專利名稱：用于at供電方式三相vx聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于變壓器領(lǐng)域，具體地說是一種用于高速鐵路AT供電方式三相VX 聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器。
背景技術(shù)：
二十一世紀(jì)以來，我國的高速鐵路事業(yè)得到了飛速發(fā)展，作為給現(xiàn)代電氣化鐵路 機(jī)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，而單相自耦變則將55千伏降壓為 27. 5千伏，供牽引線路使用；當(dāng)前主流的AT供電方式已經(jīng)摒棄了傳統(tǒng)的供電方式，轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)三相VX接線，不再定 距離裝設(shè)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(shí)現(xiàn)VX接線的AT供電 方式已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用在京滬線、武廣線等高速鐵路專線，被證明是切實(shí)可行的。這種AT供電方式下三相VX接線的單相牽引變壓器的接線原理如圖2所示，其主 體包括高壓繞組H、牽引繞組T和正饋繞組F，高壓繞組H通常的額定電壓為220千伏，并帶 有士 2 X 2. 5 %的無勵磁調(diào)壓分接頭，牽弓I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(lián)關(guān)系，其連接處引出與軌道相連并接地。這種AT供電方式下三相VX接線的單相牽引變壓器，根據(jù)高速鐵路運(yùn)行的特點(diǎn)，其 運(yùn)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(yīng)等于高壓繞組H對正饋繞組F的阻抗7 .(2)為限制變壓器的高次諧波對電網(wǎng)的影響，以及考慮機(jī)車在鐵路供電網(wǎng)上頻繁 啟停導(dǎo)致的負(fù)荷沖擊，一般要求很高的短路阻抗；以單相牽引變壓器的牽引繞組容量為基 準(zhǔn)，高壓繞組H對牽引繞組T的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)Z21 )通常在10%以上，這相當(dāng)于常規(guī)的 三相電力變壓器要求阻抗大于30%，是相當(dāng)高的數(shù)值；(3)當(dāng)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(yīng)滿足[(SZ2JZ31-Z2H)/^] <0. 45Ω的特殊設(shè)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-I為高壓繞組H短路后從牽引繞組T和正饋繞組F的串聯(lián)回路兩 端看到的阻抗歐姆值。因此，如何合理設(shè)計線圈結(jié)構(gòu)，以較低成本實(shí)現(xiàn)其阻抗的特殊要求以滿足高速鐵 路牽引供電特點(diǎn)，是這種AT供電方式下三相VX接線的單相牽引變壓器設(shè)計計算的技術(shù)關(guān) 鍵。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種較低成本實(shí)現(xiàn)其阻抗的特殊要求以滿足高速鐵 路牽引供電特點(diǎn)的用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器。
3[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器， 其主體包括鐵心、高壓繞組H、牽引繞組T和正饋繞組F，其改進(jìn)點(diǎn)在于所述牽引繞組T均 分為4個等匝數(shù)的串聯(lián)分支，按照電位由高到低依次為牽引繞組第一分支T11、牽引繞組第 二分支T12、牽引繞組第三分支T21和牽引繞組第四分支T22，所述正饋繞組F均分為4個 等匝數(shù)的串聯(lián)分支，按照電位由高到低依次為正饋繞組第一分支F11、正饋繞組第二分支 F12、正饋繞組第三分支F21和正饋繞組第四分支F22。