CN102360795B - 一种牵引变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种牵引变压器，属于变压器技术领域。它解决了现有技术中抗短路能力弱，运行稳定性、可靠性差等问题。本牵引变压器，包括单框双柱式铁芯和缠绕在铁芯上的两柱并联连接的高压线圈，两柱高压线圈内还设置有低压T、F线圈，低压T、F线圈分别分为四个1/4柱T线圈和四个1/4柱F线圈，且每1/4柱上的线圈匝数相同，四个1/4柱T线圈和四个1/4柱F线圈平均分布在两柱高压线圈内且一一对称布置，同一柱高压线圈内的同名低压线圈串联，对两柱高压线圈内已串联的同名低压线圈并联连接，两个具有并联结构的低压T、F线圈串联连接。该牵引变压器能够有效提高抗短路能力，提高运行安全可靠性。

Description

一种牵引变压器

技术领域

本发明属于变压器技术领域，涉及一种牵引变压器。

背景技术

随着我国高速铁路建设的蓬勃发展，铁路牵引变压器的需求量与日俱增，电力制造行业中的厂家们纷纷开发出与广大铁路用户相适应的各型牵引变压器，尤其现在大量使用AT供电方式，在这种供电方式中，两台单相牵引变压器联结成V接向机车供电。

这种变压器有两种结构，第一种如图3所示，其结构是铁心采用单框双柱式，高压线圈分A、X两柱且两柱高压线圈并联，A、X为高压线圈引出线，低压T、F线圈各为一柱分别设置A、X两柱的高压线圈内，低压T、F线圈串联，T、F为低压线圈引出线，N为低压线圈中间引出线。

第二种如图4所示，其结构是铁心采用单框双柱式，高压线圈分A、X两柱且两柱高压线圈并联，低压T、F线圈分别分成两个串联的1/2柱T线圈和两个串联的1/2柱F线圈，高压线圈A柱内从里到外依次设置1/2柱T线圈和1/2柱F线圈，高压线圈X柱内从里到外依次设置1/2柱F线圈和1/2柱T线圈，T、F为低压线圈引出线，N为低压线圈中间引出线。

这两种结构虽然满足了两路低压的阻抗匹配关系，但从AT供电运行原理可以看出，一旦牵引线对地或馈线对地发生短路时，即低压线圈引出线短路，对单相变压器整体运行来说，变压器的安匝是平衡的，但对对单相变压器的两柱来讲是不平衡的。假如T-N短路，图3结构虽然A、X两柱阻抗相等，但两柱的高压两支路的短路电流不平衡。图4中两柱的高压短路电流对称，但两个1/2柱T线圈布置位置不同，导致对高压线圈两路的阻抗是不相等的，这样，高压两柱线圈的短路力是不一致的。因此，这种两种牵引变压器的抗短路能力和运行安全可靠性存在一定的缺陷。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种牵引变压器，该牵引变压器能够有效提高抗短路能力，提高运行安全可靠性。

本发明通过下列技术方案来实现：一种牵引变压器，包括单框双柱式铁芯和缠绕在铁芯上的两柱并联连接的高压线圈，两柱高压线圈内还设置有低压T、F线圈，其特征在于，所述低压T、F线圈分别分为四个1/4柱T线圈和四个1/4柱F线圈，且每1/4柱上的线圈匝数相同，所述的四个1/4柱T线圈和四个1/4柱F线圈平均分布在两柱高压线圈内且一一对称布置，同一柱高压线圈内的同名低压线圈串联，对两柱高压线圈内已串联的同名低压线圈并联连接，两个具有并联结构的低压T、F线圈串联连接。

本牵引变压器的低压线圈结构是单相两柱式的同心式绕组方式，在每一单柱上高压线圈包围低压线圈，同一柱高压线圈内的低压线圈分为内外层线圈，内层低压线圈有1/4T-1/4F线圈与外层低压线圈1/4F-1/4T绝对对称，且内层低压线圈和外层低压线圈匝数相等并各占线圈总匝数的50％。因为高压线圈分成两条对称的支路，正常运行时，T\F线圈中流过相同的电流，高压的两条支路流过的电流也相等。当T(或F)线圈单独发生短路事故，不管任何运行状态，高压的任何一支路的安匝都绝对平衡，则高压两条支路中流过的电流始终相等，大大提高了牵引变压器的抗短路能力和运行的安全可靠性。

