SS7E型电力机车主变压器特点.doc

SS7E型电力机车主变压器特点学 生 姓 名： 童晨涛 学 号： 100362 专 业 班 级： 铁道机车车辆302816班 指 导 教 师： 王安明 摘 要本论文主要试分析SS7E型电力机车主变压器特点。韶山7E型电力机车变压器是组合式变压器，型号为JDFP3-9180/25，内装1台主变压器，6台平波电抗器，2台供电电抗器，4台辅助电抗器和1台高压电流互感器。电力机车通过主变压器把供电网的25kV高压变换成电力器件可以承受的低压，经过整流变换后驱动电动机行进，在这个过程中变压器有4000W12000W左右的损耗都转变成热能使变压器温度升高，当温度过高时将使变压器绝缘受到影响，因此电力机车主变压器一般采用强迫油循环风冷的散热方式，通过油散热带走热量，通风机在散热的时候同时也消耗大量的功率，由于温升受环境温度和负载的影响，并不是时时刻刻都需要通风机进行工作，装置通过实时监控机车主变压器油温，当计算到油温对绝缘影响足够小时，停止通风机，当温度上升到一定程度时，再打开通风机降温，这样能够节省通风机消耗的大量电能。主变压器是主要用于交流电力机车上的特种单相降压变压器。为满足机车牵引的特殊需要，与一般的单相电力变压器相比较，变压器具有绕组多、耐震动、阻抗电压要求高、体积和重量相对较小，且能在规定的电压波动及负载变化范围内可靠工作等特点。主变压器的工作原理与一般电力变压器基本相同。其结构包括：器身、油箱、冷却系统、保护装置及出线装置等五部分。器身由铁芯、绕组、起身绝缘和引线等组成，是变压器的核心部件。铁芯采用单相二柱式心式结构，它由导磁性能优良的冷轧硅钢片按规定的叠积方式叠装而成，芯柱用环氧玻璃粘带绑扎，上、下铁轭用两组夹件紧固。主变压器的绕组式由分别布置在两个芯柱上的同心式绕组并联或串联而成。器身绝缘分为主绝缘和纵绝缘两部分。通常绕组对地及不同绕组之间的主绝缘采用油隔板绝缘结构；同一个绕组的线段之间或层间的纵绝缘采用由垫块和撑条组成的轴向和径向油道绝缘。器身放置在充满变压器的油箱内。为加强主变压器的散热能力，均采用强迫油循环风冷式冷却系统。为了防止变压器油的迅速老化以及监视油循环系统的工作状态，主变压器上设置了储油柜、吸湿器、净油器、油流继电器、压力释放阀及信号温度计等保护装置。在电力机车主变压器外部安装有冷却器、油泵、管路、蝶阀以及出线端子板等部件，这些部件之间的连接面都是通过密封件(密封圈和密封胶等)来进行密封的。这些密封件由于自身老化以及质量原因，极易造成主变压器运行过程中密封失效现象，导致渗漏油故障。关键字; SS7E 电力机车;主变压器;特点目 录摘 要I引 言11 变压器、电抗器及互感器概述21.1 变压器接线原理图21.2 变压器外形结构图22 主变压器52.1 主变压器作用及技术要求52.2 主变压器的主要结构62.2.1 油箱62.2.2 铁心62.2.3 线圈62.2.4 冷却系统82.2.5 油保护装置102.2.6 引出线接头112.2.7 变压器油123 电抗器133.1 平波电抗器133.1.1 铁心143.1.2 线圈163.2 供电电抗器173.2.1 铁心173.2.2 线圈183.3 辅助电抗器193.3.1 铁心193.3.2 线圈194 互感器214.1 高压电流互感器214.2 高压电压互感器214.2.1 铁心234.2.2 绕组244.2.3 油箱254.2.4 其他254.2.5 使用注意事项254.3 其他互感器264.3.1 主变压器二次侧电流互感器264.3.2 LMZ-0.5型电流互感器26结 论27致 谢28参考文献29引 言铁路运输是我国经济运行的大动脉，在我国交通体系中占有重要的地位。随着国民经济的迅速发展，我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。但行车安全是铁路运输的永恒主题。机车主变压器是电力机车的心脏部分，它的好坏直接影响到机车的行车安全。电力机车在1958年我国成功地自行研制了第一台电力机车SS1 型，开始了中国铁路电气化的进程。在今天以电力机车为主导的年代，我国投入了大量的资金和技术来研制更多新型的电力机车和电力动车组，并且我国在这方面逐渐走向成熟。