專利名稱：用于at供電方式三相vx聯結的22萬伏級單相牽引變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于變壓器領域，具體地說是涉及一種用于高速鐵路AT供電方式三 相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器。
背景技術：
二十一世紀以來，我國的高速鐵路事業(yè)得到了飛速發(fā)展，作為給現代電氣化鐵路 機車牽引線路供電的牽引變壓器亦隨之快速發(fā)展。傳統(tǒng)的AT供電方式由斯科特接線牽引 變壓器和單相自耦變壓器組成，牽引變壓器輸出55千伏，而單相自耦變壓器則將55千伏降 壓為27. 5千伏，供牽引線路使用；當前主流的AT供電方式已經摒棄了傳統(tǒng)的供電方式，轉 為更簡潔、高效、節(jié)能的供電方式，即由兩臺單相牽引變壓器組合完全實現三相VX接線，不 再定距離裝設單相自耦變壓器。目前這種采用兩臺單相牽引變壓器組合實現VX接線的AT 供電方式已經實際應用在京滬線、武廣線等高速鐵路專線，被證明是切實可行的。這種AT供電方式下三相VX接線的單相牽引變壓器，其主體包括高壓繞組H、牽引 繞組T、正饋繞組F和無勵磁調壓開關TC，高壓繞組H通常的額定電壓為220千伏，并帶有 士2X2. 5%的無勵磁調壓分接頭，分接頭引接至無勵磁調壓開關TC上實現電壓調節(jié)；牽引 繞組T和正饋繞組F的額定電壓均規(guī)定為27. 5千伏，牽引繞組T和正饋繞組F之間為串聯 關系，其連接處弓I出與軌道相連并接地。這種AT供電方式下三相VX接線的22萬伏級單相牽引變壓器，根據高速鐵路運行 的特點，其運行特性與普通的電力變壓器有顯著的差異。其特殊之處在于(1)高壓繞組H對牽引繞組T的阻抗Z21應等于高壓繞組H對正饋繞組F的阻抗Z31 ；(2)該單相牽引變壓器為22萬伏級全絕緣變壓器，即首、末端的絕緣水平相同；當 實施高壓繞組工頻耐壓試驗時，高壓繞組的任何一點對地或對其他繞組的試驗電壓值均為 22萬伏級的線端工頻試驗電壓395千伏；而常規(guī)的22萬伏級電力變壓器高壓線圈的末端 絕緣水平明顯低于首端絕緣水平，屬于分級絕緣；這就對22萬伏級單相牽引變壓器的線圈 及絕緣結構提出了非常嚴格的要求；(3)當取消原先的AT供電方式中的單相自耦變壓器后，這種AT供電方式下VX接 線的單相牽引變壓器阻抗應滿足[(SZ2JZ31-Z2H)/^] <0. 45Ω的特殊設計要求；其中Z21 為高壓繞組H短路后從牽引繞組T看到的阻抗歐姆值，Z31為高壓繞組H短路后從正饋繞組 F看到的阻抗歐姆值，Z23^1為高壓繞組H短路后從牽引繞組T和正饋繞組F的串聯回路兩 端看到的阻抗歐姆值。因此，如何合理設計線圈結構，實現變壓器的阻抗和絕緣的特殊要求從而滿足高 速鐵路牽引供電特點，是這種AT供電方式下三相VX接線的22萬伏級單相牽引變壓器設計 的技術關鍵。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種能實現變壓器的阻抗和絕緣要求，提升變壓器整體
