素,并根据牵引负荷的特点,提出适用于V/X接线牵引变压器的绝缘寿命损失计算方法.     

高速动车组牵引变压器热仿真

牵引变压器温升直接关系到变压器的绝缘寿命和运行的安全性,故需研究高速列车牵引变压器温升随列车实际运行过程中的变化情况。而目前国内变压器温升仿真软件并没有真正有效地用于高速动车组主变压器上。为实时监测列车运行过程中变压器主要部位温升的变化情况,本文采用了发热时间常数法,得到了牵引变压器实时的温度曲线,进一步可得到变压器的温升裕量,为高速牵引变压器热容量的选择及列车的动力配置提供了依据。     

主变压器身绝缘老化的一种定量检测方法探讨

提出对SS系列机车主变压器线圈的电气绝缘结构进行高压直流泄漏电流试验，对线圈绝缘老化程度和绝缘状态进行定量检测和技术性诊断是解决主变压器检修中绝缘老化问题的行之有效的方法，从而在运行中避免事故隐患。同时在主变压器身运行到极限寿命期内，建立绝缘状态技术档案，为其寿命周期和报废问题的研究提供量化依据。     

重负荷下运行的牵引变压器油的跟踪分析

为确保既有线电气化铁路牵引变电所主变压器可靠运行，从防止油老化、监视油面高度和观察油物理特性几个方面，介绍了如何做好大负荷下运行的牵引变压器（绝缘）油的跟踪、分析工作。     

光声光谱技术在合蚌高铁牵引变压器故障诊断中的应用

随着高速铁路对牵引供电系统的要求越来越高,牵引变压器检测和维护任务显得极其重要.通常在变压器的故障检测试验中做油气分析,因为在正常运行中起绝缘、散热、消弧等作用的变压器油,在长期运行和发生故障时在热和电的作用下,变压器油及器身内有机绝缘材料常分解出不同含量的H2、CH4、C2H6、 C2H4、C2H2、 CO、CO2等气体在变压器油中,通过定期分离和检测气体的含量便可以诊断和预测变压器中的故障.工程中常用的油气检测法如气相色谱法、气敏传感器法、傅里叶红外光谱法等,但在长期使用中发现,这些方法存在取样复杂、消耗载气、交叉敏感、长期稳定性差、检测气体组分不够齐全、实现连续性测量困难等缺点.光声光谱技术应用光声效应来检测微量气体的体积分数,具有灵敏度高、选择性好、检测范围宽、不消耗载气等优点.     

SS3型电力机车牵引变压器油中溶解气体分析及故障诊断

通过对一台SS3型电力机车牵引变压器油中溶解气体数据分析,判断变压器存在因高压引出线绝缘距离小而导致的局部电弧放电兼高温过热故障,经吊芯检查得到证实.     

牵引电力电子变压器系统关键技术研究

随着半导体及磁性材料技术的发展,电力电子变压器近年来成为研究热点,相较于传统工频变压器,它具有功率密度高、效率高、高压侧电能全控、保护更加迅速等优点,是“双碳”背景下电能变换的重要技术发展方向。在牵引领域,国外较早开展牵引电力电子变压器的研究,但主要针对15 kV/16.7 Hz牵引网制式。在国内牵引网制式为25 kV/50 Hz的条件下,电力电子变压器的应用面临紧凑空间要求与更高工作电压的矛盾,导致高压主电路拓扑选型、绝缘系统小型化、冷却系统绝缘安全等一系列难题。目前世界上暂无25 kV/50 Hz牵引电力电子变压器研制情况的报道。文章针对适用于我国牵引网制式的牵引电力电子变压器系统,开展了主电路拓扑及控制、高压绝缘设计、冷却设计等关键技术的研究,分析并采用了基于3 300 V硅基半导体器件的中性点箝位(Neutral point clamped, NPC)三电平高压高频DC-DC隔离型主电路及双边同步调制策略,实现牵引制动能量迅速切换;提出基于复合材料的绝缘系统设计方法,实现了主回路对地的高绝缘耐压;提出泵驱相变蒸发冷却关键技术,实现了变压器和变流器一体化冷却,并完成了电力电子变压...     

有机硅绝缘系统在永磁同步牵引电机上的应用研究

为研究有机硅绝缘系统在永磁牵引电机上的适用性,采用加速老化来计算有机硅绝缘系统寿命,并在永磁牵引电机上进行应用研究。结果表明:有机硅绝缘系统具备优异的耐热性和稳定性,在220℃温度下长期运行不低于20 000 h,能够满足轨道交通永磁牵引电机的需求。     

朔黄铁路牵引变压器瓦斯保护

正牵引变压器在牵引供电系统中具有十分重要的作用,运行中会发生危害特别严重的短路故障,直接影响牵引供电系统的安全运行。为此,牵引变压器通常会采用多种保护方式,以构成最完善的保护。根据电力设计规程的规定,油浸式牵引变压器主要保护由瓦斯保护和纵联差动保护构成,用于反应变压器上的短路故障。瓦斯保护用于反应油浸式变压器油箱内部的短路故障。目前,朔黄铁路牵引变压器为油浸式变压器。     

绝缘支架用纤维增强不饱和树脂复合材料老化性能评估

本文以接触轨绝缘支架用纤维增强不饱和树脂模塑料(SMC)为研究对象,采用热重点斜法对材料在湿、热、紫外环境下的使用寿命进行评估,探究表面涂层对材料老化性能的影响.     

计及绕组波过程的牵引变压器防雷分析

雷电冲击过电压有较大的幅值及陡度,侵入牵引变电所会对主变压器的绕组纵绝缘造成危害。为研究雷电侵入波对牵引变压器的影响,建立牵引变电所EMTP暂态模型,考虑雷击进线杆塔时,分析有无避雷器保护对牵引变压器上过电压参数的影响。安装避雷器后,变压器上的过电压幅值降低到最大允许耐压值以下,但其陡度减小幅度较小,对牵引变压器绕组的绝缘安全存在威胁。通过建立基于时域有限差分法的绕组多导体传输线模型,分析变压器绕组在雷电波入侵时的波过程。结果表明,雷击引起变压器绕组极不均匀电压分布,且前端绕组过电压幅值及振荡频率较高,存在绝缘隐患,应针对该位置进行重点保护。