主變壓器及平波電抗器

1、主變壓器（又稱為牽引變壓器），是交-直流傳動(dòng)電力機(jī)車中的重要電器設(shè)備，用來(lái)將接觸網(wǎng)上取得的單相工頻交流25KV高壓電降為機(jī)車各電路所需的電壓。主變壓器的工作原理與普通單相降壓電力變壓器基本相同，但由于其工作條件特殊，特別是為了滿足機(jī)車調(diào)壓、整流電路的特殊要求，故在主變壓器的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)型式上均有自身的特點(diǎn)。平波電抗器是串接在電力機(jī)車主電路中的電感裝置，用來(lái)減小整流電路中的電流脈動(dòng)系數(shù)，以改善脈流牽引電動(dòng)機(jī)的換向條件。本章在討論主變壓器基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)產(chǎn)SS系列電力機(jī)車實(shí)際，介紹典型主變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，扼要說(shuō)明平波電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第一節(jié)概述一、主變壓器的特點(diǎn)主變壓器與電力機(jī)

2、車其他部件相比較，其特點(diǎn)大致可歸納為：（1）繞組多為滿足機(jī)車調(diào)壓及輔助設(shè)備用電的需要，主變壓器除同側(cè)高壓繞組外，二次側(cè)低壓繞組有：牽引繞組、輔助繞組、勵(lì)磁繞組及采暖繞組等多個(gè)繞組，有的繞組還有多個(gè)抽頭。為保證各繞組之間耦合程度適當(dāng)，有些繞組還需交叉布置，這就給繞組的繞制和裝配帶來(lái)一定的難度。（2）電壓波動(dòng)范圍大我國(guó)干線電氣化鐵道接觸網(wǎng)的額定電壓為（）KV，即允許電網(wǎng)電壓在 19-29KV范圍內(nèi)波動(dòng)，這就要求主變壓器的鐵心和繞組絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)留有足夠的裕量，磁路的磁通密度不能過(guò)高，以滿足高網(wǎng)壓下正常工作的要求。（3）負(fù)載變化大隨著機(jī)車運(yùn)行條件的變化，主變壓器的負(fù)載變化范圍很大，這就要求主變壓器應(yīng)

3、能承受較大的負(fù)載變化，并具有一定的過(guò)載能力，以保證機(jī)車可靠運(yùn)行。（4）耐振動(dòng)機(jī)車運(yùn)行中產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)將不可避免地傳給主變壓器，這就要求主變壓器各部件應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，所有連接緊固件應(yīng)有防松裝置。（5）對(duì)阻抗電壓要求高因主變壓器二次側(cè)繞組有較高的短路故障機(jī)率，故繞組抽頭間的阻抗電壓不能太小，以滿足機(jī)車對(duì)調(diào)壓整流電路和短路保護(hù)的要求。（6）重量輕，體積小，用銅多為滿足機(jī)車總體布置及減輕自重的需要，主變壓器與同容量的電力變壓器相比，應(yīng)具有較輕的重量和較小的體積。這就要求主變壓器在設(shè)計(jì)上采用鋼導(dǎo)線、高導(dǎo)磁率的冷軋電工鋼片，強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻；工藝上采用真空干燥、真空注油等措施，來(lái)減輕重量和縮小體積。

4、由于變壓器繞組多、容量大、故用鋼量特別多。通常，一般電力變壓器的銅重與鐵重之比為1：4左右；而主變壓器一般為1：2，有的甚至達(dá)到1：1。用鋼量多不但使主變壓器造價(jià)高，而且還使冷卻困難，冷卻器龐大，這不利于變壓器的輕量化。二、主變壓器的型號(hào)國(guó)產(chǎn)SS系列電力機(jī)車上使用TBQ系列主變壓器，其型號(hào)其意義為：“T”一“鐵”路機(jī)車用；“B”一“變”壓器；“Q”一“牽”引；數(shù)字為設(shè)計(jì)序號(hào)；“一”后為“容量（kV·A）/電壓等級(jí)（kV）”。例如 SS4改型電力機(jī)車主變壓器的型號(hào)為：TBQ84923/25型，即表示其容量為4923kV·A；電壓為25 kV。第二節(jié)主變壓器的基本結(jié)構(gòu)主變壓器由

5、器身、油箱、保護(hù)裝置、冷卻系統(tǒng)和出線裝置等部件組成。圖8-1所示為TBQ84923/25型主變壓器結(jié)構(gòu)圖。一、器身器身由鐵心、繞組（線圈）、器身絕緣和引線裝置等組成。1鐵心鐵心的作用是構(gòu)成變壓器的閉合磁路，同時(shí)也是支撐繞組及引線裝置的機(jī)械骨架。因此，要求鐵心必須具有良好的導(dǎo)磁性能和足夠的機(jī)械穩(wěn)定性。鐵心由心柱、鐵軛和夾緊裝置組成。其中，套裝繞組（線圈）的部分稱心柱；聯(lián)接心柱構(gòu)成閉合磁路的部分稱鐵軛；夾緊裝置用來(lái)夾緊心柱和鐵軛，以構(gòu)成堅(jiān)實(shí)的整體，并借以支撐和壓緊繞組，固定引線。為了減小鐵心中的磁滯和渦流損耗，心柱和鐵軛均采用高磁導(dǎo)率的冷軋電工鋼片疊裝而成。圖8-1 TBQ8型主變壓器總圖（單位：

6、mm）1-100蝶閥；2-波紋管；3-油流繼電器；4-BJL-25/300套管；5-信號(hào)溫度計(jì)；6-油樣活門；7-下油箱；8-出線裝置；9-吸濕器；10-上油箱；11-油位表；12-儲(chǔ)油柜；13-主變壓器銘牌；15-濾波電抗器銘牌；16-潛油泵；17-通風(fēng)機(jī)；18-冷卻柜；19-壓力釋放閥；20-50活門。主變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)型式有心式和殼式兩類。心式鐵心通常為垂直放置，圓筒形的高、低壓繞組同心地套裝在心柱上，使繞組包圍心柱見圖 7-2(a)。為充分利用繞組內(nèi)圓空間，心柱截面常為外接圓形的多級(jí)階梯形；為使磁通在鐵軛中分布均勻，鐵軛截面最好與心柱截面相同，但為了使夾緊裝置及絕緣零件等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，鐵軛

7、截面一般都采用矩形或倒多級(jí)梯形。心式鐵心結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并具有繞組裝配及絕緣處理比較容易，短路時(shí)繞組機(jī)械穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。國(guó)產(chǎn)TBQ系列主變壓器大多采用單相二柱式心式疊鐵心，如圖8-2所示。圖8-2 TBQ8型主變壓器的單相二柱式心式疊鐵心（單位：mm）殼式鐵心通常為臥放布置，它由電工鋼片疊成“日”字形，鐵心截面為矩形。高、低壓繞組交錯(cuò)疊裝在中間的一個(gè)心柱上，心柱通過(guò)旁軛構(gòu)成閉合磁路，使鐵心包圍繞組，見圖7-2(b)。這種結(jié)構(gòu)具有機(jī)械強(qiáng)度高，能采用適形油箱、阻抗電壓易滿足各種需求等優(yōu)點(diǎn)。但其制造復(fù)雜，鐵心用材較多，故實(shí)際應(yīng)用較少。目前在我國(guó)運(yùn)用的干線電力機(jī)車中，只有從法

