電氣化鐵路牽引變壓器技術(shù)條件

蘇鵬程、陳敏等。

中鐵電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、北京鐵路局等。

電氣化鐵路運(yùn)輸是當(dāng)今世界技術(shù)最先進(jìn)的、應(yīng)用最廣泛的鐵路運(yùn)輸方式。電力機(jī)車是電氣化鐵路的牽引動(dòng)力設(shè)備。而電力機(jī)車牽引變壓器主變壓器則是機(jī)車上最重要的設(shè)備之一，其運(yùn)行的安全可靠是關(guān)乎整個(gè)鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾蛩亍?

我國(guó)電氣化鐵路采用單相工頻供電系統(tǒng)，額定工作電壓為25KV，正常的工作電壓20~29KV，允許偏差 16%和-20%，接觸網(wǎng)提供的單相工頻25KV電源，通過受電弓接觸進(jìn)入電力機(jī)車，電力機(jī)車牽引變壓器將此電壓降壓，多路輸出到牽引變流器主變流器、輔助變流器、勵(lì)磁電源、控制電源、旅客列車供電系統(tǒng)等其他用電設(shè)備。電力機(jī)車電動(dòng)車組的牽引變壓器是電力牽引系統(tǒng)中電壓等級(jí)變換和電源分配的重要設(shè)備，也是電力機(jī)車電動(dòng)車組中重量和體積最大、價(jià)格最貴的單臺(tái)電器設(shè)備?？梢哉f電力機(jī)車牽引變壓器就是整個(gè)列車心臟，是列車動(dòng)力的來源，其運(yùn)行狀況直接影響電氣化鐵路系統(tǒng)能否安全、高效的運(yùn)營(yíng)。

由于機(jī)車牽引變壓器工作在電力機(jī)車特殊環(huán)境中，其具有一系列與一般電力變壓器運(yùn)行環(huán)境所不同的特點(diǎn)，這必然會(huì)在電力機(jī)車牽引變壓器的實(shí)際工作中反映出來，造成電力機(jī)車牽引變壓器具有不同于普通變壓器的工作條件和特點(diǎn)。電力機(jī)車牽引變壓器的工作條件及特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）經(jīng)常受到機(jī)械沖擊和連續(xù)而強(qiáng)烈地機(jī)械振動(dòng)；

（2）環(huán)境溫差較大，電力機(jī)車牽引變壓器長(zhǎng)期處于機(jī)車高壓室內(nèi)通風(fēng)散熱條件極為有限；

（3）接觸網(wǎng)波動(dòng)范圍比較大，牽引負(fù)荷變化也比較大；

（4）受大氣過電壓和操作過電壓的作用，同時(shí)低壓側(cè)有較高的短路概率；

（5）外型尺寸和重量有較嚴(yán)格限制，機(jī)車車體內(nèi)安放電氣設(shè)備的空間極為有限，且機(jī)車內(nèi)部存在大功率變流裝置和大功率電動(dòng)機(jī)等，牽引變壓器處于強(qiáng)電磁環(huán)境中運(yùn)行。

綜上所述，主變壓器的工作條件與普通電力變壓器截然不同，它的工作條件和工作環(huán)境是相當(dāng)惡劣的。

此外，電力機(jī)車牽引變壓器運(yùn)行條件特殊，接觸網(wǎng)電壓變化大。電力機(jī)車牽引電網(wǎng)額定工作電壓為25KV，正常工作電壓為20~29KV，允許偏差 16%和-20%，故障運(yùn)行電壓為19KV。在實(shí)際運(yùn)行中，接觸網(wǎng)首端電壓有時(shí)達(dá)到31KV，機(jī)車再生制動(dòng)時(shí)，網(wǎng)壓可達(dá)到32KV。而電力變壓器網(wǎng)壓變化率只有

機(jī)車運(yùn)行時(shí)要求無流通過分相區(qū)，接觸網(wǎng)分相距離一般為20~40km。牽引變壓器要經(jīng)常斷開和接通。當(dāng)列車平均速度為80km/h時(shí)，機(jī)車主變壓器約15~30min投切一次。當(dāng)列車平均速度為200km/h時(shí)，則10~20min就要投切一次。