韶山7E型电力机车变压器是组合式变压器，型号为JDFP3-9180/25，内装1台主变压器，6台平波电抗器，2台供电电抗器，4台辅助电抗器和1台高压电流互感器。除了从国外进口新型的电力机车以及电力动车组以外，还实现了本国机车出口国外的目标。主变压器又称为牵引变压器，它是交-直流传动电力机车中的重要电器设备。用来将接触网上取得的单相工频交流25KV高压电降为机车各电路所需的电压，以满足机车各种电机、电器工作的需要。主变压器的工作原理与普通单相降压电力变压器基本相同，但由于其工作条件特殊，特别是为了满足机车调压、整流电路的特殊要求，故在主变压器的设计及结构型式上均有自身的特点。我国电力牵引变压器设计及工艺技术起源于20 世纪50 年代从前苏联引进的6Y2 机车牵引变压器技术，代表产品为SS7E型电力机车用JDFP3-9180/25型牵引变压器。该变压器为立式结构，采用铜管冷却、车内进风等技术。经过不断的技术改进，基本上形成了一个初步技术平台。1 变压器、电抗器及互感器概述韶山7E型电力机车变压器是组合式变压器，型号为JDFP3-9180/25，内装1台主变压器，6台平波电抗器，2台供电电抗器，4台辅助电抗器和1台高压电流互感器。1.1 变压器接线原理图整个变压器除网侧高压套管外，共有42个接线端子(含高压电流互感器接线端子)。总重17.25t,外形尺寸为3930mm2449 mm1820mm。接线原理图和外形结构图分别见图1.1和图1.2。图1.1 变压器接线原理图1.2 变压器外形结构图 图 1.2图1.3图1.4 图1.5 变压器外形结构图（1.2）变压器外形结构图(主视图)；（1.3）变压器外形结构图(左视图)；（1.4）变压器外形结构图(俯视图)；（1.5）变压器外形结构图(右视图)；1）环氧浇注的高压电流互感器接线座；2）环氧浇注的高压套管；3）油位表； 4）导向座；5）防爆玻璃；6）压力释放阀； 7）活门；8）潜油泵；9）蝶阀； 10）油温度计；11）铝合金储油柜；12）软木橡胶密封垫 ；13）油流继电器；14）波纹管；15）板翅式冷却器；16）冷却器支架；17）底座；18）吊耳； 19）变压器上、下油箱焊缝；20）接地螺栓； 21）铭牌； 22）平波电抗器油箱；23）吸湿器；24）环氧浇注的单端子；25）环氧浇注的十端子；26）高压套管筒；27）环氧浇注的六端子；28）注油活门；29）接线端子手孔盖；30）高压套管筒与电抗器油箱联管2 主变压器2.1 主变压器作用及技术要求主变压器是交流电力机车上的一个重要部件,用来把接触网上取得的25kV高压电变换为供给牵引电动机及其它电机、电器工作所适合的电压，其工作原理与普通电力变压器相同。主要技术参数额定容量、电压、电流 (见表2.1)表2.1 额定容量、电压、电流 绕组名称网侧牵引取暖励磁辅助端子代AXa1b1x1，a3x3a2a2x2，a4x4a8x8a9x9a5 x5a6 x6a7x7b7x7额定容量kVA918041905.4258223632012额定电压V250002337.8+675.62872.7168.9337.8225.2额定电流A367.22820667213.194753.5额定频率 50Hz工作电压范围：最低 19kV最高 29kV额定阻抗电压(归算到二次侧)(见表2.2)表2.2 额定分接的阻抗电压(归算到二次侧额定电流) 线圈组合阻抗电压 线圈组合阻抗电压网侧-牵引AX-a1x1 15.7%AX-a8x8 10.08%AX-a2x2 15.9%网侧-取暖AX-a9x911.01%AX-a3x3 16.9%AX-a8x8+a9x911.98%AX-a4x4 16.8%网侧-励磁AX-a5x5 1.049%AX-a1x1+a3x3 9.8%AX-a6x61.071%AX-a2x2+a4x4 9.8%网侧-辅助AX-a7X73.355%AX-a1x1+a2x2+a3x3+a4x418.2%空载电流 0.394空载损耗 4.2kW负载损耗(75)128kW总损耗(75)132.2kW冷却方式 强迫导向油循环吹风冷却（ODAF）2.2 主变压器的主要结构韶山7E型电力机车主变压器采用壳式结构，与韶山7型电力机车主变压器结构相似。变压器铁心呈双“口”字形，水平叠装，中心柱上布置高、低压绕组，铁心和铁轭截面为矩形。所有高、低压绕组均由饼式线圈组成，线饼为带圆弧角的矩形。