CN110783081A - 一种机车、牵引变压器及其过电压保护方法 - Google Patents

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薛倩
杨朝晖
刘圳
唐伟
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Abstract

本发明公开了一种牵引变压器过电压保护方法、过电压保护的牵引变压器，以及使用该种牵引变压器的机车，将原边绕组进行分段，并根据所述原边绕组不同位置间的电势差，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻。本发明解决了通过电路来实现过电压保护所带来的问题，通过压敏电阻来实现过电压保护，不会增加牵引变压器的重量和体积，并且压敏电阻的成本远低于电子电路的成本，降低了整个机车的生产成本，提高了效益。

Description

一种机车、牵引变压器及其过电压保护方法
技术领域
本发明涉及牵引变压器生产技术领域，尤其涉及一种牵引变压器过电压保护方法、过电压保护的牵引变压器，以及使用该种牵引变压器的机车。
背景技术
牵引变压器是将三相电力系统的电能传输给二个各自带负载的单相牵引线路。二个单相牵引线路分别给上下行机车供电。在理想的情况下，二个单相负载相同。所以，牵引变压器就是用作三相变二相的变压器。牵引变压器是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。
为了提高牵引变压器的可靠性和安全性，在机车牵引变压器上相继安装了温度继电器、油流继电器、布赫继电器等装置，对牵引变压器的油的温度、流速、压力进行实时监控和保护。但是对于变压器过电压特性的保护，目前为止仅是通过在变压器外部电路中安装电压互感器、避雷器等装置，试验对变压器的保护功能。同时，过电压保护电路花费大量的成本在电路的设计和制造上，而且增加了机车的重量并会占用一定的空间和体积。该结构的实时保护性较差，有一定的延时，对变压器的保护不够可靠。为了实现对变压器的实时可靠的保护，防止铁路电网上的高次谐波及雷电冲击下对牵引变压器的影响，需要对现有机车用牵引变压器进行优化设计，增加自保护功能，避免当电压过高时，造成对牵引变压器绕组及绝缘性能的破坏，影响变压器的安全性和可靠性。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种牵引变压器过电压保护方法、过电压保护的牵引变压器，以及使用该种牵引变压器的机车。
一方面，本发明实施例所公开的一种牵引变压器过电压保护方法，将原边绕组进行分段，并根据所述原边绕组不同位置间的电势差，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻。
进一步地，将原边绕组进行分段包括，将所述原边绕组按偶数层进行分段。
进一步地，将原边绕组进行分段为均匀分段或不均匀分段。
进一步地，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻包括并联两个或两个以上压敏电阻。
进一步地，将原边绕组进行分段包括：相邻的两层原边绕组作为一段原边绕组，以并联匹配的压敏电阻。
进一步地，所述压敏电阻的值通过原边电压允许的最大值进行计算。
另一方面，本发明实施例所公开的一种过电压保护牵引变压器，包括原边绕组，所述原边绕组包括串联的多段原边绕组，每段所述原边绕组均并联有匹配的压敏电阻。
进一步地，所述原边绕组包括2N层线圈，所述2N层线圈每两层作为一个分段，形成N个分段原边绕组，将每个分段并联匹配的压敏电阻。
进一步地，每段原边绕组匹配的压敏电阻的值等于原边电压允许的最大值除以N。
本发明实施例还公开了一种机车，包括上述的过电压保护牵引变压器。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明解决了通过电路来实现过电压保护所带来的问题，通过压敏电阻来实现过电压保护，不会增加牵引变压器的重量和体积，并且压敏电阻的成本远低于电子电路的成本，降低了整个机车的生产成本，提高了效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
如图1所示，本发明实施例所公开的一种牵引变压器及其过电压保护方法，将原边绕组进行分段，并根据所述原边绕组不同位置间的电势差，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻。
本发明一些实施例所公开的牵引变压器及其过电压保护方法，将原边绕组进行分段包括，将所述原边绕组按偶数层进行分段。例如，原边绕组有18层，可分为9段原边绕组，每两层原边绕组作为一个分段，并联匹配的压敏电阻，共并联9个匹配的压敏电阻。
