220kV單相牽引變短路樣機簡析

李靜 汪斌

摘 要：通過實例從設計，工藝及試驗三方面介紹220kV單相牽引變短路樣機。

關鍵詞：短路；單相牽引變；變短路樣機

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

1 概述

作為給鐵路牽引線路供電的牽引變壓器，根據其運行特點，要求能承受牽引網近端和遠端頻繁短路的能力，并在規定的過電流條件下承受外部短路的熱、動穩定效應而無損傷。

本文通過實例，從設計，工藝及試驗三方面介紹220kV單相牽引變短路樣機。

2 產品設計要點

2.1 性能參數

額定容量： 50 /50（T）+25（F） MVA

電壓組合： （220±3×2.5%）/2×27.5 kV

頻 率： 5OHz

短路阻抗： 10.5%（ZHF+ZTF≈ZHT，ZHF

相 數： 單相

聯結組標號：Ii0i0

2.2 產品設計

（1）電磁計算。產品為單相牽引變，采用“口”字型鐵心。根據阻抗要求確定器身的排列為： T線圈-F線圈-H-HT。高壓線圈采用糾結連續式，兩柱并聯；低壓T線圈采用連續式，兩柱并聯；低壓F線圈采用螺旋式，兩柱串聯。為了確保每個分接下高低壓線圈之間的安匝平衡，減少線圈受到的軸向機械力，選用正反調壓的方式，設置單獨調壓線圈，調壓線圈串在兩柱高壓線圈的中部，兩柱并聯。

接線原理圖如下：

由于ZHF的阻抗偏小，而且低壓F處于高壓和低壓T之間，因此低壓F的短路力最大，設計時低壓F電密為1.55A/mm2，自粘性換位導線，σ0.2≥200MPa；高壓電密為3A/mm2，組合導線，σ0.2≥160MPa，低壓T電密為3A/mm2，自粘性換位導線，σ0.2≥160MPa。

（2）結構設計。為提高產品的抗短路能力，所有線圈之間撐條加密，內部加5mm硬紙筒。低壓T、F采用和繞的方式，進行三次加壓，保證兩個線圈高度差控制在±2mm，套裝緊實。線圈上下絕緣端圈用鉚釘結構，調壓線圈外部采用3mm防松筒，固定調壓線圈出頭。對線圈、線圈組裝、器身進行三次加壓，壓緊力分別按3.5、2.92、2.33MPa進行計算。

器身采用彈簧壓釘壓緊結構，每柱器身窗內4個，窗外12個壓釘。經計算彈簧壓釘在工作狀態壓力為3430kg，壓縮量為5.1mm。

高壓引線采用電纜結構，低壓引線采用銅排+電纜結構。木件夾持距離控制在400左右，保證引線具有足夠的機械強度。

經驗證，產品設計方案滿足短路要求，各線圈的安全系數驗證結果為：

高壓線圈（最大/額定/最小）25.31/24.07/23.62；低壓T（最大/額定/最小）16.47/15.67/15.15；低壓F（最大/額定/最小）18.59/17.64/17.15。

3 針對本臺產品滿足短路的要求，制定了相應的工藝措施

（1）要求所有線圈出頭綁扎牢固、緊實。高壓及低壓T首、末段相鄰線段進行 “8”字綁扎，線圈出頭前綁扎3處，出頭后綁扎1處，其它部位間隔1個撐條間隔進行綁扎；低壓F線圈首、末段相鄰3段線段進行 “8”字綁扎，在出頭前綁扎4處，出頭后綁扎2處，在出頭根部斜拉綁扎，其它部位撐條間隔連續綁扎。調壓線圈采用“8”字綁扎，連續綁扎28檔。

（2）低壓線圈由T線圈、F線圈組成，T線圈繞制完成后，先入爐恒壓干燥處理，在入爐前預壓壓力按100KN、150KN、200KN三步進行預壓，線圈入爐按100KN壓力進行恒壓干燥處理，出爐后按100KN、150KN、200KN三步進行加壓，保壓5分鐘后按帶壓高度調節線圈高度，均勻加減墊塊調節線圈高度符合圖紙要求，F線圈與T線圈和繞后，將F線圈在爐外進行預壓，壓力按117.6KN、176.4KN、235.2KN三步進行預壓，入爐后T線圈、F線圈一起加壓，按217.6KN壓力進行恒壓，出爐后壓力進行預壓。保證T線圈、F線圈高度一致。

4 突發短路試驗

4.1 短路電流計算

系統短路視在容量（按GB1094.5選取）：S=18000 MVA

系統阻抗： ZS= UN2/S=2.69 Ω

峰值因數：為Ⅱ類變壓器，X/R>14，按標準√2 K取2.55

高壓：非對稱短路電流第一峰值（A）（最大/額定/最小）4830/5294/5712； 對稱短路電流方均根值（A） （最大/額定/最小）1894/2076/2240。

低壓：非對稱短路電流第一峰值（A）（最大/額定/最小）20.77/21.18/2113； 對稱短路電流方均根值（A） （最大/額定/最小）8.14/8.3/8.29。

4.2 試驗方法

采用單相電源進行試驗，高壓線端施壓，低壓a1x1和低壓a2x2串聯短路，共試3次。試驗接線原理圖如下：

5 小結

產品于2017年11月成功通過短路試驗，屬于國內通過短路試驗的最大容量的220kV單相牽引變壓器。本文通過對產品在設計、工藝制造過程中提高短路的措施的介紹，為今后的產品設計提供了寶貴的經驗。