油箱分上、下两部分，其水平和垂直方向截面都是矩形，铁心卧式搁置在下油箱上，上油箱套住器身，上下油箱压紧后焊接，从而使铁心夹紧。中间铁心采用楔形板把线圈挤紧。为减少线圈漏磁引起的附加损耗，油箱上压紧铁心用的“”筋板、楔形板及其上、下垫板均采用低碳钢板，并在线圈内腔的铁心上、下方装设了由硅钢片制成的磁分路。几个主要部分的具体结构如下：2.2.1 油箱主变压器油箱分上、下两节油箱。箱底及侧壁均由5mm的16Mn钢板焊接而成。2.2.2 铁心主变压器铁心采用30Q130硅钢片叠压而成，斜接缝，其尺寸同韶山7型电力机车主变压器。如图2-1。铁心叠厚800mm,窗口尺寸为290X700，铁心截面积1755cm2，铁心有效截面积1650cm2。心柱磁通密度1.535T。叠片系数0.94。铁心重3055kg。2.2.3 线圈主变压器所有线圈均采用饼式线圈,交错排列。网侧线圈的一端X永久接地，称为接地端；另一端A与接触网相接，称为高压端。为提高耐冲击过电压能力，除首端4个线饼采用加强绝缘导线，增大饼间油道和隔板数外，在高压第一线饼外还装设了静电屏，它与网侧线圈的引出头A端相连，以改善匝间电容的分布，降低起始电位梯度。为保证低压电路工作的可靠性，与高压端邻近的牵引线圈侧装有接地屏。网侧线圈采用两根复合导线并绕及饼间换位以减少附加损耗。复合导线由两根3.15mm4.75mm扁铜线NOMEX纸包组合而成。牵引、辅助、励磁线圈均由铜板焊接而成，尺寸相同，仅板厚不同。取暖线圈采用换位导线绕制。线圈技术数据见表2.1。图2.1 主变压器铁心图表2.3 主变压器线圈技术参数项 目网侧线圈牵引线圈励磁线圈辅助线圈取暖线圈总匝数444匝4X12 匝6匝(2+4）匝2X15.5匝线圈编号25285122832141518212433363713141920每饼匝数2728333+32415.515.5导体尺寸2(3.154.75)2.5250125012509()绝缘厚度1.281.120.580.580.580.45（1）网侧线圈共分16个线饼，其中有4个线饼是用2根组合导线并绕27匝而成；有12个线饼是用2根组合导线并绕28匝而成。（2）牵引线圈采用2.5mm厚铜板，每饼线圈都为3匝，匝绝缘采用1层0.18mm厚NOMEX纸板加2层0.2mm厚纸板。（3）取暖线圈共2个线饼，采用NOMEX纸包的换位导线（9根）绕制，每饼匝数15.5匝。（4）励磁线圈只有一个线饼，但分为两部分，一部分为a5x5,一部分分为a6x6,各是3匝，由1mm铜板焊接而成 ，匝绝缘采用1层0.18mm厚NOMEX纸板加2层0.2mm厚纸板。（5）辅助线圈由2个线饼组成。一个线饼为2匝，一个线饼为4匝，也是由1mm铜板焊接而成 ，匝绝缘采用1层0.18mm厚NOMEX纸板加2层0.2mm厚纸板。整个线饼通过成组工艺作成一个外观平整的绝缘整体，设有多种规格绝缘件，有形槽板、弯隔板、L形角板、隔板等成形绝缘件。如图2.2所示。图2.2 绝缘件a）低压形直槽板（外粘垫块）；b）高压形直槽板（内粘垫块）；c）形外弯板；d）形内弯板；e）L形直角板；f）L形圆角板；g）带油道割板（有A、B两种）。2.2.4 冷却系统JDFP2-7700/25型主变压器采用强迫油循环风冷(ODAF)，冷却系统见图2.3所示。其附属装置主要有：图2.3 主变压器冷却系统图1潜油泵（B80-20/11B-SS11）主要技术参数供电电源 辅助逆变电源，三相501Hz 额定功率11kW额定电流 22.6A额定电压380V额定电流 22.6A转速 2920r.p.m流量 80m3/h扬程200kPa2全铝合金板翅式冷却器（STD-SS11）主要技术参数热交换功率260kW循环油量80m3/h入口油温850C空气侧压力损失1.275kPa入口风温400C油侧压力损失60kPa3风机，主要技术参数额定功率20kW转速 1472r.p.m风量375m3/h全压2600Pa风机噪声96dB2.2.5 油保护装置1储油柜采用铝板焊接结构，装在平波电抗器油箱上方，储油柜箱底作为平波电抗器油箱的箱盖。储油柜的功能有二：（1）减少变压器油与空气接触面积，减缓变压器油的老化过程。（2）当油箱中变压器油受热膨胀时，使多余的那部分变压器油进入储油柜中，并储存在储油柜里，当油箱中的变压器油变冷收缩时，储油柜里的油进入油箱，并把油箱添满，使油箱在任何时候都充满变压器油。