所述牽引繞組第一分支Tll及牽引繞組第二分支T12與所述正饋繞組第一分支 Fll及正饋繞組第二 F12為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒 式線圈，所述牽引繞組第三分支T21及牽引繞組第四分支T22與所述正饋繞組第三分支F21 及正饋繞組第四分支F22為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒 式線圈。所述牽引繞組T和正饋繞組F的匝數(shù)相等，且均為4的整數(shù)倍。所述高壓繞組H采用中部進(jìn)線結(jié)構(gòu)，分為上下對稱的兩部分高壓上部繞組Hl和 高壓下部繞組H2。所述鐵心采用單相三柱式結(jié)構(gòu)，包括主柱Cl和旁柱C2，所述高壓繞組H、牽引繞組 T和正饋繞組F均套裝在主柱Cl上。自鐵心的主柱Cl起，由內(nèi)而外依次排列的上部線圈是，牽引繞組第一分支T11、牽 引繞組第二分支T12、正饋繞組第三分支F21、正饋繞組第四分支F22、高壓上部繞組Hl ；自 鐵心的主柱Cl起，由內(nèi)而外依次排列的下部線圈是正饋繞組第二分支F12、正饋繞組第一 分支F11、牽引繞組第四分支T22、牽引繞組第三分支T21、高壓下部繞組H2。本實(shí)用新型的有益效果是(1)本實(shí)用新型將所有線圈均勻分隔成上下部對稱的結(jié)構(gòu)，并且牽引繞組的四個 串聯(lián)分支與正饋繞組的四個串聯(lián)分支各自兩兩交錯對稱布置，使得高壓繞組對牽引繞組運(yùn) 行方式下的漏磁組形狀與面積與高壓繞組對正饋繞組運(yùn)行方式下完全相同，自然實(shí)現(xiàn)了高 壓繞組對牽引繞組的阻抗等于高壓繞組對正饋繞組的阻抗。(2)本實(shí)用新型將牽引繞組和正饋繞組輻向上分割為4個分支，在高壓繞組對牽 引繞組運(yùn)行方式或高壓繞組對正饋繞組運(yùn)行方式下，使得高壓繞組對牽引繞組(或正饋繞 組)之間形成高-低-低形式的線圈結(jié)構(gòu)，有效地改變了這兩種運(yùn)行方式下漏磁組的形狀， 明顯增加了漏磁組的等值漏磁面積，有利于實(shí)現(xiàn)較高的阻抗；同時，還可有效地降低牽引變 壓器的器身高度，從而降低運(yùn)輸及裝配高度。(3)本實(shí)用新型當(dāng)高壓繞組對牽引繞組和正饋繞組的串聯(lián)后構(gòu)成的55千伏繞組 運(yùn)行時，其漏磁組的形狀與高壓繞組對牽引繞組運(yùn)行方式或高壓繞組對正饋繞組運(yùn)行方式 近似，這三個阻抗基于額定容量時的百分?jǐn)?shù)比較接近，而這三個阻抗歐姆值之間的關(guān)系能 滿足[(3Z21+Z31-Z23_1)/4] < 0.45 Ω的特殊設(shè)計要求；(4)本實(shí)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所采用 的多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒式線圈，在繞制完某繞組的第 一(第三)分支的匝數(shù)后，由層間“S”彎自然過渡直接反向繞制位于外層的同一繞組的第 二(第四)分支；這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在超高壓軸向分裂變壓器的低壓繞組中得到廣泛的應(yīng)用并 為業(yè)主認(rèn)可。另外，牽引繞組與正饋繞組各自的第二分支與第三分支之間的串聯(lián)聯(lián)結(jié)不在
4線圈內(nèi)部完成，而是在外部通過引線聯(lián)結(jié)完成，從而避免了在不同層的上下部分之間進(jìn)行 跨接而帶來的不穩(wěn)定性，提高了絕緣性能的可靠性。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的接線原理圖；圖3為本實(shí)用新型中的牽引繞組第一分支Tll和正饋繞組第二分支F12的多股換 位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒式線圈的內(nèi)層展開示例圖；圖4為本實(shí)用新型中的牽引繞組第二分支T12和正饋繞組第一分支Fll的多股換 位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒式線圈的外層展開示例圖；其中，圖1中“A，X”依次表征高壓繞組的首末端出頭；“*”為同名端標(biāo)志；"ai; xT”依次表征牽引繞組第一分支和第二分支串聯(lián)后的首末端出頭；"aT, X1 ”依次表征牽引繞組第三分支和第四分支串聯(lián)后的首末端出頭；"x2, aF”依次表征正饋繞組第一分支和第二分支串聯(lián)后的首末端出頭；"xF, a2”依次表征正饋繞組第三分支和第四分支串聯(lián)后的首末端出頭；“S”指線圈導(dǎo)線在層間過渡時所作的“S”形彎折；“Li，L2”指外部連接引線；圖2中“ ，X1 ”依次表征牽引繞組的首末端出頭；“x2，a2”依次表征正饋繞組的 首末端出頭；圖3、4中，為便于通過圖形清晰表達(dá)，以“6股換位導(dǎo)線并繞，24檔撐條，上下分隔、 兩層一體卷繞制成的圓筒式線圈”進(jìn)行示例。