8、國(guó)引進(jìn)的6G型電力機(jī)車及國(guó)產(chǎn)SS7型電力機(jī)車的主變壓器采用殼式鐵心。鐵心的心柱和鐵軛由剪切成條形的冷軋硅鋼片疊裝而成，因此在選擇鐵心疊積方式時(shí)，應(yīng)充分考慮冷軋電工鋼片的導(dǎo)磁性能具有方向性的特點(diǎn)，即順著材料軋制方向的導(dǎo)磁性能最好，而垂直于軋制方向的導(dǎo)磁性能顯著降低。為盡量避免磁通轉(zhuǎn)向時(shí)垂直于軋制方向，冷軋電工鋼片接縫宜采用45°斜接縫。但由于斜接縫疊片的剪切工藝裝備比較復(fù)雜，故TBQ系列主變壓器的鐵心均采用半直半斜接縫。即電工鋼片的4個(gè)接縫中，有二個(gè)是直接縫，有二個(gè)是斜接縫。這可顯著減小空載損耗和空載電流。在鐵心疊裝過(guò)程中，疊片應(yīng)按圖8-2中、兩種排列方式交錯(cuò)疊積，使疊裝后相鄰兩層的接

9、縫互相錯(cuò)開。為了提高工作效率通常對(duì)厚電工鋼片，采用每三片為一疊。由電工鋼片疊成的鐵心必須用夾緊裝置夾緊，使鐵心層間緊密，防止鐵心反復(fù)磁化時(shí)產(chǎn)生噪音，同時(shí)也使變壓器器身在運(yùn)輸和運(yùn)行中保持機(jī)械穩(wěn)定。心柱采用環(huán)氧玻璃纖維粘帶綁扎，綁扎后加熱固化。鐵軛的夾緊裝置由上、下兩組夾件、方鐵和鐵軛絕緣組成，夾件通過(guò)鐵軛兩邊的方鐵，借助穿心螺桿夾緊鐵軛。為減少夾件和鐵軛疊片中的渦流損耗，必須在夾件和鐵軛、鐵軛和方鐵之間墊以絕緣紙板做成的夾件絕緣。夾件絕緣還可形成油道，以冷卻鐵軛。為了防止變壓器運(yùn)行或試驗(yàn)時(shí)由于靜電感應(yīng)作用在鐵心或其他金屬構(gòu)件上產(chǎn)生懸浮電位，造成對(duì)地放電，鐵心及所有金屬構(gòu)件（除穿心螺桿外）都必須可

10、靠接地。由于鐵心疊片間的絕緣電阻較小，一片疊片接地即可認(rèn)為所有疊片已接地。TBQ系列主變壓鐵心的接地點(diǎn)設(shè)在高壓側(cè)上夾件處，上鐵軛與上夾件之間用導(dǎo)電片相連接，然后通過(guò)油箱蓋或拉板等經(jīng)油箱接地。應(yīng)當(dāng)注意的是：整個(gè)鐵心只允許有一點(diǎn)接地。如果有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上接地時(shí)，則接地點(diǎn)之間可能形成閉合回路，當(dāng)主磁通穿過(guò)此閉合回路時(shí)，就會(huì)在其中產(chǎn)生循環(huán)電流，造成鐵心局部過(guò)熱、鄰近的絕緣件碳化、變壓器油被分解等故障這是不允許的。2繞組繞組是主變壓器最關(guān)鍵的部件，為了保證變壓器安全可靠運(yùn)行，變壓器繞組必須具有足夠的電氣強(qiáng)度、耐熱強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度和良好的散熱條件，使變壓器既能在額定工作條件下長(zhǎng)期使用，又能經(jīng)受住過(guò)渡過(guò)程中（

11、如短路、雷擊、操作等）產(chǎn)生的過(guò)電壓、過(guò)電流以及相應(yīng)的電磁力作用，不致發(fā)生絕緣擊穿、過(guò)熱、變形或損壞。繞組是組成變壓器繞組的基本單元，單相心式變壓器的每個(gè)繞組都是由分別布置在兩個(gè)心柱上的兩個(gè)繞組并聯(lián)或串聯(lián)而成。繞組由紙包扁（圓）銅線和絕緣件組成，絕緣件構(gòu)成繞組的主絕緣的縱絕緣，使繞組固定在一定位置上，并形成冷卻油道。（1）繞組的結(jié)構(gòu)形式繞組的結(jié)構(gòu)形式分為同心式和交迭式兩種（見圖7-2）。同心式繞組是將變壓器的高、低壓繞組繞成直徑不同的圓筒形，套裝在同一個(gè)鐵心柱上。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便等特點(diǎn)，是最常用的一種繞組形式。按繞制方式不同，同心式繞組又分為圓筒式、螺旋式、連續(xù)式和糾結(jié)式等基本形式。交迭

12、式繞組都做成餅式繞組，高、低壓繞組互相交錯(cuò)疊放，易于構(gòu)成多條并聯(lián)支路，主要用于殼式變壓器和特種變壓器（如電焊、電爐變壓器）中。變壓器繞組根據(jù)容量大小、電壓高低和使用條件的不同，選用不同的結(jié)構(gòu)形式。主變壓器中常用的同心式繞組有以下幾種形式。圓筒式繞組圓筒式繞組又稱層式繞組，是同心式繞組中最簡(jiǎn)單的一種形式。通常用單根或幾根扁導(dǎo)線或圓導(dǎo)線繞制而成，同層線匝相互緊靠，沿繞組軸向排列，如圖8-3(a)所示。圓筒式繞組分為單層、雙層、多層3種。單層和雙層繞組一般用作低壓繞組。用16根導(dǎo)線直接在繞線?；蚪^緣紙筒上并連繞制；多層繞組用作高壓繞組，層間用電纜紙及絕緣撐條隔開，構(gòu)成軸向油道，以改善散熱條件。圓筒式

13、繞組繞制方便，但端部支撐的穩(wěn)定性較差。圖8-3 同心式繞組（a）圓筒式；（b）螺旋式；（c）連續(xù)式。1-絕緣端圈；2-絕緣紙筒；3-絕緣撐條；4-絕緣墊塊.螺旋式繞組螺旋式繞組通常由沿繞組幅向重疊排列的多根扁導(dǎo)線并繞而成，每一線餅只有一匝，整個(gè)繞組象螺紋一樣繞制下去，故稱為螺旋式。匝間墊有絕緣墊塊，形成徑向油道，固定在絕緣紙筒上的撐條間構(gòu)成軸向油道，如圖8-3(b)所示。螺旋式繞組按并列繞制的線圈數(shù)目的不同，又有單列、雙列和四列螺旋繞組之分。螺旋式繞組的機(jī)械強(qiáng)度高、冷卻條件好，并聯(lián)導(dǎo)線多，但匝數(shù)較少，常用作大電流的低壓繞組。螺旋式繞組由于并繞導(dǎo)線根數(shù)較多，內(nèi)層和外層導(dǎo)線所處的磁場(chǎng)位置不同，導(dǎo)線

14、長(zhǎng)度也不相等，故每根導(dǎo)線的阻抗不等，致使并聯(lián)導(dǎo)線中電流分布不均勻，繞組附加損耗增加而發(fā)熱加劇。為此，在繞制過(guò)程中并繞導(dǎo)線間必須進(jìn)行換位。圖8-4 并聯(lián)導(dǎo)線的換位示意圖并繞導(dǎo)線的換位方法有標(biāo)準(zhǔn)換位。特殊換位及均勻交叉換位等幾種，如圖8-4所示。所謂“標(biāo)準(zhǔn)換位”就是通過(guò)換位把并繞導(dǎo)線的位置完全對(duì)稱互換，如圖8-5(a)所示?！疤厥鈸Q位”則是把并繞導(dǎo)線等分成兩組（或四組），把兩組（或四組）導(dǎo)線間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)換位，而每組內(nèi)導(dǎo)線相互位置不變，如圖8-5(b)、(d)所示，“均勻交叉換位”通常用于雙螺旋式繞組，它在并列的兩列螺旋繞組之間進(jìn)行，在每個(gè)換位處，將第一列螺旋的最上面一根導(dǎo)線移至第二列螺旋的最上面；同