2油表油表焊装在储油柜上，储油柜的侧板上有两个5mm的孔，以保证储油柜中的油能流入油表内，油表中有一反光板，用于指示油位。油表标有温度刻度，这些刻度指示变压器未工作时，在环境温度分别是+40、+20、-30时储油柜里的油应具有的油位。3吸湿器吸湿器装在储油柜上，用钢管与储油柜上部空间连接起来，当储油柜油面上升时，柜内油位上部空间的部分空气须要排往大气。当储油柜内的油位下降时，柜内油位上部的空气不足，须要从大气中吸进空气 ，以免形成负压。这就要求在储油柜与大气中建立一个通道，这种通道间装设吸湿器用来当变压器油膨胀、收缩和呼吸时，吸收空气中的灰尘、水分，以缓和油质的劣化速度。在吸湿器中变压器油质量约为100g，硅胶质量约为1500g。正常干燥情况下硅胶颜色为兰色（青色），吸湿后是淡紫色，接近饱和时是淡红色，如果发现硅胶有二分之一以上为淡红色时应进行干燥处理。4. 信号温度计WTZK-02信号温度计装在储油柜上，用来测量变压器油箱上层油温。信号温度计由测温筒(油包)、金属毛细管、测压弹簧、刻度盘、指针及接触系统组成。当测温筒的温度升高时，其内的液体气化后体积膨胀，沿着金属毛细管传到测压弹簧，使其变形。弹簧的变形通过传动机构改变指针的偏转角，从而指示油温。信号温度计设有电接点，信号温度计的感温头采用垂直安装，温度计安装座中可注变压器油。当油温超过800C时，司机在故障显示屏上可看到。5. 油流继电器YJ-100型油流继电器装在潜油泵出口联管中，当潜油泵正常运行时，油流继电器的接点闭合，显示信号，表示油循环正常。反之，发出故障显示信号。6. 压力释放阀压力释放阀型号为YSF5-70/50KJW带两对常开接点，当变压器箱体内压力超过70kPa，压力释放阀打开，喷出的油经油管，从车体底部排到车外，同时接点闭合，一对在显示屏上显示，一对跳主断路器，以免事故扩大。2.2.6 引出线接头1. 25kV、300A高压套管为户外形，套管上部在车顶外，下部在变压器油箱内，其上套有高压电流互感器，如图2.4所示。图2.4 高压套管2. 低压端子，采用镀银铝排环氧浇注端子，如图2.5所示图2.5 环氧浇注端子1）环氧浇注端子；2）镀银母线2.2.7 变压器油主变压器油箱内充满变压器油。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。JDFP2-7700/25型主变压器采用的是25号变压器油，重3350kg。凝固点为-25。运行中的变压器油耐压一般不应低于30kV。3 电抗器3.1 平波电抗器电力机车牵引电动机换向性能将直接影响机车的正常运行。为了改善电动机的换向，就要减少整流电路的脉动，而脉动的大小同电路电感直接相关。牵引电动机本身的电感较小，并在主极两端并联分路电阻，不足以将电流滤平到所需的范围，因此要减小电流脉动，只有在牵引电动机电路上串接平波电抗器，以加大电路电感。整流电路相对脉动的大小用电流脉动因数Ki来衡量。即式中Imax整流电流的最大值Imin整流电流的最小值Id整流电流的平均值为了有效地改善牵引电动机的换向，要求脉动因数在很宽的负载范围内保持不变。要达到这一点就需要平波电抗器的电感电流特性曲线在工作范围内为一双曲线，即电感值与整流电流平均值Id的大小成正比。当电机电流减小时，电感值增大，使电流交流分量相应变小，从而保持Ki值不变。实际平波电抗器的特性曲线与双曲线有差别，因此实际的脉动因数Ki是一定范围内变化的。韶山7E型电力机车上装有三组六台平波电抗器，每台电抗器与一台牵引电动机串联。二台电抗器共用一个铁心，组成一组，三组装在平波电抗器油箱内。平波电抗器为心式导向油循环结构，采用油流挡位导向，使油流只流过线圈。（1）平波电抗器技术参数额定电流 DC 925A(单台平波电抗器)脉流因数28电感值(设计值)5.56mH电压等级 .1000V冷却方式.强迫导向油循环风冷(ODAF)（2）每组平波电抗器结构如图3.1所示图3.1 平波电抗器1）左侧(L)线圈；2）、7）螺母；3）双头螺杆；4）绝缘套管；5）线圈压紧螺栓;6）绝缘套管；8）铁心固定板；9）上部铁心夹件；10）线圈内隔板；11）右侧(R)线圈;12）下部铁心夹件；13）端框绝缘；14）线圈压板； 15）铁心； 16）器身座3.1.1 铁心 铁心为心式结构如图3.2所示图3.2 平波电抗器铁心在二个带气隙心柱间设有中间磁分路，当二台电机正常工作时其磁通流向如图3.3(a)所示，此时中间磁路无磁通流过，主磁通为二个绕组产生的磁通叠加，可在绕组匝数较少的情况下，获得较大的电感值。