3結構和線圈絕緣性能的可靠性從而滿足高速鐵路牽引供電特點的用于AT供電方式三相VX 聯結的22萬伏級單相牽引變壓器。本實用新型的技術方案是一種用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽 引變壓器，其主體包括鐵心、無勵磁調壓開關TC、高壓繞組H、牽引繞組T和正饋繞組F，其 改進點在于所述牽引繞組T均分為2個等匝數的串聯分支，按照電位由高到低依次為牽 引繞組第一分支TA和牽引繞組第二分支TB ；所述正饋繞組F均分為2個等匝數的串聯分 支，按照電位由高到低依次為正饋繞組第一分支FA和正饋繞組第二分支FB ；所述高壓繞組 H分為2個等容量的并聯分支，按照安裝位置分為高壓繞組第一分支HA和高壓繞組第二分 支HB，所述鐵心采用單相單框雙柱式結構，包括第一心柱LA和第二心柱LB ；在第一心柱LA 上套裝有三個同心式繞組且三個同心式繞組由內而外依次為牽引繞組第一分支TA、正饋 繞組第一分支FA和高壓繞組第一分支HA ；在第二心柱LB上套裝有三個同心式繞組且三個 同心式繞組由內而外依次為正饋繞組第二分支FB、牽引繞組第二分支TB和高壓繞組第二 分支HB ；所述第一心柱LA上的高壓繞組第一分支HA與正饋繞組第一分支FA之間的主絕 緣距離等于第二心柱LB上高壓繞組第二分支HB與牽引繞組第二分支TB之間的主絕緣距 離，所述第一心柱LA上牽引繞組第一分支TA與正饋繞組第一分支FA之間的主絕緣距離等 于牽引繞組第二分支TB與正饋繞組第二分支FB之間的主絕緣距離。所述高壓繞組第一分支HA、牽引繞組第一分支TA、牽引繞組第二分支TB、正饋繞 組第一分支FA和正饋繞組第二分支FB均采用相同的線圈繞向，所述高壓繞組第二分支HB 與高壓繞組第一分支HA繞向相反。所述牽引繞組T和正饋繞組F的匝數相等，且均為偶數。所述高壓繞組第一分支HA和高壓繞組第二分支HB本體均帶有無勵磁調壓分接 頭，且無勵磁調壓分接頭設置于線圈高度的二分之一處。所述無勵磁調壓開關TC配置有兩臺，分別安裝在第一心柱LA和第二心柱LB的附 近；位于第一心柱LA上的高壓繞組第一分支HA本體所帶有的無勵磁調壓分接頭引接到第 一心柱LA附近的無勵磁調壓開關TC上，位于第二心柱LB上的高壓繞組第二分支HB本體 所帶有的無勵磁調壓分接頭引接到第二心柱LB附近的無勵磁調壓開關TC上。本實用新型的有益效果是(1)本實用新型將牽引繞組和正饋繞組的各自的一個串聯分支和高壓繞組的一個 并聯分支組合后分別安裝在單相雙柱式鐵心的兩個主柱上，并且在不同心柱上交換了牽引 繞組和正饋繞組的各自的一個串聯分支的內外排列所處位置；由于牽引繞組和正饋繞組的 的各個串聯分支的匝數、輻向寬度、導線規(guī)格、電抗高度等結構參數均相同，只是在不同心 柱上處于不同的位置，而高壓繞組的兩個并聯分支則除繞向不同外，其余所有參數都相同， 這就使得高壓繞組對牽引繞組運行方式和高壓繞組對正饋繞組運行方式時的漏磁組形狀 與面積相等，即均為在某心柱上為最外側線圈對最內側線圈構成漏磁組，而在另一心柱上 則為最外側線圈對中間線圈構成漏磁組，自然實現了高壓繞組對牽引繞組阻抗等于高壓繞 組對正饋繞組的阻抗。(2)本實用新型給出的這種線圈結構形式，當高壓繞組對牽引繞組和正饋繞組的 串聯后構成的55千伏繞組運行時，其阻抗的構成方式與高壓繞組對牽引繞組運行方式或 高壓繞組對正饋繞組運行方式近似，即均相當于一次側并聯而二次側串聯的單相雙柱變壓
