车载牵引变压器油纸绝缘热老化特性及机理研究

车载牵引变压器绝缘系统性能优劣是动车组能否安全运行的因素之一,以Nomex绝缘纸和常规绝缘油为媒介,对其进行180℃加速热老化试验,测试不同老化周期油纸试样的油中溶解气体含量和红外光谱,研究车载牵引变压器油纸绝缘热老化特性及机理。研究表明:随着老化时间的增加,烃类气体含量先上升后趋于平稳,CO含量持续上升。热老化使Nomex纤维分子链断裂,并生成新官能团,Nomex绝缘纸主要成分在老化后已不全为全芳香族聚酰胺纤维;在热老化过程中,Nomex绝缘纸发生水解和均裂2种形式的老化反应,老化初期水解可能为主要反应,老化中后期均裂可能加剧,可能有一定关联性存在于水解、均裂反应和老化阶段之间,这为评估车载牵引变压器绝缘老化状态提供基础。     

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。     

牵引变压器介电试验分析

牵引变压器的介电试验验证其绝缘水平是否满足相关标准和设计文件的要求,对保证牵引变压器的安全运行至关重要。介电试验包括耐受全波冲击电压试验、耐受工频电压试验和耐受感应电压试验等3项。探讨3项介电试验中试验电压、试验频率和试验持续时间等参数的选择依据和选择方法,给出介电试验的试验方法和接线图,为试验人员设计试验方案、正确进行试验提供理论依据。     

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。     

地铁引起的变压器偏磁电流特征分析

城市轨道交通的迅速发展,导致周边电力变压器直流偏磁问题愈发严重。侵入变压器的偏磁电流主要包括杂散电流和感应电流两部分,首先探究电网回路与地铁牵引供电系统电磁耦合机理,然后运用CDEGS和PSCAD软件分别搭建电耦合和磁耦合仿真模型,以此分析侵入电网回路中的杂散电流和感应电流的时域及频域特征,最后研究单条线路上列车运行数量、列车运行工况对于电网回路中偏磁电流分布的影响。研究结果表明：耦合电流为低频时变电流,电流频域集中于0～0.05 Hz频段,且杂散电流中的纯直流分量占比多于感应电流。     

客运专线牵引供电系统谐波通用模型研究

建立了牵引供电系统中各元件的谐波模型。基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,得到不同相序和不同牵引变压器接线形式下的牵引供电系统通用谐波等值电路。通过链式结构将牵引网、电力机车、变电所和电网统一起来进行谐波计算,从而得到电网侧各相谐波电压大小及畸变率。对比仿真结果与实测数据表明,本文所建立的牵引供电系统谐波数学模型具有...     

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.     

天然酯绝缘油对牵引变压器绝缘寿命的影响

天然酯绝缘油是一种环保、可降解、高燃点的具有良好绝缘特性的液体电介质,近年来在配电变压器中得到良好应用,并逐步在大型电力变压器中应用.牵引变压器由于其负荷特殊性,选择纤维素基纸-矿物油绝缘系统,在满足绝缘寿命的前提下通常经济性不佳.本文结合天然酯绝缘油的特点分析了纤维素基纸-矿物油绝缘系统与纤维素基纸-天然酯油绝缘系统...     

基于有源滤波器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

2台YN,d接线变压器十字交叉构成的AT牵引供电系统,接线复杂,变压器容量利用率低,相邻供电区段必需用分相绝缘器分断,不利于高速铁路运行。由1台YN,d接线变压器加四桥臂有源滤波器构成的新型同相AT牵引供电系统,可以实现同相供电,取消分相绝缘器;可以节省变压器,原边中性点可方便接地;在有源滤波器的作用下,可以实现消除三相不平衡、动态滤除谐波和补偿无功,使变压器容量得到充分利用;由于采用了AT供电方式,因此可以获得综合经济性能优越的通信防护效果。仿真实验也证实了这一点。     

电力机车牵引变压器副边绕组过电压计算

为了研究计算电力机车牵引变压器在暂态过电压作用下副边绕组的电压响应问题,从电力机车牵引变压器原、副边绕组的电压传递函数出发,分别计算了牵引变压器的谐振频率点和副边绕组在暂态过电压作用下的响应。首先测量出机车牵引变压器原、副边绕组的电压传递函数,并用矢量匹配法和Arnoldi算法对此电压传递函数进行有理函数逼近和降阶处理,然后计算电压传递函数的谐振频率点。运用电网络理论得到传递函数的高频无源电路模型,此模型是一个由无源元件R,L,C和理想变压器组成的二端口网络。最后通过对此二端口网络施加不同类型的暂态过电压,仿真计算了变压器副边绕组的电压响应。     

