节能型卷铁心牵引变压器结构及性能分析
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【摘 要】节能型卷铁心牵引变压器较普通牵引变压器有明显的性能优势,文章详细介绍了节能型牵引变压器的结构特点和性能,并对其应用及发展前景进行分析。
【关键词】节能型;卷铁心;空载损耗;磁路
0 引言
随着交流传动技术不断发展,机车功率逐步增大,牵引变压器也呈现大容量化发展趋势。然而,我国电气化铁路牵引负荷利用率较低,据铁道部门实际记载,单线电气化铁路空载运行时间时常高达40%~50%[1],因而牵引变压器空载损耗变得越来越不容忽视,对牵引变压器的节能研究也越发受到重视。2014年11月底,由西南交通大学高仕斌教授主持研制的世界上首台220kV超低损耗卷铁心节能型牵引变压器研制成功,这对于铁路供电系统的节能减排工作具有重大意义。
1 节能型牵引变压器结构
卷铁心是由若干根一定形状的硅钢片连续卷绕而成,卷绕紧密,整个磁路中没有气隙,且连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性,相比于传统变压器的叠铁心结构,空载损耗可以降低20%~35%。文章所提及的节能型卷铁心牵引变压器为V/X接线方式,由两台单相三绕组变压器构成,下面对其铁心和绕组结构进行介绍。
1.1 铁心材料及结构
变压器的铁心一般由硅钢片组成,硅钢片按照加工方法不同可以分为冷轧硅钢片和热轧硅钢片,与热轧硅钢片相比,冷轧硅钢片的性能优势更为明显,主要体现在以下几个方面:
(1)磁饱和点较高,在1.89T左右;
(2)在相同磁通密度及相同频率下,单位损耗小;
(3)硅钢片的材质硬度高;
(4)方向性强,当磁力线的方向与硅钢片的轧制方向一致时,损耗最小;
所以采用冷轧硅钢片,既可以满足对电阻率的要求,同时可以降低损耗。
一般的单相卷铁心可以分为双框式和单框式两种结构[2],本文介绍的卷铁心变压器采用单框式结构,其铁心结构及绕组排列方案如图1所示。该方案由两个单独卷绕的半铁心拼接而成,中间放置油道。对于高压绕组,选择采用两部分并联结构。
这种结构形式,由于高压线圈并联,相间等电位或电位差很小,留够机械距离和绕制裕度即可;线圈分布在两个柱上,热源分散,更利于散热;低压内撑条可靠支撑,抗短路能力强。但线圈绕制工作量大,引线...
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