上部的并繞換位導(dǎo)線編號依次命名為a、b、 c、d、e、f，下部的并繞換位導(dǎo)線編號依次命名為1、2、3、4、5、6。“P”指上端部的硬紙板端 圈，“R”指下端部的硬紙板端圈，其展開形狀為梯形；“Q”指上、下部線圈之間的層壓紙板制 成的、通過撐條卡位的成型墊塊；“M”指油隙撐條。
具體實(shí)施方式
以下對照附圖，通過具體實(shí)施方式
的描述，對本實(shí)用新型作出進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其主體包括鐵 心、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4個等匝數(shù)的串聯(lián)分支， 按照電位由高到低依次為牽引繞組第一分支T11、牽引繞組第二分支T12、牽引繞組第三分 支T21和牽引繞組第四分支T22，所述正饋繞組F均分為4個等匝數(shù)的串聯(lián)分支，按照電位 由高到低依次為正饋繞組第一分支F11、正饋繞組第二分支F12、正饋繞組第三分支F21和 正饋繞組第四分支F22。所述牽引繞組第一分支Tll及牽引繞組第二分支T12與所述正饋繞組第一分支 Fll及正饋繞組第二 F12為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒 式線圈，所述牽引繞組第三分支T21及牽引繞組第四分支T22與所述正饋繞組第三分支F21 及正饋繞組第四分支F22為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒 式線圈。所述牽引繞組T和正饋繞組F的匝數(shù)相等，且均為4的整數(shù)倍。所述高壓繞組H采用中部進(jìn)線結(jié)構(gòu)，分為上下對稱的兩部分高壓上部繞組Hl和
5高壓下部繞組H2。所述鐵心采用單相三柱式結(jié)構(gòu)，包括主柱Cl和旁柱C2，所述高壓繞組H、牽引繞組 T和正饋繞組F均套裝在主柱Cl上。如圖1所示，自鐵心的主柱Cl起，由內(nèi)而外依次排列的上部線圈是，牽引繞組第一 分支T11、牽引繞組第二分支T12、正饋繞組第三分支F21、正饋繞組第四分支F22、高壓上部 繞組Hl ；自鐵心的主柱Cl起，由內(nèi)而外依次排列的下部線圈是正饋繞組第二分支F12、正 饋繞組第一分支F11、牽引繞組第四分支T22、牽引繞組第三分支T21、高壓下部繞組H2。如圖3、4所示，所述牽引繞組第一分支Tll及牽引繞組第二分支T12與所述正饋 繞組第一分支Fll及正饋繞組第二分支F12為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一 體卷繞制成的圓筒式線圈，所述牽引繞組第三分支T21及牽引繞組第四分支T22與所述正 饋繞組第三分支F21及正饋繞組第四分支F22為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層 一體卷繞制成的圓筒式線圈。如圖3、4所示來繞制兩層一體卷繞的圓筒式線圈將多股換 位導(dǎo)線沿圓柱面繞制，卷繞方向如圖中指定；內(nèi)層線圈(牽引繞組第一分支Tll)繞制在帶 油隙撐條M的硬紙筒上，繞完指定的匝數(shù)后由反向“S”彎過渡繞制外層線圈(牽引繞組第 二分支T12)，繞完規(guī)定的匝數(shù)；兩層之間通常設(shè)油隙撐條M隔離以散熱及絕緣；由于牽引繞 組與正饋繞組電壓相同，且在設(shè)計過程中按照同樣的容量設(shè)計，故可取同樣的導(dǎo)線規(guī)格、并 繞根數(shù)和匝數(shù)，則牽引繞組的串聯(lián)分支與正饋繞組的串聯(lián)分支構(gòu)成上下對稱的結(jié)構(gòu)，且正 饋繞組的繞制方法相同(即繞制完內(nèi)層的正饋繞組第二分支F12后反向“S”彎過渡繞制外 層線圈正饋繞組第一分支Fll)，上下分支之間由成型墊塊Q隔開；每層線圈整體的上、下端 部分別安裝與線圈輻向?qū)挾认嗤挠布埌宥巳與硬紙板端圈R。所述牽引繞組的第三分 支T21及第四分支T22與所述正饋繞組分支第三分支F21及第四分支F22的繞制方法與圖 3、4所示方法相同。