4器的阻抗，這三個阻抗基于相同容量時的百分數比較接近，而這三個阻抗歐姆值之間的關 系能滿足[(SZ2AZ31-Z2H)A] < 0.45 Ω的特殊設計要求。(3)本實用新型將所有繞組分別設置在兩個心柱上，每個心柱的結構容量相當于 額定容量的一半，可有效地降低22萬伏級單相牽引變壓器的器身高度，從而降低運輸及裝 配高度，這對于22萬伏級單相牽引變壓器單臺容量日趨增大是個有效的解決方法；同時， 明顯縮減了各個線圈的輻向寬度，有利于線圈改善散熱效果。(4)本實用新型將無勵磁調壓分接頭設置于高壓繞組線圈高度的二分之一處，可 以有效地降低無勵磁調壓開關所遭受的雷電沖擊過電壓，提高了開關的絕緣裕度。(5)本實用新型針對22萬伏級單相牽引變壓器為全絕緣變壓器的特點，配置兩臺 獨立的無勵磁調壓開關，分別安裝在兩個心柱的附近；高壓繞組并聯分支本體所帶有的無 勵磁調壓分接頭，就近引接到其所套裝心柱附近的無勵磁調壓開關。相比于采用單臺無勵 磁調壓開關需要將兩個分支上的無勵磁調壓分接抽頭通過外部引線均引接到同一臺開關 上的情形，避免了這些22萬伏級的分接引線在走線過程中可能引起的絕緣隱患，提升了整 體絕緣結構可靠性。(6)本實用新型具有良好的繞制工藝性和絕緣性能；牽引繞組與正饋繞組的串 聯分支可以根據電流和匝數靈活多變地采用螺旋式和圓筒式的結構，從而避免了傳統(tǒng)結 構——采用多層分段圓筒式并且了在不同層的上下部分之間進行跨接而帶來的繞制工藝 的復雜性；同時，上述傳統(tǒng)結構中的位于線圈中部的上下部分之間的隔斷區(qū)域，相當于一個 顯見的中斷點，它破壞了同心圓柱電場的均衡性，將使線圈中部的局部場強畸變，而本實用 新型則完全避免了這種局部場強畸變，提高了線圈絕緣性能的可靠性。(7)本實用新型通過特定的線圈繞向指定和同名端定義，使各分支之間的串并聯 需要聯接的出線端子均同處于線圈上部或同處于線圈下部，使得引線變得相當便利，提升 了制造工藝性，節(jié)約了制造成本。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的接線原理圖；其中，圖1中各符號含義如下"Α, X”依次表征高壓繞組并聯分支HA的首末端出頭；‘‘*”為同名端標志；"a, a/’依次表征牽引繞組第一分支TA的首末端出頭；"η, η/’依次表征正饋繞組第一分支FA的首末端出頭；“K'，X' ”依次表征高壓繞組第二分支HB的首末端出頭；"H1' ,η' ”依次表征牽引繞組第二分支TA的首末端出頭；"x17 χ”依次表征正饋繞組第二分支FA的首末端出頭；"Li, L2，L3，L4，L5”指外部連接引線；其中，圖2中各符號含義如下“A，X”依次表征高壓繞組的首末端出頭；“*”為同名端標志；“a”表征牽引繞組的首端出頭；“X”表征正饋繞組的末端出頭；“η”表征牽引繞組 的末端兼正饋繞組的首端；
5[0036]在圖1中，為與圖2對應，高壓繞組第一分支HA的首末端出頭“A，X”與高壓繞組 第二分支HB的首末端出頭“A'，X' ”并聯后所引出頭仍然命名為“A，X”。
具體實施方式
以下對照附圖，通過具體實施方式
的描述，對本實用新型作出進一步說明。如圖1所示，一種用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器，其 主體包括鐵心、無勵磁調壓開關Tc、高壓繞組H、牽引繞組T和正饋繞組F，所述牽引繞組T 均分為2個等匝數的串聯分支，按照電位由高到低依次為牽引繞組第一分支TA和牽引繞組 第二分支TB ；所述正饋繞組F均分為2個等匝數的串聯分支，按照電位由高到低依次為正 饋繞組第一分支FA和正饋繞組第二分支FB ；所述高壓繞組H分為2個等容量的并聯分支， 