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。     

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。     

气相色谱法分析牵引变压器潜伏性故障

牵引变压器是电气化铁路的重要设备，供电段每年进行的预防性试验是保证其安全运行的重要措施。现有的预防性试验方法在一般情况下，不能在带电时有效地发现变压器内部的潜伏性故障。气体继电器也不能真正反映所出现的故障。甚至发生误动作。气相色谱法通过定性、定量分析变压器绝缘油中的气体来预测变压器的潜伏性故障，特别是过热性、电弧性和绝缘破坏性故障，不管故障发生在变压器的什么部位，都能很好地反映出来。深圳铁路供电段定期对牵引变压器绝绷油中的溶解气体进行色谱分析，并根据历次测试记录或重复取样试验的结果，考察了牵引就压器的产气率，特别是运用特征气体法、IEC三比值法，结合电气试验对牵引变压器内部是否存在故障或故障的严重性及其发展趋势作出估计，及时发现了一台牵引变压器铁芯多点接地故障，成功地避免了从电事故的发生。     

电动车组牵引传动系统的实时仿真研究

通过分析某电动车组牵引传动系统的结构和工作原理,基于Simulink建立包含牵引变压器、四象限变流器、中间直流回路、PWM逆变器和牵引电机5个子模型的牵引传动系统离散数学模型,并联合dSPACE实时仿真器建立包含虚拟牵引传动系统、牵引控制器和接口箱的牵引传动系统实时仿真平台,以模拟电动车组运行时的牵引传动系统,并首次通过虚拟司控台和电动车组中央控制系统,模拟牵引传动系统对司机操纵的响应.利用该实时仿真平台对牵引控制器车载程序进行测试,得到的牵引特性曲线与给定的牵引特性曲线基本一致,牵引和制动工况下的四象限变流器和牵引电机的电压和电流也满足牵引和制动控制的要求,表明所建立的牵引传动系统实时仿真平台能够较准确地模拟实际电动车组牵引传动系统的运行,平台中的虚拟牵引传动系统可代替实际传动系统用于电动车组牵引控制器的研究及测试.     

雷电侵入波下牵引变压器绕组的谐振分析

牵引变压器作为高铁牵引变电所内的核心设备,其运行安全与绕组绝缘情况息息相关。根据多导体传输线理论,搭建牵引变压器绕组以线匝为单位的单输入多输出模型,在该模型下推导出绕组的传递函数表达式,用以分析雷电侵入波下,谐振对绕组绝缘的影响。首先分析传递函数幅频特性,研究绕组中的谐振情况并对谐振可能导致的绕组绝缘击穿点进行定位;然后分析电容参数变化对绕组谐振情况产生的影响;最后在时域内进行验证计算,其结果符合谐振分析结果,验证了本文方法的正确性与可行性。结果表明:雷电波侵入后,绕组第一饼4～8匝线圈绝缘更易因谐振发生击穿,应重点对其进行防护。     

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。     

JQFP-7050/25型牵引变压器结构优化设计

文章以JQFP-7050/25型牵引变压器为研究对象,对其主绝缘进行了有限元计算分析,并利用ElecNet模块下静电场计算得出了各部位的电势和电场强度分布。比较不同绝缘尺寸下电势和电场强度分布的变化,得出绝缘裕度,给出了结构优化的方案建议。     

高速铁路牵引变压器容量优化

基于既有高速铁路牵引变电所的实测数据对典型负荷曲线进行研究,搭建基于指数方程的变压器温升模型,计算典型负荷曲线下牵引变压器绕组热点温度和寿命损失,并依据计算结果对牵引变压器容量进行优化,为新建高速铁路牵引变压器容量等级选取提供参考。     

吊挂刚度对车体及牵引变压器振动指标的影响分析

介绍了用于动车组车体和牵引变压器振动评定的两种指标,建立了车体-变压器有限元模型。改变车体与牵引变压器之间的连接参数——吊挂刚度,并在变压器及车体空簧处施加不同速度级下的对应实测振动信号,提取车体端部及变压器上部和底部振动响应,计算车体平稳性及变压器振动烈度。结果表明:当在350 km/h速度级下时,车体平稳性随着牵引变压器垂向吊挂刚度的增大而减小,在385 km/h速度级下时平稳性则随着垂向吊挂刚度的增大先减小后增大;车体平稳性随着横向吊挂刚度的增大则不发生明显改变;牵引变压器的振动烈度随着其吊挂刚度的增大也不发生明显改变。可得结论:牵引变压器自身的振动受吊挂刚度变化的影响较小;牵引变压器的垂向吊挂刚度较横向吊挂刚度对车体平稳性指标的影响程度更为显著。     

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...