与独立铁心结构相比，在获得同样电感值情况下，重量可减轻约30当一台电机因故障切除时，仅一台电机正常运行，此时磁通流向如图3.3(b)所示，一部分磁通流入中间磁分路，此时电感值仅比正常工作时(二台电机运行)的额定值约低10%。另外在大电流时，一台电机工作与二台电机工作时电感值差异极小，因而不会影响电机的正常换向，这是此种结构平波电抗器的特点。 图3.3 平波电抗器铁心磁通流向a）二台电机正常工作时磁通流向；b）一台电机运行时磁通流向。平波电抗器铁心由0.5毫米厚DW470-50硅钢板迭成，叠片系数0.94。心柱截面为七级阶梯状的近似圆形，外接圆直径为220mm，心柱有效截面积为315.3cm2,每一心柱分为五段，每一小段高45mm，每心柱气隙总长101mm，其中四段每段长25mm，另一段为1mm。这些气隙垫采用3240环氧玻璃布板。平波电抗器铁心柱气隙为分散布置。这是因为铁心中的磁通在通过气隙时，一部分垂直穿过，另一部分则由气隙外面绕行而过，后者称为绕行磁通，绕行磁通越多，绕行磁通垂直穿过硅钢片边缘时，会产生较大的涡流损耗和噪音。特别是铁心处于饱和状态时，相当大的绕行磁通将会产生刺耳的叫声。气隙分段后，每段气隙相对变小，绕行磁通相应减少，产生的涡流损耗和噪音就显著减小。铁轭截面为矩形，有效截面309.5cm 2，铁心叠片厚度186mm。3.1.2 线圈在铁心的每个窗框中紧紧套装一个平波电抗器线圈。线圈为连续式线圈，组合导线4组并绕。（1）平波电抗器线圈技术参数 电流.925A 导体尺寸3.35mmX6.3mm 绝缘厚 .0.4mm 并联根数 8 绕组段数16(8段7匝，8段67/8匝) 总匝数111匝 每匝平均长 1143.5mm（2）线圈组装后，采用带绝缘管、绝缘垫的穿心螺杆来夹紧铁心叠片。（3）平波电抗器例行试验主要测量交流电流(150A，50Hz)时的电感值为8.31mH10%。3.2 供电电抗器韶山7E型电力机车在平波电抗器油箱中放置两台供电电抗器，用来满足机车向客车供电的要求。该供电电抗器的结构类似平波电抗器。两台电抗器共用一个铁心，组成一组。当只有一路工作、另一路不工作时，电感下降10%。供电电抗器主要技术参数额定电流直流2667A电感值（设计值）：直流2667A 29mH直流275A 213.5mH电压等级 1000V冷却方式 强迫导向油循环风冷（ODAF）质量 1100(kg)3.2.1 铁心当一路供电回路故障切除时，仅一路供电回路正常运行，此时工作原理与平波电抗器一路工作时原理相同，磁通流向如图4-1(b)所示，一部分磁通流入中间磁分路，此时电感值仅比正常工作时(二路运行) 的额定值约低10%。供电电抗器铁心由0.5毫米厚DW470-50硅钢板迭成，叠片系数0.94。心柱截面为7级阶梯状的近似圆形，外接圆直径为220mm，心柱有效截面积为315.3cm2,每一心柱分为五段，每一小段高45mm，每心柱气隙总长91mm，其中四段每段长22.5mm，另一段为1mm。这些气隙垫采用3240环氧玻璃布板。铁心柱气隙为分散布置。这是因为铁心中的磁通在通过气隙时，一部分垂直穿过，另一部分则由气隙外面绕行而过，后者称为绕行磁通，绕行磁通越多，绕行磁通垂直穿过硅钢片边缘时，会产生较大的涡流损耗和噪音。特别是铁心处于饱和状态时，相当大的绕行磁通将会产生刺耳的叫声。气隙分段后，每段气隙相对变小，绕行磁通相应减少，产生的涡流损耗和噪音就显著减小。铁轭截面为矩形，有效截面309.5cm2，铁心叠片厚度186mm。铁心为心式结构如图3.4所示图3.4供电电抗器铁心3.2.2 线圈在铁心的每个窗框中紧紧套装一个供电电抗器线圈。线圈为连续式线圈，由9根导线组成的换位导线并绕。供电电抗器线圈技术参数线段数14线规换位导线 (1.97.1/2.067.30)NOMEX 纸包0.45导电截面积118.17(mm)电流密度5.64A/mm线圈轴向高282mm线圈幅向110mm铜重(裸) 340kg(2个电抗器线圈)直流基本损耗 213kW(2个电抗器线圈)线圈组装后，采用带绝缘管、绝缘垫的穿心螺杆来夹紧铁心叠片。