按照安裝位置分為高壓繞組第一分支HA和高壓繞組第二分支HB，所述鐵心采用單相單框 雙柱式結構，包括第一心柱LA和第二心柱LB ；在第一心柱LA上套裝有三個同心式繞組且 三個同心式繞組由內而外依次為牽引繞組第一分支TA、正饋繞組第一分支FA和高壓繞組 第一分支HA ；在第二心柱LB上套裝有三個同心式繞組且三個同心式繞組由內而外依次為 正饋繞組第二分支FB、牽引繞組第二分支TB和高壓繞組第二分支HB ；所述第一心柱LA上 的高壓繞組第一分支HA與正饋繞組第一分支FA之間的主絕緣距離等于第二心柱LB上高 壓繞組第二分支HB與牽引繞組第二分支TB之間的主絕緣距離，所述第一心柱LA上牽引繞 組第一分支TA與正饋繞組第一分支FA之間的主絕緣距離等于牽引繞組第二分支TB與正 饋繞組第二分支FB之間的主絕緣距離。牽引繞組和正饋繞組的的各個串聯分支的匝數、輻 向寬度、導線規(guī)格、電抗高度等結構參數均相同，只是在不同心柱上處于不同的位置，高壓 繞組的兩個并聯分支則除繞向不同外，其余所有參數都應相同。所述高壓繞組第一分支HA、牽引繞組第一分支TA、牽引繞組第二分支TB、正饋繞 組第一分支FA和正饋繞組第二分支FB均采用相同的線圈繞向，所述高壓繞組第二分支HB 與高壓繞組第一分支HA繞向相反。所述牽引繞組T和正饋繞組F的匝數相等，且均為偶數，以避免不能整除時各分支 線圈易發(fā)生的電氣匝數的偏差。所述高壓繞組第一分支HA和高壓繞組第二分支HB本體均帶有無勵磁調壓分接 頭，且無勵磁調壓分接頭設置于線圈高度的二分之一處。如圖1，2所示，所述無勵磁調壓開關TC配置有兩臺，分別安裝在第一心柱LA和第 二心柱LB的附近；位于第一心柱LA上的高壓繞組第一分支HA本體所帶有的無勵磁調壓分 接頭就近引接到第一心柱LA附近的無勵磁調壓開關TC上，位于第二心柱LB上的高壓繞組 第二分支HB本體所帶有的無勵磁調壓分接頭則就近引接到第二心柱LB附近的無勵磁調壓 開關TC上。如圖1所示，所述高壓繞組第一分支HA的首末端出頭“A，X”與高壓繞組第二分支 HB的首末端出頭“A'，X' ”分別通過外部引線Ll和L2聯結完成并聯，并聯后首末端出頭 仍命名為“A，X”。正饋繞組第一分支FA的首端出頭η與牽引繞組第二分支TB的末端出頭 η'通過外部引線L3聯結完成了正饋繞組與牽引繞組之間的串聯，與圖2對應，聯接后出頭 仍命名為“η”。牽引繞組第一分支TA的末端出頭ai與牽引繞組第二分支TB的首端出頭 H1 ‘通過外部引線L4聯結完成串聯，從而由出頭a至出頭η構成了完整的牽引繞組；正饋
6繞組第一分支FA的末端出頭Ii1與正饋繞組第二分支FB的首端出頭X1通過外部引線L5聯 結完成串聯，從而由出頭η至出頭χ構成了完整的正饋繞組；最終，出頭“a-n”間實現27. 5 千伏輸出，出頭“n-x”間亦實現27. 5千伏輸出，出頭“a-x”間則實現55千伏的輸出。
權利要求一種用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器，其主體包括鐵心、無勵磁調壓開關TC、高壓繞組H、牽引繞組T和正饋繞組F，其特征在于所述牽引繞組T均分為2個等匝數的串聯分支，按照電位由高到低依次為牽引繞組第一分支TA和牽引繞組第二分支TB；所述正饋繞組F均分為2個等匝數的串聯分支，按照電位由高到低依次為正饋繞組第一分支FA和正饋繞組第二分支FB；所述高壓繞組H分為2個等容量的并聯分支，按照安