同名低压线圈是指同一类的线圈，如低压T线圈，低压T线圈分别为四个1/4柱T线圈，这四个1/4柱T线圈为同名低压线圈。

在上述的牵引变压器中，所述同一柱高压线圈内的低压线圈分为内层低压线圈和外层低压线圈，外层低压线圈的上半部为1/4柱T线圈，下部为1/4柱F线圈，内层低压线圈的上半部为1/4柱F线圈，下部为1/4柱T线圈。当1/4柱F线圈与1/4柱T线圈交叉排列分布时，在电路T(或F)线圈单独发生短路事故，不管任何运行状态，高压的任何一支路的安匝都是绝对平衡的。

在上述的牵引变压器中，所述内层线圈之间设有绝缘层，外层线圈之间设有绝缘层。设置的绝缘层具有绕组层间绝缘和相间隔断的作用。

在上述的牵引变压器中，所述内层低压线圈和外层低压线圈的四部分线圈的电磁线规格、电流密度、电抗密度和电抗高度、线圈绕制型式均一致。在运行的情况下，T\F线圈中流过相同的电流，高压的两条支路流过的电流也相等。

在上述的牵引变压器中，所述的同名线圈之间的连接是通过外部的引线进行连接或者利用线圈本身的电磁线在线圈内部进行连接。通过这样的连接能有效的处理线圈中的引线接头，工艺结构简单。

现有技术相比，本牵引变压器具有以下优点：

1、该牵引变压器的低压线圈T、F线圈都分成4等份，4等份在同一柱的两部分先串联，再两柱部分并联，最后T、F线圈串联，T、F线圈在两柱绝对对称，而T和F部分线圈在同一柱上也绝对对称，当T(或F)线圈单独发生短路事故，不管任何运行状态，高压的任何一支路的安匝都绝对平衡，则高压两条支路中流过的电流始终相等，提高了牵引变压器的抗短路能力

2、该牵引变压器通过对低压线圈的分段处理、连接，使得高压的任何一条支路的安匝都绝对平衡，提高了牵引变压器的抗短路能力和运行安全可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的电路结构示意图。

图3是背景技术中提到的第一种变压器的电路结构示意图。

图4是背景技术中提到的第二种变压器的电路结构示意图。

图中，铁芯1；两柱A柱、X柱；高压线圈A1-X1、A2-X2；四个1/4柱T线圈T1、NT1、T2、NT2；四个1/4柱F线圈F1、NF1、F2、NF2；A柱高压线圈A1-X1；X柱高压线圈A2-X2；外层低压线圈的上半部为1/4柱T线圈T1；外层下部为1/4柱F线圈F1；内层1低压线圈的上半部为1/4柱F线圈NF1；内层1下部为1/4柱T线圈NT1；内层低压线圈NT1、NF1、NT2、NF；外层低压线圈F1、T1、T2、F22；已串联的同名低压线圈T1-NT1、T2-NT2、F1-NF1、F2-NF2。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、2所示，该牵引变压器包括单框双柱式铁芯1和缠绕在铁芯上的两柱A柱、X柱并联连接的高压线圈A1-X1、A2-X2，两柱A柱、X柱高压线圈A1-X1、A2-X2内还设置有低压T、F线圈，低压T、F线圈分别分为四个1/4柱T线圈T1、NT1、T2、NT2和四个1/4柱F线圈F1、NF1、F2、NF2，且每1/4柱上的线圈匝数相同，四个1/4柱T线圈T1、NT1、T2、NT2和四个1/4柱F线圈F1、NF1、F2、NF2平均分布在两柱高压线圈A1-X 1、A2-X2内且一一对称布置，同一A柱高压线圈A1-X1内的低压线圈分为内层1低压线圈和外层1低压线圈，同一X柱高压线圈A2-X2内的低压线圈分为内层2低压线圈和外层2低压线圈，外层1低压线圈的上半部为1/4柱T线圈T1，下部为1/4柱F线圈F1，内层1低压线圈的上半部为1/4柱F线圈NF1，下部为1/4柱T线圈NT1。其中内层低压线圈F1、T1、T2、F2和外层低压线圈NT1、NF1、NT2、NF2的四部分线圈的电磁线规格、电流密度、电抗密度和电抗高度、线圈绕制型式均一致。同名低压线圈是指同一类的低压线圈，同一A柱或X柱高压线圈内的同名低压线圈T1与NT 1、F1与NF1、T2与NT2、F2与NF2串联，同名低压线圈T1与NT1、F1与NF1、T2与NT2、F2与NF2之间的串联可以通过外部的引线进行连接或者利用线圈本身的电磁线在线圈内部进行连接，对两柱A柱、X柱高压线圈内已串联的同名低压线圈T1-NT1与T2-NT2、F1-NF1与F2-NF2并联连接，两个具有并联结构的低压T、F线圈串联连接，内外层线圈之间由绝缘层隔断和绝缘。