供电电抗器例行试验项目主要测量交流电流(75A，50Hz)时的电感值为13.5mH1 0%。3.3 辅助电抗器韶山7E型电力机车的辅助系统采用交直交辅助逆变系统代替了传统的劈相机供电系统。为此在变压器油箱中布置了两组（4台）辅助系统用电抗器。辅助电抗器为壳式空心电抗器，2个线圈共用1组铁心。如图3.5所示。两组电抗器叠放用螺栓安装在主变压器的上油箱中。其结构紧凑，体积小，重量轻，电感值稳定。辅助电抗器主要技术参数额定电流交流400A电感值1.4mH5%安装方式 与变压器共油箱冷却方式 油循环吹风冷却（OFAF）图3.5 辅助电抗器1）线圈；2）铁轭；3）铁心3.3.1 铁心铁心为壳式结构，H型，上、下分别布置两个铁轭。采用DW470-50硅钢片，片宽40mm，叠厚300mm，叠片系数0.96，铁心有效截面 11520。3.3.2 线圈线圈采用NOMEX纸包的组合导线，2根并绕。辅助电抗器线圈技术参数电流交流400A导体尺寸3.55mmX6.3mm绝缘厚 0.4mm并联根数 4绕组段数 6段总匝数53匝每匝平均长899mm上下线圈，通过拉螺杆与上、下铁轭固定安装在一起。由于线圈中无铁心，因此称空心电抗器。4 互感器4.1 高压电流互感器变压器高压套管上部伸出车顶外，下部插入变压器油箱，并在高压套管内的导电杆上套入整体环氧浇注的高压电流互感器，使整体结构更为紧凑。 高压电流互感器的主要参数： 额定电压 25kV 最高工作电压 29kV 额定一次电流 400A 额定二次电流 5A 额定二次容量 40VA 额定二次负荷功率因数 COS=0.8 额定频率 50Hz 精度等级 3级 饱和倍数 10短时冲击电流 16kA，1s高压电流互感器一次线圈匝数为1匝，由16mm铜棒制成。棒的两端有螺纹M16及M12，用以连接载流导线。铁心采用0.35mm厚的冷轧硅钢片DQ151-35绕成内径160mm，外径220mm，宽105mm的环形铁心。 二次线圈采用缩醛圆铜线2.12-QQ-2沿环形铁心均匀绕80匝，铁心绝缘用角环。线圈外包皱纹纸，线圈出头用锡焊接在K1、K2接线座上，然后用环氧树脂浇注成一体。由于高压电流互感器是环氧浇注的干式互感器，因此一般不用检修，当浇注体开裂或试验不合要求时应予以更换。使用过程中出现端子处漏油时，应及时更换密封垫。注意使用时电流互感器二次端子不允许开路运行。4.2 高压电压互感器在韶山7E型电力机车上装有一台TBY1-25型（T铁路机车用，BY变压器，25一次绕组额定电压，kV）高压电压互感器，用于测量电力机车电网电压和机车电度表电压线圈的电压源。电压互感器一次侧额定电压U1n与二次侧额定电压U 2n之比，称为电压互感器的额定变比，表示为：Kn =U1n /U2n。电压互感器在实际运行中，与U1n和U2n相对应的是一次侧电压U1、二次侧电压U2，实际变比为K=U1/U2，电压互感器的额定变比与实际变比是不相等的，其差用百分值表示，称为电压互感器的变比误差，简称比值差，表示为 f（KnK）/K100 （U2KnU1）/U1100 由此可见，电压互感器的比值差就是实测一次侧电压与折算到一次侧的二次电压之差的百分值。电压互感器的一次电压向量与翻转180后的二次电压向量之间的夹角，称为电压互感器的相角误差，简称角差，以分表示。当翻转后的二次电压向量超前一次电压向量时，规定角差为正值；反之，角差为负值。电压互感器的精度（即准确度）与空载的励磁特性和负载性质有关。TBY1-25型高压电压互感器主要参数型号TBY1-25一次侧额定电压 25kV二次侧额定电压 100V额定电压比25000/100最大工作电压 29kV额定负荷29kVA功率因数0.8(滞后)联接组I/I-12频率50Hz准确级次0.5级误差极限 ：比值差 0.5 相角差 20分冷却方式 油浸自冷（AN）装置种类户外质量 145kgTBY1-25型高压电压互感器外形图如图4.1图4.1 TBY1-25型高压电压互感器外形图1）油箱；2）二次绕组引出端子；3）油箱盖；4）吸湿器；5）次绕组引出端子；6）铭牌；7）接地座；8）40蝶阀；9）油表。TBY1-25型高压电压互感器主要由铁心、绕组、油箱、出线装置和变压器油等组成。4.2.1 铁心铁心采用DQ151-35（或30Q130）晶柱取向冷扎硅钢片叠积而成。结构为单柱旁轭式叠铁心，如图4.2所示，中间为心柱，两边为旁轭。