裝位置分為高壓繞組第一分支HA和高壓繞組第二分支HB，所述鐵心采用單相單框雙柱式結構，包括第一心柱LA和第二心柱LB；在第一心柱LA上套裝有三個同心式繞組且三個同心式繞組由內而外依次為牽引繞組第一分支TA、正饋繞組第一分支FA和高壓繞組第一分支HA；在第二心柱LB上套裝有三個同心式繞組且三個同心式繞組由內而外依次為正饋繞組第二分支FB、牽引繞組第二分支TB和高壓繞組第二分支HB；所述第一心柱LA上的高壓繞組第一分支HA與正饋繞組第一分支FA之間的主絕緣距離等于第二心柱LB上高壓繞組第二分支HB與牽引繞組第二分支TB之間的主絕緣距離，所述第一心柱LA上牽引繞組第一分支TA與正饋繞組第一分支FA之間的主絕緣距離等于牽引繞組第二分支TB與正饋繞組第二分支FB之間的主絕緣距離。
2.根據權利要求1所述的用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器， 其特征在于所述高壓繞組第一分支HA、牽引繞組第一分支TA、牽引繞組第二分支TB、正饋 繞組第一分支FA和正饋繞組第二分支FB均采用相同的線圈繞向，所述高壓繞組第二分支 HB與高壓繞組第一分支HA繞向相反。
3.根據權利要求1所述的用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器， 其特征在于所述牽引繞組T和正饋繞組F的匝數相等，且均為偶數。
4.根據權利要求1所述的用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器， 其特征在于所述高壓繞組第一分支HA和高壓繞組第二分支HB本體均帶有無勵磁調壓分 接頭，且無勵磁調壓分接頭設置于線圈高度的二分之一處。
5.根據權利要求4所述的用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器， 其特征在于所述無勵磁調壓開關TC配置有兩臺，分別安裝在第一心柱LA和第二心柱LB 的附近；位于第一心柱LA上的高壓繞組第一分支HA本體所帶有的無勵磁調壓分接頭引接 到第一心柱LA附近的無勵磁調壓開關TC上，位于第二心柱LB上的高壓繞組第二分支HB 本體所帶有的無勵磁調壓分接頭引接到第二心柱LB附近的無勵磁調壓開關TC上。
專利摘要一種用于AT供電方式三相VX聯結的22萬伏級單相牽引變壓器，其主體包括鐵心、無勵磁調壓開關、高壓繞組、牽引繞組和正饋繞組；牽引繞組和正饋繞組均各自分為2個等匝數的串聯分支，高壓繞組分為2個并聯分支；鐵心采用單相單框雙柱式結構，在第一心柱上由內而外依次套裝牽引繞組分支、正饋繞組分支和高壓繞組分支，在第二心柱上由內而外依次套裝正饋繞組分支、牽引繞組分支和高壓繞組分支；兩臺無勵磁調壓開關分別聯接不同心柱上的高壓繞組本體所帶無勵磁調壓分接頭。本實用新型結構合理，能顯著提高這種全絕緣變壓器的絕緣可靠性和制造工藝性，并且能滿足當前AT供電方式下三相VX接線的22萬伏級單相牽引變壓器的阻抗特殊要求Z21＝Z31且[(3Z21+Z31-Z23-1)/4]＜0.45Ω。
文檔編號H01F27/30GK201765931SQ201020288950
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權日2010年8月3日
發(fā)明者張中, 時昊, 酈麗俊, 陳新東 申請人:江蘇上能變壓器有限公司