15、時(shí)將第二列螺旋的最下面一根導(dǎo)線移至第一列螺旋的最下面（上、下?lián)Q位成交叉狀），如圖8-5(e)所示。這種換位方法的換位數(shù)等于兩列螺旋并繞導(dǎo)線總數(shù)，換位位置均勻分布在繞組的不同位置上，通過(guò)全部換位依次將一列螺旋的導(dǎo)線換到另一列螺旋上，最后回到原來(lái)的位置。對(duì)于四螺旋式繞組可將相鄰的兩列螺旋看成一組雙螺旋繞組，這樣四螺旋繞組就可分成兩組雙螺旋繞組分別進(jìn)行均勻交叉換位。圖8-5 并繞導(dǎo)線的換位(a)標(biāo)準(zhǔn)換位；(b)2組特殊換位；(c)2組標(biāo)準(zhǔn)換位；(d)4組特殊換位；(e)均勻交叉換位。連續(xù)式繞組連續(xù)式繞組是由單根或多根（一般不超過(guò)4根）并聯(lián)扁導(dǎo)線先沿繞組徑向串聯(lián)繞制數(shù)匝，構(gòu)成一個(gè)線段（又稱線餅），然后

16、采用特殊的“翻線法”使繞制連續(xù)過(guò)渡到下一個(gè)線段，用這種方法繞制的若干個(gè)串聯(lián)線段就成了連續(xù)式繞組，如圖8-3(c)所示，相鄰線段之間用絕緣墊塊隔開，形成徑向油道，撐條之間形成軸向油道。連續(xù)式繞組的繞制技術(shù)要求較高，且費(fèi)工時(shí)，但它的機(jī)械強(qiáng)度高，冷卻條件好，能在較大范圍內(nèi)適應(yīng)容量和電壓的要求，一般用于大容量變壓器中作高壓或中壓繞組。雙餅式繞組雙餅式繞組的繞制方法與連續(xù)式繞組基本相似，它是以兩個(gè)連續(xù)式線段為一組，組成一個(gè)雙餅。各雙餅繞組在套裝到心柱上后，再根據(jù)需要把它們之間并聯(lián)或串聯(lián)焊接起來(lái)。因此，采用雙餅式繞組可使繞組具有較多的抽頭，一般用作特種變壓器及殼式變壓器的繞組。繞組繞制完成后，需進(jìn)行干燥、

17、調(diào)整高度、整形壓緊、出頭包扎、浸漬絕緣漆等處理，以提高繞組的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度，防止繞組在各工序傳遞過(guò)程中吸潮。（2）繞組的繞向繞組的線匝環(huán)繞方向稱為繞向，繞組的繞向分為左繞向和右繞向兩種，左繞向：指從起繞頭由上往下看，若線匝環(huán)繞方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，則為左繞向，如圖8-6（a）所示。圖8-6 繞組的繞向（a）左繞向；（b）右繞向右繞向：指從起繞頭由上往下看，若線匝環(huán)繞方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍瑒t為右繞向，如圖8-6（b）所示。判別繞組的繞向非常重要，繞組繞向不同，則繞組的極性也不相同，如果繞組繞向判別錯(cuò)誤，那么繞組經(jīng)過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)之后，繞組間預(yù)期的電勢(shì)極性關(guān)系必然也是錯(cuò)誤的，不是電壓輸出不正確，就是繞組因

18、短路而燒損。（3）繞組的排列繞組排列方式主要應(yīng)從阻抗電壓大小、出線方便程度及絕緣結(jié)構(gòu)的合理性等方面綜合考慮。對(duì)于同心式排列的三繞組變壓器，一般將低壓繞組靠近鐵心柱布置，因它與鐵心所需的絕緣距離較小，有利于縮小繞組尺寸；帶有較多抽頭的低壓繞組布置在最外面，便于抽頭的引出和連接；高壓繞組位于兩個(gè)低壓繞組之間，形成低一高一低排列方式，以減少阻抗電壓。圖8-7所示為TBQ84923/25型主變壓器的繞組布置和絕緣結(jié)構(gòu)示意圖。3、器身絕緣和引線裝置油浸式變壓器的內(nèi)部絕緣分為主絕緣和縱絕緣兩類，主絕緣是指繞組（或引線）對(duì)地及對(duì)其他繞組（或引線）之間的絕緣；縱絕緣則指同一繞組不同部位之間的絕緣。絕緣結(jié)構(gòu)尺寸

19、，特別是主絕緣尺寸將直接影響變壓器的重量和外形尺寸，以及阻抗電壓、損耗等性能數(shù)據(jù)。對(duì)于同心式繞組的主絕緣廣泛采用油隔板絕緣結(jié)構(gòu)，TBQ系列主變壓器的繞組與心柱、不同繞組之間的隔板為45mm厚的酚醛紙筒，繞組均勻繞在酚醛紙筒上，并且繞組與油箱、鐵心以及不同繞組之間必須有足夠的絕緣距離（油隙）。繞組不同部位間的縱絕緣為由墊塊、撐條構(gòu)成的軸向、徑向油道組成。主變壓器的器身絕緣結(jié)構(gòu)除了要保證足夠的絕緣強(qiáng)度外，還應(yīng)滿足繞組散熱的要求。為此器身裝配時(shí)，必須保證套裝時(shí)3個(gè)繞組必須同心，高度一致，墊塊要上下對(duì)齊，保證油路通暢。并且，套裝最外層低壓繞組前，必須先放好隔板組，讓外層繞組壓住隔板。隔板組的作用是讓冷

20、卻油沿繞組之間和繞組與心柱之間的油道流動(dòng)，以利繞組和鐵心的散熱。應(yīng)當(dāng)指出，變壓器的內(nèi)部絕緣強(qiáng)度在很大程度上與器身的工藝處理有關(guān)，例如：固體絕緣材料被油浸透的程度；絕緣干燥程度；絕緣結(jié)構(gòu)中存在空氣的多少；器身的清潔度以及變壓器油的凈化脫氣程度等。因此，主變壓器的器身在組裝完成后，應(yīng)進(jìn)行真空干燥處理。器身進(jìn)油箱前要用干凈的變壓器油沖洗干凈。繞組引線均用裸銅排制成，引線與繞組出頭的焊接采用電阻焊接。由于鋼是加速變壓器油氧化的催化劑，故引線表面要覆蓋一層絕緣漆作保護(hù)層。所有繞組引線均通過(guò)引線支架固定在器身上。圖8-7 TBQ84923/25型主變壓器的繞組布置和絕緣結(jié)構(gòu)1-壓板；2-上鐵軛絕緣；3-牽

21、引繞組DY2；4-高壓繞組GY1；5-牽引繞組DY3、勵(lì)磁繞組DY5；6-輔助繞組DY4；7-下鐵軛墊塊；8-隔板組；9-下鐵軛墊塊。二、油箱油箱是油浸式主變壓器的外殼，變壓器的器身就放在充滿變壓器油的油箱內(nèi)。對(duì)油箱的基本要求是：（1）在保證內(nèi)部必要的絕緣距離條件下，盡可能減小體積，以節(jié)約用油；（2）應(yīng)具有必要的真空強(qiáng)度，以便在檢修時(shí)能利用油箱進(jìn)行真空干燥；（3）油箱外部各種附件的布置應(yīng)便于安裝和維護(hù)。變壓器的器身放在充滿變壓器油的油箱中。由于主變壓器與平波電抗器共用油箱，下油箱形狀呈凸字形，大腔用于安裝主變壓器的器身，小腔用于安裝平波電抗器。兩腔之間設(shè)置一塊鋁板，用以隔磁。下油箱由鋼板焊接而