本牵引变压器由于对两柱A柱、X柱高压线圈内的低压线圈结构进行处理，使高压线圈对于低压线圈的任意运行情况下，高压线圈对应的任何一支路的安匝都绝对平衡，同时满足了本牵引变压器两路低压的阻抗匹配关系，从AT供电运行原理可以看出，一旦牵引线对地即牵引变压器内的低压线圈T-N低压线圈短路即T1-NT1、T2-NT2线圈上的电流为零，则此时的牵引变压器两柱A柱、X柱内的F-N低压线圈F1-NF1、F2-NF2正常运行，分布在牵引变压器A柱的高压线圈A1-X1对应的低压线圈F1-NF1与X柱的高压线圈A2-X2对应的低压线圈F2-NF2绝对平衡，即高压线圈两条支路中流过的电流相等；当馈线对地发生短路时即牵引变压器内的低压线圈F-N发生短路即F1-NF1、F2-NF2线圈上的电流为零，则此时的牵引变压器两柱内的T-N低压线圈T1-NT1 T2-NT2正常运行，分布在牵引变压器A柱高压线圈A1-X1对应的低压线圈T1-NT1与X柱的高压线圈A2-X2对应的低压线圈T2-NT2绝对平衡，则高压线圈两条支路中流过的电流相等；当牵引线与馈线发生短路时即牵引变压器内的低压线圈F-T发生短路，则此时的牵引变压器两柱内的低压线圈T线圈T1-NT1、T2-NT2与F线圈F1-NF1、F2-NF2并联，分布在牵引变压器A柱高压线圈A1-X1对应的低压线圈T1-NT1并联F1-NF1与X柱的高压线圈A2-X2对应的低压线圈T2-NT2并联F2-NF2绝对平衡，则高压线圈两条支路中流过的电流相等。由上述分析可知不管电路在任何运行状态，该牵引变压器内的高压线圈两条支路中流过的电流始终相等，从而提高了牵引变压器的抗短路能力。

本牵引变压器的低压线圈具体绕制方式有两种：1、内层线圈和外层线圈作为两个独立的线圈来进行绕制，每个线圈上的T线圈和F线圈各占一半的电抗高度，T、F线圈之间要按35kV电压等级的绝缘水平预留绝缘距离，T、F线圈的中部出头用引线片引处，内外层两个独立线圈绕制完成后再进行内外层线圈组装，形成一柱T、F低压线圈，另一柱的制作方式相同。内外层的同名线圈之间在外部通过引线进行连接。线圈的其它制作方式和工艺同普通的线圈制作。