本发明一些实施例所公开的牵引变压器及其过电压保护方法，可将原边绕组进行分段为均匀分段或不均匀分段。均匀分段即如上述实施例一样每段原边绕组的数量相同，不均匀分段可以根据实际情况进行分段，如原边绕组有18层，可以分成7段，依次可以为3层、2层、2层、3层、2层、3层、3层，依次并联7个压敏电阻，实现分段分压保护。
本发明一些实施例所公开的牵引变压器及其过电压保护方法，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻包括并联两个或两个以上压敏电阻。另外，将原边绕组进行分段可采用相邻的两层原边绕组作为一段原边绕组，以并联匹配的压敏电阻。所述压敏电阻的值可通过原边电压允许的最大值进行计算。
例如，针对变压器原边绕组额定电压为25000V，而电力机车允许的接触网工作电压范围为17500V到31000V。因此，对变压器的过电压保护值的点选取为31000V。对于城际车牵引变压器，变压器的原边绕组由2520匝线圈分18层绕制。选取相邻两侧的起头和完头进行连接，层间电压为3444V。因此选取三个MYG-32D112K型压敏电阻并联，每个MYG-32D112K型压敏电阻的压敏电压值为1100V(990-1210)，即压敏电阻的值等于原边电压允许的最大值除以原边绕组的层数并乘以2来确认。每个层间并联三个MYG-32D112K型压敏电阻。共计27个压敏电阻。通过压敏电阻的并联，可以很好的保护变压器原边绕组，抑制过电压、层间短路、浪涌电流等对变压器的影响，对变压器起到很好的保护作用。
本发明实施例所公开的一种过电压保护牵引变压器，包括原边绕组，所述原边绕组包括串联的多段原边绕组，每段所述原边绕组均并联有匹配的压敏电阻。对每段原边绕组进行分段过电压保护。
牵引变压器的线圈层数一般为偶数层，即原边绕组包括2N层线圈，所述2N层线圈每两层作为一个分段，形成N个分段原边绕组，将每个分段并联匹配的压敏电阻。其中，N为正整数。每段原边绕组匹配的压敏电阻的值等于原边电压允许的最大值除以N。
对于上述各实施例中，电势差的计算等，在设计变压器初期，已经确定了绕组的匝间电压及层间电压。匝间电压值为et＝4.44Bmfs，其中，Bm为磁密的最大值，f为变压器的工作频率。S为设计变压器的铁心截面积。层间电压为额定电压除以层数即的层间电压值。通过并联若干个大小合适的压敏电阻，当牵引变压器原边绕组的电压超过额定电压时，压敏电阻会自动开启，进行分流，保护变压器绕组及绝缘，提高变压器的安全性和可靠性。
综上所述，本发明实施例所公开的牵引变压器过电压保护方法、过电压保护的牵引变压器，以及使用该种牵引变压器的机车，在变压器设计时，根据计算可以确定绕组不同位置间的电势差，在变压器绕组中分段并联几个不同值的压敏电阻。通过对牵引变压器高压绕组层间分段并联几个压敏电阻，压敏电路回路和高压绕组回路构成并联回路，当过电压时，压敏电阻回路导通，以达到对高压回路的实时保护功能。正常工作时，并联压敏电阻回路是断开状态，不工作，而变压器高压绕组正常工作。当处于过电压状态下时，绕组外侧并联的压敏电阻回路导通，变压器绕组处于短路状态。从而可实现对变压器绕组的实时保护，提高变压器的安全性可靠性。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种牵引变压器过电压保护方法，其特征在于，将原边绕组进行分段，并根据所述原边绕组不同位置间的电势差，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻。
2.根据权利要求1所述的牵引变压器过电压保护方法，其特征在于，将原边绕组进行分段包括，将所述原边绕组按偶数层进行分段。
3.根据权利要求1所述的牵引变压器过电压保护方法，其特征在于，将原边绕组进行分段为均匀分段或不均匀分段。
4.根据权利要求1所述的牵引变压器过电压保护方法，其特征在于，对每段原边绕组并联匹配的压敏电阻包括并联两个或两个以上压敏电阻。
5.根据权利要求1所述的牵引变压器过电压保护方法，其特征在于，将原边绕组进行分段包括：相邻的两层原边绕组作为一段原边绕组，以并联匹配的压敏电阻。
6.根据权利要求1所述的牵引变压器过电压保护方法，其特征在于，所述压敏电阻的值通过原边电压允许的最大值进行计算。
7.一种过电压保护牵引变压器，其特征在于，包括原边绕组，所述原边绕组包括串联的多段原边绕组，每段所述原边绕组均并联有匹配的压敏电阻。
8.根据权利要求7所述的过电压保护牵引变压器，其特征在于，所述原边绕组包括2N层线圈，所述2N层线圈每两层作为一个分段，形成N个分段原边绕组，将每个分段并联匹配的压敏电阻。
9.根据权利要求8所述的过电压保护牵引变压器，其特征在于，每段原边绕组匹配的压敏电阻的值等于原边电压允许的最大值除以N。
10.一种机车，其特征在于，包括权利要求7-9任意一项所述的过电压保护牵引变压器。
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