22、成。在油箱壁上焊有吊攀，用以起吊整臺(tái)變壓器，油箱壁上焊有安裝板，安裝板上有安裝孔，用螺栓通過(guò)橡膠墊把變壓器固定在車體上。箱壁四周焊有一些加強(qiáng)筋板。箱壁上裝有壓力釋放閥，以便迅速排出箱內(nèi)過(guò)高的壓力。另外，在箱壁上還開有冷卻系統(tǒng)的進(jìn)出口管道，油冷卻器就安裝或固定在箱壁上。油箱上裝有油管，用于接通油路。在油箱壁的下部裝有50活門和一個(gè)油樣活門，50活門用于注油、濾油和放油；油樣活門用于取油樣，以對(duì)變壓器油進(jìn)行化驗(yàn)。油箱壁上裝有壓力釋放閥。箱底的鋼板上設(shè)置多個(gè)定位釘，以對(duì)變壓器、平波電抗器定位。箱底上設(shè)有放油塞，用于放凈箱底殘存的變壓器油。箱壁多處開有長(zhǎng)方形孔，上部的方孔是安裝出線裝置用的，下部的方孔

23、是作為手孔用的，用于平波電抗器的底部安裝。上油箱的上部有箱沿，用以安裝儲(chǔ)油柜。在上油箱安裝有信號(hào)溫度計(jì)。箱蓋上還裝有各繞組引線用的各種絕緣套管，其中，牽引繞組的引線套管中通過(guò)的電流高達(dá)3000A左右。由于大電流穿過(guò)箱蓋時(shí)，在套管安裝孔周圍會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的交變磁通，從而在周圍鋼板內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)大的渦流，引起局部過(guò)熱，因此在套管安裝孔周圍必須采取隔磁措施。TBQ系列主變壓器的箱蓋上套管孔旁邊均開槽，并嵌焊不銹鋼板1Cr18Ni19，如圖8-8所示，這種不銹鋼是低導(dǎo)磁材料，可使箱蓋上的交變磁通顯著減少，避免出現(xiàn)局部過(guò)熱。圖8-8 套管安裝處隔磁方式1-箱蓋板；2-非導(dǎo)磁鋼板1Cr18Ni19；3-非導(dǎo)磁墊塊

24、1Cr18Ni19。三、保護(hù)裝置變壓器油是從石油中提煉出來(lái)的優(yōu)質(zhì)礦物油。在油浸式變壓器中，變壓器油既是一種絕緣介質(zhì)，又是一種冷卻介質(zhì)。因此，對(duì)變壓器油的要求是：介質(zhì)絕緣強(qiáng)度高、粘度低、網(wǎng)點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低、酸值低、灰粉等雜質(zhì)及水分少。變壓器油中只要含少量水分和雜質(zhì)就會(huì)使絕緣強(qiáng)度大為降低（含 0.004%水分時(shí)，絕緣強(qiáng)度降低約50%）。此外，變壓器油在較高溫度下長(zhǎng)期與空氣中的氧接觸時(shí)會(huì)逐漸老化，在油中生成不傳熱的懸浮物，堵塞油道，并使酸值增加，絕緣強(qiáng)度降低，這對(duì)變壓器的安全運(yùn)行是十分不利的。為了減緩變壓器油受潮或老化的程度，使油能較長(zhǎng)久地保持良好狀態(tài)，在TQ系列主變壓器上專門設(shè)置了下列幾種保護(hù)裝置：

25、1儲(chǔ)油柜（油枕）儲(chǔ)油柜安裝在箱蓋的上方。主變壓器的儲(chǔ)油柜的容量應(yīng)能滿足在高溫(+40)并在變壓器持續(xù)運(yùn)行時(shí)，油不溢出儲(chǔ)油柜；在低溫（-25）且變壓器不工作時(shí)，儲(chǔ)油柜中應(yīng)有油。2油位表儲(chǔ)油柜側(cè)壁設(shè)有玻璃管油位表，玻璃管中有一個(gè)空心紅色玻璃球，用于指示油位。油位表旁標(biāo)有環(huán)境溫度，分別為+40、+20、-30時(shí)，且變壓器為工作時(shí)儲(chǔ)油柜內(nèi)變壓器油應(yīng)具有的油位刻度。3吸濕器TBQ系列主變壓器均采用吊式吸濕器，其主體為一玻璃管，內(nèi)盛1.5 kg用氯化鈷浸漬過(guò)的變色硅膠作為吸濕劑，其下部罩內(nèi)有變壓器油作空氣雜質(zhì)過(guò)濾劑?？諝饨?jīng)罩與座之間的間隙進(jìn)出，使空氣干凈。變色硅膠在干燥時(shí)呈蘭色，吸收潮氣后呈粉紅色。當(dāng)玻璃

26、管內(nèi)有2/3的硅膠呈粉紅色時(shí)，硅膠就應(yīng)進(jìn)行干燥處理或更換。為了保證變壓器油的質(zhì)量，除設(shè)置上述油保護(hù)裝置外，還必須注意：不同產(chǎn)地或不同牌號(hào)的變壓器油通常不能混用，這是因?yàn)樽儔浩饔偷呐铺?hào)是以凝固點(diǎn)的溫度值命名的，變壓器油分10#、25#、45#，它們的凝固點(diǎn)分別為-10、-25、-45。不同牌號(hào)的變壓器油混用后，對(duì)油的粘度、閃點(diǎn)、凝固點(diǎn)等都有一定影響，會(huì)加速油的老化。但在實(shí)際使用中又經(jīng)常遇到變壓器油的混用問(wèn)題，其一般原則是：對(duì)不同來(lái)源的新油混合使用時(shí)，首先必須測(cè)量油的凝固點(diǎn)，若相近方可混合使用。對(duì)運(yùn)行中的主變壓器需要加油時(shí)，應(yīng)根據(jù)加入量，按比例抽取混合油進(jìn)行油樣分析試驗(yàn)，以確定可否混用。，4信號(hào)溫

27、度計(jì)信號(hào)溫度計(jì)用來(lái)測(cè)量和監(jiān)視主變壓器上層油溫。TBQ系列主變壓器上均裝有WTZ-288型信號(hào)溫度計(jì)，它由測(cè)溫筒（溫包）、金屬毛細(xì)管、彈簧管、刻度盤、指針及接觸系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)密封系統(tǒng)，如圖 8-9所示。圖 8-9 WTZ-288型信號(hào)溫度計(jì)1-測(cè)溫筒；2-毛細(xì)管；3-刻度盤；4-支架；5-拉桿；6-扇形齒輪；7-小齒輪；8-游絲；9-彈簧管。在密閉系統(tǒng)中充以氯甲烷或丙酮乙醚液體。測(cè)溫筒安裝在箱蓋上的度計(jì)座內(nèi)。當(dāng)變壓器上層油溫升高時(shí)，測(cè)溫筒內(nèi)液體溫度也隨之升高而氣化、體積膨脹，壓力增加，并沿著金屬毛細(xì)管傳到壓力計(jì)中，使彈簧管受壓變形，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，指示出上層油溫?cái)?shù)值。該溫度計(jì)還有電接點(diǎn)

28、，刻度盤上電接點(diǎn)的限值指針可用專用鑰匙將指針定在所需的溫度刻度上，當(dāng)帶有動(dòng)觸點(diǎn)的溫度計(jì)指針隨油溫的升高，達(dá)到限值指針位置時(shí)，接點(diǎn)接通電路、發(fā)出警告信號(hào)。5油流繼電器油流繼電器用來(lái)監(jiān)視變壓器油循環(huán)狀態(tài)是否正常。圖8-10所示為YJ-100-A型油流繼電器原理示意圖。當(dāng)油流正常時(shí)，變壓器油進(jìn)入探頭，靠油的流動(dòng)壓力作用于微動(dòng)開關(guān)，推動(dòng)觸頭使常閉觸頭打開，給出一個(gè)油流正常的信號(hào)，同時(shí)指針偏轉(zhuǎn)55°，顯示正常。圖8-10 YJ-100-A型油流繼電器原理示意圖圖8-11 YSF-70/25J型壓力釋放閥1-動(dòng)板；2-油聯(lián)管；3-密封環(huán)；4、5-磁鋼； 1-防雨帽；2-調(diào)壓螺母；3-上罩；4-內(nèi)

