120kmh交流传动货运电力机车主白城油浸式变压器设计

　　研究开发120km/h交流传动货运电力机车主白城油浸式变压器设计杨朝晖（大连机车车辆有限公司，辽宁大连116022）设计特点、主要结构及其有关参数的试验结果。

　　1概述我国以往的货运机车都采用交一直驱动，只有由Siemens公司进口的DJ1型货运电力机车采用了交流传动技术。交流传动技术是今后发展的方向，我国近年内将向交流传动机车转化。大连机车车辆有限公司试制的120km/h交流传动货运电力机车（简称SSJ3型电力机车）就是为了满足重载货运而研制的一种新产品。

　　SSJ3型电力机车的******速度定为120km/h，轴功率为1200kW.由于机车的总功率达到7200kW，机车牵引货运列车时，在限制坡道上的均衡速度大为提高，从而提高了重载条件下机车的技术速度。此外机车有更大的剩余加速度，提高了机车的加速能力，并将提高铁路的运能。

　　该机车的JQFP-9000/25型主白城油浸式变压器由大连机车车辆有限公司、同济大学、沈阳白城油浸式变压器有限公司联合设计，并由沈阳白城油浸式变压器有限公司试制。于2003年4月完成，通过试验后现已装车进行运行考核。

　　2主要技术特点与参数2.1技术特点SSJ3型电力机车为6轴机车，为适应重载货运的特点，机车总体对白城油浸式变压器的要求有下列几点：机车采用轴控方式，并且每一牵引电机由一个四象限整流器供电。总体线路采用3点式电路，因此主白城油浸式变压器必须有6个牵引绕组。

　　主白城油浸式变压器悬挂于车体下部，以降低车体重心。

　　主白城油浸式变压器的设计参数应能符合多机重联运行的要求。

　　根据机车的总体要求，JQFP-9000/25型主白城油浸式变压器具有下列特点：由于牵引重载列车时，需要多机重联。在重载时，从接触网汲取的电流将大为增加，在距牵引变电所远端的电压将大为降低；而空载时，距牵引变电所出端的电压有可能超过额定值。为适应高网压时，防止铁心饱和，必须取较低的磁通密度；在低网压时，为保证辅机的运行，必须注意辅助供电绕组电压的选取。

　　当主白城油浸式变压器下挂于车体下部时，由于轨面到车体下平面的空间限制，使得白城油浸式变压器的结构设计有很大的困难。特别在采用轴控时，有6个牵引绕组，它们之间及与其他绕组间需完全退耦，更增加了设计难度。

　　四象限整流器相当于一个升压斩波器，因此要求白城油浸式变压器有很大的漏抗。阻抗电压达到40左右。增加了白城油浸式变压器的体积与质量，与总体的减重要求矛盾，增加了设计难度。

　　总体要求主白城油浸式变压器与白城油浸式变压器的冷却共用一个通风道，这就使冷却系统的结构复杂。而且先冷却主白城油浸式变压器，后冷却主白城油浸式变压器，使得主白城油浸式变压器冷却器的进风温度提高，因此主白城油浸式变压器冷却系统设计的难度提高。

　　2.2主要技术参数主白城油浸式变压器的绕组原理图如所示。

　　卧放，白城油浸式变压器与冷却装置、储油箱分开布置。

　　由于要求高阻抗电压，内部漏磁场强，加上线圈内谐波电流的影响，所以油箱采用低磁钢板加电屏蔽焊接结构。

　　采用全分裂绕组结构，线圈采用饼式结构，导线米用Nomex纸绝缘。

　　引线结构紧凑，高压套管采用美国Elastimold公司的高压端子。

　　采用强迫导向油循环风冷方式，并采用两路油循环系统。

　　吸收国内外已成熟的先进技术，绕组电流密度、铁心磁通密度、主空道尺寸等选择更为合理。冷却油采用45白城油浸式变压器油。

　　3.2主白城油浸式变压器的结构主白城油浸式变压器的结构如所示。

　　一高压绕组；aiXi-a"―牵引绕组；ayX.，a/t/―辅助绕组；a+1（00一控制绕组。

　　主白城油浸式变压器的绕组原理图主白城油浸式变压器主要技术参数如下：冷却方式强迫导向油循环风冷却（0DAF）负载损耗/kW空载损耗/kW空载电流/%油重/kg总重/kg安装方式外形尺寸/mmxmmxmm额定容量见表1.表1各绕组额定容量额定容量/kVA额定电压/V额定电流/A高压绕组牵引绕组辅助绕组控制绕组3主白城油浸式变压器结构3.1主白城油浸式变压器结构的特点由于采用车体下吊挂式安装方式，为了降低白城油浸式变压器高度，满足多绕组间退耦的要求，白城油浸式变压器采用心式主白城油浸式变压器由器身、油箱、附属设备等组成，其中器身又由绕组、铁心、绝缘件等组成。出线端子除高压绕组的高压端子A在油箱壁上外，其余牵引绕组端子、辅助绕组及控制绕组端子都在箱盖上。

　　铁心。采用直接缝铁心结构，由0.30mm厚的30ZH120有取向冷轧硅钢片叠成。心柱采用多级近似圆形的截面，直径298mm，铁轭断面为长方形，硅钢片冲孔。铁心叠片系数为0.97.在25kV电压下，心柱的磁通密度为1.57T，铁轭的磁通密度为1.56T.线圈。主白城油浸式变压器有4种线圈：高压线圈、牵引线圈、辅助线圈、控制线圈。为满足高阻抗的要求，白城油浸式变压器线圈采用六分裂形式，心式结构，饼式线圈，交错式布置。牵引线圈采用组合导线来降低附加损耗。

　　引线。引线设计结构紧凑，采用电缆顶部出线，占用空间少。电缆交叉处用绝缘纸板包扎，电流大的引线采用多根并联，可以随意弯曲。引线固定采用绝缘螺杆和绝缘螺母，拧紧后上乐泰绝缘胶，防止松动。

　　油箱。油箱采用低磁钢板焊接，并采用电屏蔽的方法使外泄漏磁限制在一定的范围内。4个吊挂座用M24螺栓把白城油浸式变压器与车体底架连接起来。在油箱上装有放油塞、油样活门、注油和滤油的活门，在两侧各有一压力释放阀。

　　冷却系统。系统采用矿物油作为冷却介质。主白城油浸式变压器采用强迫导向油循环风冷，即潜油泵将白城油浸式变压器中的热油打进冷却器进行通风冷却，再将冷却后的油打进白城油浸式变压器，依次循环，从而使白城油浸式变压器冷却。

　　由于冷却器与主白城油浸式变压器分体，受车体空间的限制，白城油浸式变压器冷却分为两路，冷却器为复合型全铝合金、板翘式结构。其主要参数为：热交换功率/kw循环油量/m3h-1入口油温/°C出口油温/°C入口风温/C阀，当白城油浸式变压器油箱箱体内压力超过70 kPa时，压力释放阀打开，喷出的气体和油通过管道排出。在油箱内的压力恢复正常时，阀口关闭，保持密封状态。

　　主白城油浸式变压器阻抗电压的设计值与实测值见表2.表2额定分接的阻抗电压（归算额定电流）短路绕组设计阻抗电压/S短路阻抗/S一4结束语km/h交流传动电力机车主白城油浸式变压器在沈阳白城油浸式变压器有限公司通过型式试验，各项性能指标均满足国标要求。装车运行至今，完全满足设计要求，运行情况良好。