铁心磁路左右对称，所以铁轭磁通等于心柱磁通的一半，故铁轭的截面积为心柱截面积的1/，这样可降低上下铁轭的高度，有助于减少附加损耗。图4.2 单柱旁轭式叠铁心1）上铁轭； 2）旁轭； 3）下铁轭； 4）心柱；铁心心柱为五级园形截面，其外接园直经为80mm，有效截面积为42.2cm2，铁轭为矩形截面，有效截面积为21.65cm2。心柱与铁轭采用搭接结构，心柱与上下铁轭片之间一层一层相互交错叠接，接缝为直缝。铁心夹紧，铁轭用4mm30mm扁钢焊装的矩形夹件和8根铁轭螺杆夹紧。夹件与心片间垫以厚2mm环氧玻璃布板的夹件绝缘，铁轭螺杆与铁心间套有醇酸漆布管和绝缘垫圈加以绝缘，心柱紧固是用在绕组的绝缘纸筒与心柱之间打入5mm厚的环氧玻璃布板条的方法来楔紧铁心。铁心接地是用0.3mm紫铜带制作的接地片通过夹件接地。4.2.2 绕组绕组结构参数如表4.1所示表4.1 绕组结构参数额定电压（kV）总匝数线段号每段匝数层数每层匝数轴向尺寸（mm）导线规格（mm）导线长度（m）导线重量（kg）二次线圈0.11002501350.92.00/1.042.06 QQB缩醛漆包扁铜线290.429一次线圈25A561511701350.67/0.75 QQ-2型缩醛漆包圆铜线530.1712106051350.17/0.21 QQ-2型缩醛漆包圆铜线18740.39924.987B560011056012523190.493C515011051511524830.520D470011047010525850.551E3922194259523340.4971060370.00837440.67/0.75 QQ-2型缩醛漆包圆铜线230.074绕组有一次绕组和二次绕组两部分，为减少冲击波作用下的主纵绝缘上的过电压，在一、二次绕组之间放置有静电屏。绕组以85/90的酚醛纸筒为骨架绕制，二次绕组用单根QQB型缩醛漆包扁铜线0.9mm2.0mm/1.04mm2.06mm直接绕在绝缘纸筒上，分两层，每层50匝，共100匝，层间用0.05mm电话纸和0.08mm折边电缆纸作层间绝缘，静电屏是用0.5mm紫铜板制成，包在二次绕组外面，开口处垫有绝缘，其与一、二次绕组之间也用0.05mm电话纸和0.08mm折边电缆纸作层间绝缘。一次绕组径向分A、B、C、D、E五个线段绕制在静电屏的外层，轴向尺寸逐步递减，形成宝塔状。绕组采用QQ-2型缩醛漆包圆铜线绕制。为增加引出线的强度，A段的第一层和E段的末层选用线规0.67/0.75漆包线绕制，其余则选用0.17/0.21漆包线绕制。绕组层间均用0.05mm电话纸和0.08mm折边电缆纸作层间绝缘，每段端部无导线处用电话纸填平。绕组外包0.0520mm聚酰亚胺薄膜带和0.0525mm皱纹纸并用直纹布带半迭包扎紧。绕组两端有绝缘端圈，一次绕组出头X，二次绕组出头a1、x1，静电屏出头从端圈中间引出。4.2.3 油箱油箱是互感器的器身（绕组和铁心的总成）的支撑体，同时也是其他附件的安装基座。箱盖实际上可看成是上油箱，兼有储油柜作用。箱体和箱盖均用3mm的铜板焊接而成，油箱壁上焊有固定器身的4个安装座，箱底有4个定位钉，以保证器身在油箱中的准确位置。下部装有放油阀门和油样活门。高压引线通过箱壁上部安装在升高座上的高压瓷套引出，X引线和二次绕组引线a1、x1在油箱的另一侧壁通过低压瓷套引出。箱盖作成箱形结构，侧壁装有油表，另一侧壁装有吸湿器的呼吸管。箱盖与油箱的箱沿之间垫有5mm厚耐油橡胶板的密封圈，由34根M825的螺栓紧固。4.2.4 其他由于互感器为户外（车顶）安装，所以低压瓷套和油表均装有护罩以防灰尘和雨水。40蝶阀、吸湿器、油样活门是借用主变压器的部件。油箱内充25号变压器油，以加强器身绝缘和冷却器身。4.2.5 使用注意事项1高压电压互感器一次侧绕组要与被测负荷并联，其二次侧所有测量仪表的电压线圈要与二次侧绕组并联。使用中若不接仪表时应使二次侧绕组处于开路状态，要绝对避免二次侧短路。因此在电压互感器二次电路中接有保护用自动开关。2电压互感器在使用中，二次侧绕组的一端（x1）和外壳要可靠接地，以防一次侧绕组放电或击穿时，高电压进入二次侧测量电路，危及仪表和人身安全。