29、、外彈簧；5-標(biāo)志桿；6-電氣部分；7-指針；8-壁。 6-閥蓋；7-上封環(huán)；8-側(cè)封環(huán)；9-閥座；10-下封環(huán)。6壓力釋放閥壓力釋放閥裝在油箱壁上。變壓器在運(yùn)行中，因外電路或變壓器內(nèi)部有故障，出現(xiàn)很大的短路電流時(shí)，過(guò)高的熱量使變壓器油迅速氣化，變壓器內(nèi)部壓力升高。在壓力升高到 70kP時(shí)，壓力釋放閥口在2ms內(nèi)迅速打開，排出的氣體和油流沿管路排到車下。當(dāng)恢復(fù)正常時(shí)，閥口關(guān)閉。圖8-11所示為YSF-70/25J型壓力釋放閥。四、冷卻系統(tǒng)主變壓器運(yùn)行中產(chǎn)生的所有損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽垢鞑考臏囟壬?，?dāng)主變壓器溫升超過(guò)規(guī)定的限值，將使絕緣損壞，直接影響主變壓器的使用壽命（2030年）。因此，主變

30、壓器必須具有相應(yīng)的散熱能力。圖 8-12 冷卻系統(tǒng)示意圖1-主變壓器器身；2-下油箱；3-上油箱；4-濾波電抗器；5-儲(chǔ)油柜；6-潛油泵；7-100蝶閥；8-油流繼電器；9-通風(fēng)機(jī)；10-冷卻柜；11-平波電抗器。TBQ系列主變壓器在保證內(nèi)部散熱能力良好的同時(shí)，其外部冷卻采用了強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)分油路和風(fēng)路兩部分，圖 8-12所示為 TBQ84923/25型主變壓器冷卻系統(tǒng)示意圖。冷卻系統(tǒng)的油路為：熱油從油箱上部出油口抽出進(jìn)人潛油泵的進(jìn)油口，經(jīng)冷卻器冷卻后，打人油箱底部。冷油先冷卻主變壓器的鐵心、繞組，然后冷卻平波電抗器的繞組、鐵心。此后冷油進(jìn)人上油箱，再冷卻4臺(tái)濾波電抗器后

31、進(jìn)人潛油泵的進(jìn)油口，反復(fù)循環(huán)。在平波電抗器腔內(nèi)，設(shè)置多處隔板，使油流按圖示路徑流動(dòng)，此方式即為強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)方式。在鋁冷卻器進(jìn)、出油口及潛油泵進(jìn)口皆裝有由不銹鋼制成的波紋管。五、出線裝置主變壓器各繞組的引線從油箱內(nèi)引至油箱外時(shí)，必須采用出線裝置，以便使帶電的導(dǎo)線與接地的油箱絕緣。TBQ系列主變壓器的出線裝置多數(shù)采用復(fù)合瓷絕緣套管，常用的絕緣套管如圖8-13所示的4種。絕緣套管型號(hào)中符號(hào)的意義是：B一變壓器用；F復(fù)合瓷絕緣式；L一穿纜式；J一加強(qiáng)絕緣；橫線后面的分子表示額定電壓值（單位：kV）；分母表示額定電流（單位：A）。圖8-13 絕緣瓷套管(a)BLJ-25/300型穿纜式套管；(b)BF

32、-1/300和BF-1/600型套管；(c)BF-1/800型套管；(d)BF-6/2000型套管和BF-6/300型套管。1-接線頭；2-圓螺母；3-襯墊；4-磁蓋；5-封環(huán)；6-上磁套；7-密封墊圈；8-紙墊圈；9-下磁套；10-導(dǎo)電桿；11-紙墊圈；12-磁套；13-襯墊；14-壓釘；15-電纜；16-放氣塞。絕緣套管的結(jié)構(gòu)取決于電壓等級(jí)和額定電流的大小。TBQ系列主變壓器的高壓繞組A端子常采用圖8-13(a)所示的25kV級(jí)的穿纜式套管。該套管裝在箱蓋的升高座上，為了排除油箱中集存的空氣，設(shè)有專門的放氣塞；牽引繞組端子常采用圖8-13(b)所示的6kV級(jí)絕緣套管；其余的繞組端子則采用圖

33、8-13(b)、(c)所示的1kV級(jí)絕緣套管。第三節(jié)典型主變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)TBQ系列主變壓器為國(guó)產(chǎn)SS系列電力機(jī)車配套的主變壓器，由于各型機(jī)車的功率、調(diào)壓方式及總體布置的不同，各型主變壓器的具體結(jié)構(gòu)型式、技術(shù)數(shù)據(jù)也有所不同。特別是為適應(yīng)不同的機(jī)車調(diào)壓電路的需要，主變壓器的繞組結(jié)構(gòu)、布置及連接方式會(huì)有較大的差別。一、TBQ84923/25型主變壓器TBQ84923/25型（簡(jiǎn)稱TBQ8型）主變壓器是用于SS4改型電力機(jī)車上的主變壓器，其外形結(jié)構(gòu)如圖8-1所示，主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表8-1。TBQ8型主變壓器各主要部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：1鐵心鐵心為單相二柱式疊鐵心（見圖 8-2），采用厚 DQ151-35

34、晶粒取向冷軋電工鋼片疊裝而成，由于該電工鋼片表面覆有一層薄的氧化膜，有一定的絕緣作用，所以表面不涂漆。電工鋼片的疊積按圖8-2中、方式交替進(jìn)行。心柱截面為10級(jí)階梯形。心柱采用環(huán)氧玻璃粘帶綁扎，每柱7道，為使接縫處平整，降低鐵心噪音，在心柱最外級(jí)有4塊6 mm厚的環(huán)氧玻璃布板做成的撐條；上、下鐵軛采用夾件夾緊。2繞組TBQ8型主變壓器的繞組有：高壓繞組、牽引繞組、輔助繞組和勵(lì)磁繞組等4種，如圖8-14所示。圖8-14 TBQ84923/25主變壓器電氣原理圖高壓繞組由布置在兩個(gè)心柱（靠近高壓繞組端的稱為A柱，另一個(gè)稱為X柱）上的兩個(gè)連續(xù)式繞組并聯(lián)而成。高壓繞組總匝數(shù)為 1438匝，其中 A柱繞

35、組為左繞向，X柱繞組為右繞向，兩柱繞組并聯(lián)，引線端子號(hào)為 A、X，額定電壓為25kV。由于SS4改型電力機(jī)車主電路采用不等分三段橋，牽引繞組分為與之對(duì)應(yīng)的二部分。一部分用于大橋，其電壓為牽引回路額定電壓的1/2。另一部分帶中點(diǎn)抽頭，其總電壓也等于牽引回路額定電壓的1/2。前者位于高壓繞組的右側(cè)，后者位于高壓繞組的左側(cè)。這樣，從鐵心柱開始，最靠近鐵心柱的是輔助繞組DY4，其外側(cè)是用于小橋的帶中點(diǎn)抽頭的牽引繞組DY2，再往外是高壓繞組GY1，最外側(cè)是用于大橋的牽引繞組DY3，用于勵(lì)磁的勵(lì)磁繞組DY5位于 DY3的中部。牽引繞組DY2的匝數(shù)為20+20=40匝（有中間抽頭），牽引繞組DY3的匝數(shù)也等

