地鐵工程維護(hù)車(chē)斬波電抗器研制

盧冬華 1985.4.3 男 漢 吉林 南車(chē)株洲電機(jī)有限公司 助工 學(xué)士學(xué)位

研究方向：電氣工程

摘要：本文章針對(duì)對(duì)一種應(yīng)用在地鐵工程維護(hù)車(chē)上斬波電抗器的研制背景、技術(shù)指標(biāo)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，為滿(mǎn)足總體技術(shù)參數(shù)及工作環(huán)境等要求，該電抗器設(shè)計(jì)成干式、自冷、鐵心式結(jié)構(gòu)，該電抗器具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，樣機(jī)通過(guò)型式試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行考核，驗(yàn)證了斬波電抗器能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：地鐵工程維護(hù)車(chē)；斬波電抗器；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

中圖分類(lèi)號(hào)：TM47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

1 研制背景

隨著我國(guó)城市軌道交通的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的城市爭(zhēng)先進(jìn)入“地鐵時(shí)代”，地鐵行業(yè)的發(fā)展前景非常可觀。而與此同時(shí)也為地鐵工程維護(hù)車(chē)的發(fā)展提供了有利條件，工程維護(hù)車(chē)的應(yīng)用也非常廣泛，對(duì)線路進(jìn)行壓道，對(duì)地鐵隧道、接觸網(wǎng)進(jìn)行檢查，牽引地鐵車(chē)輛進(jìn)行冷、熱滑，將被檢修的車(chē)輛牽引到指定的檢修線上，運(yùn)送維修設(shè)備和進(jìn)行事故救援，同時(shí)也需要定期對(duì)線路及接觸網(wǎng)進(jìn)行檢查及維護(hù)等等。因此，每一條地鐵線路都需要配備一定數(shù)量的地鐵工程維護(hù)車(chē)及檢測(cè)車(chē)輛。地鐵工程維護(hù)車(chē)和其他城市軌道交通車(chē)輛一樣，通常也是從直流供電網(wǎng)中（接觸網(wǎng)或者第三軌）獲得直流電壓，經(jīng)過(guò)牽引逆變器和輔助逆變器變換后輸出不同的交流電壓值，給列車(chē)上的設(shè)備供電。

斬波電抗器與牽引蓄電池?cái)夭ǔ潆娔K配合使用，用于降壓斬波電路續(xù)流，降低電流紋波因數(shù)。屬于直流濾波電路（LC）的一部分，主要用來(lái)限制直流側(cè)濾波單元的電壓、電流波動(dòng)，濾除高次諧波，阻止供電的瞬時(shí)突變，保護(hù)電氣設(shè)備。主電路原理圖見(jiàn)圖1。

圖1 主電路原理圖

以下重點(diǎn)針對(duì)地鐵工程維護(hù)車(chē)斬波電抗器進(jìn)行介紹。

2 技術(shù)參數(shù)

額定電壓（V）900（DC）

額定電流（A）98A（DC）

電感值（mH）20

絕緣等級(jí)H級(jí)

冷卻方式車(chē)輛走行風(fēng)冷卻

結(jié)構(gòu)形式干式、鐵心

安裝方式車(chē)下吊掛安裝

質(zhì)量（kg）220

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該電抗器為鐵心、干式、自冷、直流電抗器，主要部件為鐵心、線圈、電抗器柜、接線盒等。斬波電抗器線圈方形結(jié)構(gòu)，兩柱線圈并聯(lián)，電抗器柜外罩設(shè)有通風(fēng)孔，通過(guò)車(chē)輛走行風(fēng)冷卻線圈。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電抗器在縱向、橫向與垂向分別能夠承受5g、3g與3g的振動(dòng)沖擊。通過(guò)強(qiáng)度分析可知：縱向、橫向、垂向安全系數(shù)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在大負(fù)荷情況下，強(qiáng)度與剛度性能能滿(mǎn)足要求。該產(chǎn)品通過(guò)了IEC 61373-1999產(chǎn)品沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)，滿(mǎn)足車(chē)輛強(qiáng)度要求。

圖2 沖擊試驗(yàn)曲線（正向）

該電抗器的結(jié)構(gòu)具備以下特點(diǎn)：

1）輕量化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小；

2）電抗器柜結(jié)構(gòu)剛性好，應(yīng)力集中點(diǎn)少；

3）載荷條件下，結(jié)構(gòu)無(wú)明顯的位移變形。

4 電抗器電感計(jì)算

電感值為電抗器的重要性能參數(shù)，鐵心電抗器的電感主要有主電感和漏電感兩部分組成；

主電感： ；漏電感： ；

總電感：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算電抗器總電感L=19.2mH；

有限元仿真計(jì)算電抗器電感：L=22.5mH；

通過(guò)實(shí)際測(cè)量電抗器電感值，在經(jīng)驗(yàn)公式和仿真計(jì)算值之間：L=19.8mH，滿(mǎn)足技術(shù)要求。

5 結(jié)論

地鐵工程維護(hù)車(chē)斬波電抗器采用真空壓力浸漆型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品具有、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、防水性能好、維護(hù)方便等特點(diǎn)。目前，該產(chǎn)品已成功應(yīng)用在廣州地鐵、北京地鐵、上海地鐵等工程維護(hù)車(chē)上，運(yùn)行狀態(tài)良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 電抗器理論與計(jì)算/路長(zhǎng)柏 主編-沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社.

[2] 崔立君.特種變壓器理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1995.

[3] EN60310，牽引變壓器電抗器試驗(yàn)[S].