4.3 其他互感器在韶山7E型电力机车上，除了高压电压互感器和高压电流互感器外，还有两种电流互感器用于各交流支路电流测量，下面分别做一简单介绍：4.3.1 主变压器二次侧电流互感器为了监测主压器二次侧牵引绕组流过的电流，韶山7E型电力机车采用了LMZ R-0.5-4000A/10V电流互感器串接入绕组回路。由于主变压器共有四组牵引绕组，故全车共有4只4000A/10V电流互感器。该电流互感器安装于机车变压器室中，采用穿心式矩形结构，导电排从中间方孔穿过，二次侧内部并联有一只大功率10电阻，将其输出的电流信号变为电压信号，送入机车微机控制柜。该电阻并联于二次侧也有防止电流互感器二次侧开路的作用，因为电流互感器如果二次侧开路运行，由一次侧电流产生的磁势得不到二次磁势的抵消而全部成为励磁磁势，使电流互感器铁心饱和，在二次侧出现较高的电压，十分危险。同时，铁心也会因铁损过大，发热加剧而损坏互感器的绝缘。4.3.2 LMZ-0.5型电流互感器在韶山7E型电力机车上还设有一只LMZ-0.5型电流互感器。它安装于机车变压器室，主变压器网侧绕组X端子穿过该互感器中心孔后接地，该互感器一次侧流过网侧绕组电流，二次侧以电表为负载。该电流互感器电流比为300/5，精度为0.5，环形穿心式结构。结 论本论文分析了SS7E型电力机车主要变压器特点，主变压器是主要用于交流电力机车上的特种单相降压变压器。为满足机车牵引的特殊需要，与一般的单相电力变压器相比较，变压器具有绕组多、耐震动、阻抗电压要求高、体积和重量相对较小，且能在规定的电压波动及负载变化范围内可靠工作等特点。主变压器的工作原理与一般电力变压器基本相同。其结构包括：器身、油箱、冷却系统、保护装置及出线装置等五部分。器身由铁芯、绕组、起身绝缘和引线等组成，是变压器的核心部件。 韶山7E型电力机车在平波电抗器油箱中放置两台供电电抗器，用来满足机车向客车供电的要求。该供电电抗器的结构类似平波电抗器。两台电抗器共用一个铁心，组成一组。韶山7E型电力机车上装有三组六台平波电抗器，每台电抗器与一台牵引电动机串联。二台电抗器共用一个铁心，组成一组，三组装在平波电抗器油箱内。通过以上列举SS7E电力机车试验的情况，提出了改进措施本文主要分析SS7E型电力机车主要变压器特点。致 谢不积跬步何以至千里，本论文能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在论文中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向西安铁路职业技术学院的全体老师表示由衷的谢意！感谢我的指导老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你们的细心指导。而你们开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入这篇论文当中，没有你们的帮助和提供资料对于我一个人来说要想在短短的几年的时间里学习到这么多知识并完成毕业论文是几乎不可能的事情。今天能顺利完成毕业论文，我特别感谢我的指导老师，再一次对你说声谢谢。祝：各位老师工作顺利身体健康。致谢！参考文献1 杨绍昆.SS7E型电力机车乘务员M.北京：中国铁道出版社，20092 吴 强.机车辅助变流器的技术发展.机车电传动J，20083 郭世明.黄年慈.电力电子技术M.成都: 西南交通大学出版社，20094 周 平.铁道概论M.北京: 中国铁道出版社，20085 段睿智.电力机车控制M.北京：中国铁道出版社，2009 6 张有松.朱龙驹.SS7E电力机车M.北京：中国铁道出版社，20087 郑树选.8K型电力机车M.北京：中国铁道出版社，20088 华 平.电力机车电器M.北京：中国铁道出版社，20099 张桂香.电气控制与PLC应用M.2版北京：化学工业出版社，200610 董锡明.高速动车组工作原理与结构特点J.北京:中国铁道出版社，200811 诸邦田.电子电路实用抗干扰技术M.北京：人民邮电出版社，200512 余卫斌.韶山7E型电力机车M.北京：中国铁道出版社，2006.13 李发海，朱东起. 电机学（第三版）J.北京：科学出版社，2001 14 王晓莺等.变压器故障与监测J.北京:机械工业出版社，2004.15 马开国.电力机车概论M.北京:中国铁道出版社，1990.16 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