36、于40匝（無(wú)中間抽頭），DY2的電壓為695.4 V，DY3的電壓也等于。牽引繞組DY2繞成雙螺旋式。這是因?yàn)樗糜谛虻膸е悬c(diǎn)抽頭的緣故。主變壓器有兩個(gè)牽引繞組DY2，它們分別布置在二個(gè)心柱（A柱，X柱）上，相互在電氣上不連接。每列螺旋由8根導(dǎo)線并繞。每列螺旋在繞組高度的1/2處分別進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)換位，在1/4處及3/4處分別進(jìn)行特殊換位。位于最外側(cè)的牽引繞組 DY3繞成單螺旋。主變壓器有兩個(gè)牽弓繞繞組 DY3，分別繞在二個(gè)心柱上，相互在電氣上不連接。牽引繞組DY3被勵(lì)磁繞組隔開成上、下兩部分，每部分皆進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)換位和二次特殊換位。這樣，在A心柱和X心柱上各有一個(gè)高壓繞組GY1，一個(gè)牽引繞組

37、DY2及一個(gè)牽引繞組DY3。在電氣上，除高壓繞組是并聯(lián)外，其他牽引繞組皆不并聯(lián)，不串聯(lián)，而分別向二個(gè)轉(zhuǎn)向架的牽引電機(jī)供電。兩個(gè)心柱上的牽引繞組之間耦合很松，彼此相互影響很小。這就允許它們通過(guò)的電流有較大的差異。此性能可用于軸重電氣補(bǔ)償。例如，當(dāng)機(jī)車牽引時(shí)，需后軸加載（加電流），前軸減載（減電流）時(shí)，變壓器仍能正常工作。這種結(jié)構(gòu)，變壓器行業(yè)稱之為徑向分裂，這樣的變壓器也可被稱為分裂變壓器。緊靠鐵心柱的輔助繞組DY4由6根導(dǎo)線并繞成單層圓筒式。主變壓器有兩個(gè)輔助繞組DY4，每心柱一個(gè)，相互串聯(lián)。輔助繞組共有23匝，在13匝處有抽頭。額定電壓為，抽頭電壓為226V。在牽引繞組DY3的中部有勵(lì)磁繞組D

38、Y5。主變壓器有兩個(gè)勵(lì)磁繞組DY5，它們相互串聯(lián)。勵(lì)磁繞組繞成雙餅式，由4根導(dǎo)線并繞而成。 3油箱 TBQ8型主變壓器的油箱見圖 8-9。箱底用10mm厚鋼板制成，上面焊有用來(lái)限制器身移動(dòng)的4個(gè)定位釘，并設(shè)有放油塞。箱壁長(zhǎng)邊用 8mm、短邊用6mm厚鋼板焊接而成，為防止變形，四周焊有一些加強(qiáng)筋板。箱壁上焊有吊攀、冷卻器安裝座、50活門、油樣活門及接地螺栓等附件；箱壁兩側(cè)焊有兩塊 14mm厚的安裝板，安裝板上共有 16個(gè)長(zhǎng)孔，用M24的螺栓把變壓器固定在車體上。箱壁上開有多處用于安裝出線裝置和作為手孔的長(zhǎng)方形孔。上油箱由鋼板制成，其內(nèi)腔用作安裝4臺(tái)濾波電抗器。上油箱和下油箱的箱沿間墊有直徑為20

39、mm的耐油圓橡膠密封圈，四周用 73個(gè) M16螺栓緊固，以防漏油。上油箱上安裝有儲(chǔ)油柜和1個(gè)WTZ288型信號(hào)溫度計(jì)。4冷卻系統(tǒng)TBQ8型主變壓器采用獨(dú)立的強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷卻系統(tǒng)（見圖8-12）。系統(tǒng)中設(shè)置有STD-1型鋁冷卻器，為全鋁合金板翅式結(jié)構(gòu)，經(jīng)硬釬焊的冷卻器心剛度高，強(qiáng)度好，能承受700kPa的壓力。5保護(hù)裝置主變壓器油箱內(nèi)充滿國(guó)產(chǎn)25變壓器油。為了防止變壓器油迅速老化和受潮，專門設(shè)置了儲(chǔ)油柜、吸濕器、凈油器等保護(hù)裝置。 6出線裝置（套管）TBQ8型主變壓器的出線裝置采用兩種套管：A-BJL-25/300型一個(gè)；X-BF-1/300，一個(gè)。以上兩種套管，是以電瓷件為絕緣件的。此外，

40、TBQ8型主變壓器還采用多種以膠木板為絕緣件的出線裝置。以接線頭個(gè)數(shù)區(qū)分，可分為二聯(lián)、三聯(lián)、四聯(lián)、五聯(lián)等。二、TBQ9-5816/25型主變壓器TBQ9-5816/25型（簡(jiǎn)稱TBQ9型）主變壓器是用于SS8型電力機(jī)車上的主變壓器。該主變壓器是一體化變壓器，除主變壓器外，還有平波電抗器，它們裝在一個(gè)油箱里，共用一個(gè)冷卻系統(tǒng)。TBQ9型主變壓器屬分裂變壓器（徑向分裂），接線原理圖如圖8-15所示。圖8-15 TBQ9-5816/25型主變壓器接線原理圖TBQ9型主變壓器由下油箱、上油箱、器身、油保護(hù)裝置、冷卻系統(tǒng)及其他附屬裝置等組成。其中，器身由鐵心、繞組、絕緣件組成。油保護(hù)裝置由儲(chǔ)油柜、油位表

41、、吸濕器、信號(hào)溫度計(jì)、油流繼電器、壓力釋放閥等組成。下油箱的左部放置變壓器器身，右部放置平波電抗器。儲(chǔ)油柜安裝在上油箱的上方。高壓繞組的高壓端子（A）及采暖繞組的4個(gè)端子(7，x7，a8，x8)安裝在上油箱上，其余端子都安裝在下油箱的油箱壁上。在油箱的右側(cè)有通風(fēng)機(jī)、冷卻柜等。1鐵心主變壓器的鐵心為心式結(jié)構(gòu)。采用性能優(yōu)良的冷軋電工鋼片，牌號(hào)為DQI51-35。心柱截面采用11級(jí)階梯狀斷面，鐵扼采用“T”形斷面（可縮小高度）。鐵心用夾件夾緊，夾件與電工鋼片之間有夾件油道，以作絕緣和冷卻油流路徑。由于采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻方式，下夾件除用作夾緊鐵心外，還具有集油箱的功能。從油冷卻器出來(lái)的油（已被冷卻

42、）通過(guò)油管進(jìn)人下夾件匯合，然后流向繞組。2繞組TBQ9型主變壓器有高壓繞組、牽引繞組、輔助繞組、勵(lì)磁繞組和采暖繞組等5種繞組。由于SS8型電力機(jī)車主電路采用不等分三段橋，牽引繞組分成二部分：一部分用于大橋，其電壓為牽引回路額定電壓的1/2，另一部分帶中點(diǎn)抽頭其總電壓也等于牽引回路額定電壓的1/2。前者位于高壓繞組的左側(cè)，后者位于高壓繞組的右側(cè)，繞組排列如圖8-16所示。圖8-16 BQ9型主變壓器繞組排列圖1-高壓繞組；2-牽引繞組（大橋用）；3-牽引繞組（小橋用）；4-輔助繞組；5-勵(lì)磁繞組；6-采暖繞組。由圖8-16可見，在X柱，最靠近鐵心的是勵(lì)磁繞組5，其外惻是牽引繞組2（大橋用）和高壓