2、内层线圈和外层线圈是采用套绕的方式进行绕制，先把内层线圈绕完，内层的T、F线圈的中部出头按预留的位置预留出头长度。然后准备外层线圈的套绕，把内层下半部分的外撑条、绝缘纸板筒和外层内撑条放好，开始绕制外部T线圈，绕完后，把内部T线圈和外部T线圈通过电磁线连接。然后开始绕制外部F线圈，先把内部F线圈预留的出头与外部F线圈的电磁线连接，再放好上部外撑条、绝缘纸板筒、外层线圈内撑条，按同样的方法绕制好外层F线圈，这样一柱的低压T、F线圈绕制完毕，另一柱绕制方式一致，线圈的其它制作方式和工艺同普通的线圈制作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了铁芯1；两柱A柱、X柱；高压线圈A1-X1、A2-X2；四个1/4柱T线圈Y1、NT1、T2、NT2；四个1/4柱F线圈F1、NF1、F2、NF2；A柱高压线圈A1-X1；X柱高压线圈A2-X2；外层低压线圈的上半部为1/4柱T线圈T1；外层下部为1/4柱F线圈F1；内层1低压线圈的上半部为1/4柱F线圈NF1；内层1下部为1/4柱T线圈NT1；内层低压线圈NT1、NF1、NT2、NF；外层低压线圈F1、T1、T2、F22；已串联的同名低压线圈T1-NT1、T2-NT2、F1-NF1、F2-NF2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (2)

1.一种牵引变压器，包括单框双柱式铁芯（1）和缠绕在铁芯（1）上的两柱（A柱、X柱）并联连接的高压线圈（A1-X1、A2-X2），两柱（A柱、X柱）高压线圈（A1-X1、A2-X2）内还设置有低压T、F线圈，其特征在于，所述低压T、F线圈分别分为四个1/4柱T线圈（T1、NT1、T2、NT2）和四个1/4柱F线圈（F1、NF1、F2、NF2），且每1/4柱上的线圈匝数相同，所述的四个1/4柱T线圈（T1、NT1、T2、NT2）和四个1/4柱F线圈（F1、NF1、F2、NF2）平均分布在两柱（A柱、X柱）高压线圈（A1-X1、A2-X2）内且一一对称布置，同一柱高压线圈（A1-X1、A2-X2）内的同名低压线圈串联，对两柱（A柱、X柱）高压线圈（A1-X1、A2-X2）内已串联的同名低压线圈(T1-NT1、T2-NT2、F1-NF1、F2-NF2)并联连接，两个具有并联结构的低压T、F线圈串联连接；所述的同一柱高压线圈（A1-X1、A2-X2）内的低压线圈分为内层低压线圈（NT1、NF1、NT2、NF2）和外层低压线圈（F1、T1、T2、F2），外层低压线圈（F1、T1、T2、F2）的上半部为1/4A柱T线圈(T1、T2)，下部为1/4A柱F线圈(F1、F2)，内层低压线圈（NT1、NF1、NT2、NF2）的上半部为1/4柱F线圈（NF1、NF2），下部为1/4柱T线圈（NT1、NF2）；所述的内层低压线圈（NT1、NF1、NT2、NF2）和外层低压线圈（F1、T1、T2、F2）的四部分线圈的电磁线规格、电流密度、电抗密度和电抗高度、线圈绕制型式均一致；所述的内层线圈之间设有绝缘层，外层线圈之间设有绝缘层；内层线圈和外层线圈是采用套绕的方式进行绕制，先把内层线圈绕完，内层的T、F线圈的中部出头按预留的位置预留出头长度；然后准备外层线圈的套绕，把内层下半部分的外撑条、绝缘纸板筒和外层内撑条放好，开始绕制外部T线圈，绕完后，把内部T线圈和外部T线圈通过电磁线连接；然后开始绕制外部F线圈，先把内部F线圈预留的出头与外部F线圈的电磁线连接，再放好上部外撑条、绝缘纸板筒、外层线圈内撑条，按同样的方法绕制好外层F线圈。

2.据权利要求1所述的牵引变压器，其特征在于，所述的同名线圈之间的连接是通过外部的引线进行连接或者利用线圈本身的电磁线在线圈内部进行连接。

Images