如圖1、3、4所示，牽引繞組第一分支Tll與牽引繞組第二分支T12之間由層間過 渡的“S”彎自然完成串聯(lián)連接；牽引繞組第三分支T21與牽引繞組第四分支T22之間同樣 由層間過渡的“S”彎自然完成串聯(lián)連接；正饋繞組的四個分支亦然。如圖1、2所示，牽引繞 組第二分支T12與牽引繞組第三分支T21之間的串聯(lián)連接不在線圈內(nèi)部完成，而是在線圈 外部通過引線Ll聯(lián)結(jié)完成，即牽引繞組第二分支T12末端出頭χτ與牽引繞組第三分支T21 的首端出頭aT通過外部引線聯(lián)結(jié)完成串聯(lián)。同理，正饋繞組第二分支F12的末端出頭aF與 正饋繞組第三分支F21的首端出頭xF通過外部引線L2聯(lián)結(jié)完成串聯(lián)。
權(quán)利要求一種用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其主體包括鐵心、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4個等匝數(shù)的串聯(lián)分支，按照電位由高到低依次為牽引繞組第一分支T11、牽引繞組第二分支T12、牽引繞組第三分支T21和牽引繞組第四分支T22，所述正饋繞組F均分為4個等匝數(shù)的串聯(lián)分支，按照電位由高到低依次為正饋繞組第一分支F11、正饋繞組第二分支F12、正饋繞組第三分支F21和正饋繞組第四分支F22。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其特征 在于所述牽引繞組第一分支Tll及牽引繞組第二分支T12與所述正饋繞組第一分支Fll 及正饋繞組第二 F12為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒式線 圈，所述牽引繞組第三分支T21及牽引繞組第四分支T22與所述正饋繞組第三分支F21及 正饋繞組第四分支F22為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒式 線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其特征在 于所述牽引繞組T和正饋繞組F的匝數(shù)相等，且均為4的整數(shù)倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其特征在 于所述高壓繞組H采用中部進(jìn)線結(jié)構(gòu)，分為上下對稱的兩部分高壓上部繞組Hl和高壓 下部繞組H2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其特征在 于所述鐵心采用單相三柱式結(jié)構(gòu)，包括主柱Cl和旁柱C2，所述高壓繞組H、牽引繞組T和 正饋繞組F均套裝在主柱Cl上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其特征在 于自鐵心的主柱Cl起，由內(nèi)而外依次排列的上部線圈是，牽引繞組第一分支T11、牽引繞 組第二分支T12、正饋繞組第三分支F21、正饋繞組第四分支F22、高壓上部繞組Hl ；自鐵心 的主柱Cl起，由內(nèi)而外依次排列的下部線圈是正饋繞組第二分支F12、正饋繞組第一分支 F11、牽引繞組第四分支T22、牽引繞組第三分支T21、高壓下部繞組H2。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于AT供電方式三相VX聯(lián)結(jié)的單相牽引變壓器，其主體包括鐵心、高壓繞組、牽引繞組和正饋繞組，各繞組均套裝在單相三柱式鐵心的主柱上；所述牽引繞組和正饋繞組匝數(shù)均為4的整數(shù)倍，且各自均分為4個等匝數(shù)的串聯(lián)分支；所述牽引繞組的兩個分支與正饋繞組的兩個分支組合為采用多股換位導(dǎo)線并繞且上下分隔、兩層一體卷繞制成的圓筒式線圈；所述高壓繞組采用中部進(jìn)線的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，能滿足當(dāng)前AT供電方式下三相VX接線的單相牽引變壓器的阻抗特殊要求高阻抗、Z21＝Z31且[(3Z21+Z31-Z23-1)/4]＜0.45Ω。
文檔編號H01F27/30GK201765932SQ201020288960
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)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