43、繞組1，最外側(cè)是牽引繞組3（小橋用）、輔助繞組4、采暖繞組6。高壓繞組GY1繞成連續(xù)式。主變壓器有2個(gè)高壓繞組，分別布置在A柱和X柱上，2個(gè)高壓繞組并聯(lián)。高壓繞組由單根導(dǎo)線繞成，匝數(shù)為1092，額定電壓為25kV。牽引繞組DY2（大橋用）繞成雙螺旋式，各用6根導(dǎo)線疊繞。兩列螺旋并聯(lián)，共30匝，總電壓為。每列螺旋的換位均采用一次標(biāo)準(zhǔn)換位，兩次特殊換位。主變壓器有兩個(gè)牽引繞組DY2，分別布置在X柱和A柱上，兩者之間在電氣上是不聯(lián)接的。牽引繞組DY3（小橋用）繞成雙餅式，該繞組也是30匝，總電壓也為。但在15匝處有抽頭，抽頭電壓為。兩個(gè)牽引繞組 DY3分別布置在 X柱和A柱上，兩者之間在電氣上是不聯(lián)

44、接的。輔助繞組DY4繞在牽引繞組DY3的上部和下部，為雙餅式繞組，兩柱串聯(lián)。總匝數(shù)17匝，電壓為 387V，在 10匝處有抽頭，抽頭電壓為229V。采暖繞組DY6繞在牽引繞組DY3的上部、中部和下部，亦為餅式繞組。匝數(shù)為66匝，電壓為1511V。變壓器有兩個(gè)采暖繞組，分別布置在X柱和A柱上。這兩個(gè)采暖繞組之間在電氣上是不聯(lián)接的。勵(lì)磁繞組DY5安裝在 X柱上（A柱無(wú)）。為單層圓筒式繞組。繞4匝，電壓為。3油箱TBQ9型主變壓器的油箱結(jié)構(gòu)與 TBQ8型基本相同，不同點(diǎn)在于：油箱壁上所焊兩塊安裝板為 12mm厚，其上共有 18個(gè)長(zhǎng)孔，用 M24的螺栓和橡膠墊把變壓器固定在車體上。在油箱壁的下部裝有5

45、0活門和油樣活門。油箱壁的上部裝有壓力釋放閥。箱底的鋼板上設(shè)置多個(gè)定位釘，以作變壓器器身、平波電抗器定位用。箱底上設(shè)有放油塞。箱壁多處開有長(zhǎng)方形孔用以安裝出線裝置和固定主變壓器器身及平波電抗器下部。油箱壁厚度為6mm。上油箱采用鋼板焊接而成。高壓繞組的高壓端子（A）及采暖繞組端子(a7，x7，a8，x8)安裝在上油箱的箱蓋板上。上油箱與下油箱的箱沿間有直徑為 20mm的耐油橡膠密封圈。上油箱上有兩個(gè)支架、用以安裝儲(chǔ)油柜。潛油泵亦安裝在上油箱上。4油保護(hù)裝置TBQ9型主變壓器設(shè)有儲(chǔ)油柜、油位表、硅膠吸濕器、WTZ-288型信號(hào)溫度計(jì)、YJ-100-A型油流繼電器、YSF-70/25J型壓力釋放閥

46、，與TBQ8型相同。5冷卻系統(tǒng)TBQ9型主變壓器冷卻系統(tǒng)如圖8-17所示。（1）油路熱油由油箱頂部（平波電抗器上方）被抽出，進(jìn)人潛油泵7的進(jìn)油口。經(jīng)潛油泵加壓后，通過(guò)油流繼電器8進(jìn)人冷卻柜9，熱油在冷卻柜內(nèi)被吹風(fēng)冷卻；從冷卻相出來(lái)的冷油沿油道進(jìn)人主變壓器下部的集油箱，冷卻主變壓器的鐵心、繞組；此后，油流順著油道進(jìn)人平波電抗器1，最后油流回到油箱的頂部，如此循環(huán)。圖8-17 TBQ9型主變壓器的冷卻系統(tǒng)示意圖1- 平波電抗器；2-下油箱；3-主變壓器器身；4-屏幕板；5-油道隔板；2- 6-蝶閥；7-潛油泵；8-油流繼電器；9-冷卻柜；10-過(guò)渡風(fēng)道；11-通風(fēng)機(jī)。（2）風(fēng)路冷風(fēng)從車體內(nèi)吸入，經(jīng)

47、過(guò)通風(fēng)機(jī)進(jìn)人冷卻柜；在冷卻柜內(nèi)的鋁冷卻器中，冷風(fēng)和熱變壓器油進(jìn)行熱交換，熱油被冷卻后再進(jìn)人油箱冷卻繞組和鐵心，而冷風(fēng)則被加熱，向下排向大氣。與SS4改型電力機(jī)車所使用的STD-1型鋁冷卻器相比，SS8型電力機(jī)車用的STD-2型鋁冷卻器在外形尺寸、安裝尺寸、接口尺寸上皆相同，性能基本一樣。STD-2型實(shí)際油阻低（約比STD-1型低1/3），結(jié)構(gòu)較合理。兩種鋁冷卻器安裝是可以互換的，但油管及油管支架不同。6套管（出線裝置）TBQ9型主變壓器采用 3種套管：ABJL-25/300，1個(gè)，用于高壓繞組高壓端子；XBF-1/300，1個(gè)，用于高壓繞組低壓（接地）端子；XBF-3/300，4個(gè)，用于采暖繞

48、組端子。以上3種套管都是以電瓷件為絕緣件的。此外，TBQ9型主變壓器還采用多種以膠木板為絕緣件的二聯(lián)、三聯(lián)、四聯(lián)、五聯(lián)等出線裝置。第五節(jié)平波電抗器一、概述平波電抗器是串接在牽引電動(dòng)機(jī)回路中的電感裝置，可用來(lái)減小整流電流的脈動(dòng)，以改善牽引電動(dòng)機(jī)的換回和限制過(guò)高的溫升，對(duì)于采用不可控單相全波整流電路的電力機(jī)車，其電流脈動(dòng)系數(shù)Ki可用下式近似求出：（8-1）式中do空載時(shí)的整流電壓，；角頻率，；Ld牽引電動(dòng)機(jī)回路的總電感量（主要是平波電抗器的電感量）；Id流過(guò)平波電抗器的平均電流。圖8-18 平波電抗器的電感電流特性從牽引電動(dòng)機(jī)安全換向角度考慮，希望電流脈動(dòng)系數(shù)小，并且在牽引電動(dòng)機(jī)負(fù)載范圍內(nèi)盡量保持

49、不變。實(shí)際上過(guò)分壓低電流脈動(dòng)系數(shù)并不可取，因?yàn)閕值過(guò)低，要求平波電抗器的電感量大，會(huì)使平波電抗器的體積和重量增加；同時(shí)主變壓器繞組中電流的高次諧波成分增加，而增加對(duì)附近地區(qū)通訊線路的干擾。一般要求電流脈動(dòng)系數(shù)Ki值在25%30%范圍內(nèi)；額定于況下，Ki約為28%。由式(8-1)可見，為使電流脈動(dòng)系數(shù)在負(fù)載范圍內(nèi)保持不變，則要求平波電抗器的電感一電流特性曲線在工作范圍內(nèi)為一條雙曲線，如圖8-18所示。即平波電抗器電感量L與流過(guò)平波電抗器的整流電流平均值Id的大小成反比。但實(shí)際的平波電抗器電感電流特性與雙曲線有一定出人，故實(shí)際的Ki值在一定范圍內(nèi)變化。通常，為使平波電抗器在大電流下仍具有一定數(shù)量的

