220kV单相牵引变短路样机简析

李静 汪斌

摘 要：通过实例从设计，工艺及试验三方面介绍220kV单相牵引变短路样机。

关键词：短路；单相牵引变；变短路样机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.141

1 概述

作为给铁路牵引线路供电的牵引变压器，根据其运行特点，要求能承受牵引网近端和远端频繁短路的能力，并在规定的过电流条件下承受外部短路的热、动稳定效应而无损伤。

本文通过实例，从设计，工艺及试验三方面介绍220kV单相牵引变短路样机。

2 产品设计要点

2.1 性能参数

额定容量： 50 /50（T）+25（F） MVA

电压组合： （220±3×2.5%）/2×27.5 kV

频 率： 5OHz

短路阻抗： 10.5%（ZHF+ZTF≈ZHT，ZHF

相 数： 单相

联结组标号：Ii0i0

2.2 产品设计

（1）电磁计算。产品为单相牵引变，采用“口”字型铁心。根据阻抗要求确定器身的排列为： T线圈-F线圈-H-HT。高压线圈采用纠结连续式，两柱并联；低压T线圈采用连续式，两柱并联；低压F线圈采用螺旋式，两柱串联。为了确保每个分接下高低压线圈之间的安匝平衡，减少线圈受到的轴向机械力，选用正反调压的方式，设置单独调压线圈，调压线圈串在两柱高压线圈的中部，两柱并联。

接线原理图如下：

由于ZHF的阻抗偏小，而且低压F处于高压和低压T之间，因此低压F的短路力最大，设计时低压F电密为1.55A/mm2，自粘性换位导线，σ0.2≥200MPa；高压电密为3A/mm2，组合导线，σ0.2≥160MPa，低压T电密为3A/mm2，自粘性换位导线，σ0.2≥160MPa。

（2）结构设计。为提高产品的抗短路能力，所有线圈之间撑条加密，内部加5mm硬纸筒。低压T、F采用和绕的方式，进行三次加压，保证两个线圈高度差控制在±2mm，套装紧实。线圈上下绝缘端圈用铆钉结构，调压线圈外部采用3mm防松筒，固定调压线圈出头。对线圈、线圈组装、器身进行三次加压，压紧力分别按3.5、2.92、2.33MPa进行计算。

器身采用弹簧压钉压紧结构，每柱器身窗内4个，窗外12个压钉。经计算弹簧压钉在工作状态压力为3430kg，压缩量为5.1mm。

高压引线采用电缆结构，低压引线采用铜排+电缆结构。木件夹持距离控制在400左右，保证引线具有足够的机械强度。

经验证，产品设计方案满足短路要求，各线圈的安全系数验证结果为：

高压线圈（最大/额定/最小）25.31/24.07/23.62；低压T（最大/额定/最小）16.47/15.67/15.15；低压F（最大/额定/最小）18.59/17.64/17.15。

3 针对本台产品满足短路的要求，制定了相应的工艺措施

（1）要求所有线圈出头绑扎牢固、紧实。高压及低压T首、末段相邻线段进行 “8”字绑扎，线圈出头前绑扎3处，出头后绑扎1处，其它部位间隔1个撑条间隔进行绑扎；低压F线圈首、末段相邻3段线段进行 “8”字绑扎，在出头前绑扎4处，出头后绑扎2处，在出头根部斜拉绑扎，其它部位撑条间隔连续绑扎。调压线圈采用“8”字绑扎，连续绑扎28档。

（2）低压线圈由T线圈、F线圈组成，T线圈绕制完成后，先入炉恒压干燥处理，在入炉前预压压力按100KN、150KN、200KN三步进行预压，线圈入炉按100KN压力进行恒压干燥处理，出炉后按100KN、150KN、200KN三步进行加压，保压5分钟后按带压高度调节线圈高度，均匀加减垫块调节线圈高度符合图纸要求，F线圈与T线圈和绕后，将F线圈在炉外进行预压，压力按117.6KN、176.4KN、235.2KN三步进行预压，入炉后T线圈、F线圈一起加压，按217.6KN压力进行恒壓，出炉后压力进行预压。保证T线圈、F线圈高度一致。

4 突发短路试验

4.1 短路电流计算

系统短路视在容量（按GB1094.5选取）：S=18000 MVA

系统阻抗： ZS= UN2/S=2.69 Ω

峰值因数：为Ⅱ类变压器，X/R>14，按标准√2 K取2.55

高压：非对称短路电流第一峰值（A）（最大/额定/最小）4830/5294/5712； 对称短路电流方均根值（A） （最大/额定/最小）1894/2076/2240。

低压：非对称短路电流第一峰值（A）（最大/额定/最小）20.77/21.18/2113； 对称短路电流方均根值（A） （最大/额定/最小）8.14/8.3/8.29。

4.2 试验方法

采用单相电源进行试验，高压线端施压，低压a1x1和低压a2x2串联短路，共试3次。试验接线原理图如下：

5 小结

产品于2017年11月成功通过短路试验，属于国内通过短路试验的最大容量的220kV单相牵引变压器。本文通过对产品在设计、工艺制造过程中提高短路的措施的介绍，为今后的产品设计提供了宝贵的经验。