50、電感，要求其磁路具有較大的氣隙，以便在磁路高飽和時(shí)，磁化曲線仍具有較大的斜率。這樣，在小電流下工作時(shí)，電感量比要求值小很多，故電流脈動(dòng)系數(shù)可能超過(guò)30%。二、平波電抗器的結(jié)構(gòu)TXP系列平波電抗器為國(guó)產(chǎn)SS系列電力機(jī)車配套的平波電抗器。SS4改型電力機(jī)車上采用 TXP7型平波電抗器，SS8型電力機(jī)車上采用 TXP8型平波電抗器。SS4改型及SS8型電力機(jī)車的每節(jié)車內(nèi)裝有一臺(tái)平波電抗器，它的4組電抗繞組分別串入4臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)電路中。圖8-19 TXP7型平波電抗器1-鐵心組；2-引線；3-繞組；4-油道隔板組；5-壓釘螺栓；6-擋油圈；7-墊腳絕緣。1TXP7型平波電抗器的結(jié)構(gòu)TXP7型平波電抗器

51、由鐵心組裝、繞組、引線、油道隔板組等4部分組成，如圖8-19所示。TXP7型平波電抗器為帶氣隙的鐵心式平波電抗器，有氣隙是為了有效地改善牽引電機(jī)的換向，要求脈動(dòng)系數(shù)在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)基本保持不變，因此平波電抗器的電感電流特性曲線在其工作范圍內(nèi)近似一條雙曲線。根據(jù)具有氣隙磁路的特點(diǎn)，只要合理選擇氣隙長(zhǎng)度是能滿足這一要求的。所以，機(jī)車上的平波電抗器不僅工作在脈流工況，而且要求電感值隨負(fù)載變化而變化。因此在動(dòng)力牽引的IEC標(biāo)準(zhǔn)上，稱平波電抗器的電感為脈流電感，也可稱為擺動(dòng)電感。（1）鐵心組裝鐵心構(gòu)成平波電抗器的磁路，鐵心組裝情況如圖8-20所示。除圖中所示零部件外，還有夾件絕緣、壓梁絕緣、夾板絕緣、

52、壓釘螺栓、接地片等。鐵心采用厚的電工鋼片疊成，電工鋼片牌號(hào)為DW470-50。這種電工鋼片為晶粒無(wú)取向冷軋電工鋼片，表面有涂層，但不很牢固。在沖剪、運(yùn)輸過(guò)程中要小心，不要碰破涂層。該種電工鋼片表面波浪小，疊片系數(shù)可達(dá)。圖8-20 平波電抗器鐵心組裝1-鐵心；2-散熱器側(cè)上夾件；3-變壓器側(cè)上夾件；4-散熱器側(cè)下夾件；5-變壓器側(cè)下夾件；6-上壓梁；7-下壓梁；8-拉螺桿；9-氣隙墊塊；10-穿心螺桿。值得注意的是，平波電抗器一般不能采用晶粒取向冷軋電工鋼片。在額定工況下，平波電抗器鐵心在交、直流同時(shí)勵(lì)磁時(shí)，磁通密度已達(dá)飽和（因?yàn)槭艹叽绾椭亓肯拗?，磁通密度取得很高），若采用晶粒取向冷軋電工鋼片?/p>

53、會(huì)造成電感量過(guò)低，使脈流系數(shù)超過(guò)30%。而無(wú)取向冷軋電工鋼片雖然起始飽和磁通密度并不高，但高飽和時(shí)，它的磁化曲線仍具有較大的斜率，因而在高飽和工況下尚有較大的脈流電感。平波電抗器鐵心柱截面近似圓形。鐵心柱的中間部分做成分段的，每柱有若干段鐵心餅。鐵軛截面為矩形，鐵軛截面大于心柱截面，這是對(duì)矩形鐵軛截面的一般要求。在鐵軛和鐵心餅之間以及鐵心餅與鐵心餅之間，均安置有氣隙墊塊，氣隙墊塊的材料為環(huán)氧玻璃布板。鐵心中的磁通在通過(guò)氣隙時(shí)，一部分垂直穿過(guò)，另一部分則由氣隙外面繞行而過(guò)，后者稱繞行磁通，如圖8-21所示。氣隙越大，繞行磁通越多，繞行磁通垂直穿過(guò)電工鋼片邊緣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的渦流損耗和噪音。氣隙分

54、段后，每段氣隙相對(duì)減小，繞行磁通相應(yīng)減少，產(chǎn)生的渦流損耗及噪音就顯著減少。圖8-21 通過(guò)氣隙的磁通氣隙分段布置對(duì)平波電抗器電感特性有影響，因此，必須使心柱氣隙排放在繞組高度以內(nèi)，至少低于繞組兩個(gè)端面10mm。這樣可以減少散磁通，使電感計(jì)算較為準(zhǔn)確。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工生產(chǎn)、故障檢修時(shí)，要注意防止平波電抗器的鐵心短路。磁短路會(huì)使平波電抗器氣隙失去作用，從而使平波電抗器不能運(yùn)行。在垂直方向，上、下鐵軛與分段鐵心之間由兩心柱處4根M22的不銹鋼拉螺桿拉緊。在TXP7型平波電抗器上，在鐵心窗口中間增設(shè)了兩根M30的不銹鋼拉螺桿。所選不銹鋼均為非導(dǎo)磁不銹鋼，這樣可避免由于拉螺桿所造成的磁短路問(wèn)題。上、下鐵

55、軛采用穿心螺桿拉緊夾件夾緊；鐵心餅采用穿心螺桿拉緊夾板絕緣夾緊。夾件與電工鋼片、穿心螺桿與電工鋼片、穿心螺桿之間都有絕緣措施，以避免鐵心的短路故障。拉螺桿和穿心螺桿安裝在鐵心上時(shí)，應(yīng)使它們彼此之間不構(gòu)成巨回路。例如拉螺桿，可在拉螺桿一端用絕緣套管隔斷電回路；再如，穿心螺桿所拉緊的夾板絕緣本身就起到了隔斷電回路的作用。匝回路會(huì)使螺桿發(fā)熱、損耗增大、絕緣老化燒損，最終導(dǎo)致鐵心短路。要認(rèn)真對(duì)待平波電抗器鐵心接地問(wèn)題，接地片的設(shè)置也要注意方法，否則亦會(huì)造成鐵心的短路故障。為了防止在試驗(yàn)或運(yùn)行中由于靜電感應(yīng)作用使鐵心及各金屬零部件間產(chǎn)生懸浮電位而導(dǎo)致局部放電，平波電抗器的鐵心必須確保一點(diǎn)可靠接地，接地片

56、的設(shè)置就是為了確保鐵心一點(diǎn)接地的。鐵心墊腳上的定位孔和油箱底的定位釘之間不可避免地存在間隙，平波電抗器在機(jī)車運(yùn)行時(shí)也就不可避免地產(chǎn)生相對(duì)位移。同時(shí)，平波電抗器采用帶氣隙的分段鐵心結(jié)構(gòu)，較高的平波電抗器其穩(wěn)定性也就相對(duì)較低，“搖身”現(xiàn)象必須予以重視。為了防止平波電抗器的“移動(dòng)”和“搖動(dòng)”，要求對(duì)平波電抗器的上下都進(jìn)行固定。平波電抗器的上部通過(guò)上夾件與油箱的3個(gè)壁進(jìn)行固定，下部通過(guò)下夾件的兩端與油箱的兩個(gè)壁進(jìn)行固定。為了便于操作，在油箱的下部開有手孔。TXP7型平波電抗器為降低鐵心裝配后的總高度，上、下鐵軛開了原鐵心的上。下兩表面均開有油槽，心往鐵餅的高度為60mm。（2）繞組平波電抗器的每個(gè)鐵心

57、柱上套有一個(gè)繞組。每個(gè)繞組由4組構(gòu)成，兩鐵心柱上相同位置的各組線圈通過(guò)聯(lián)線彼此井聯(lián)，構(gòu)成組電感線圈。每組電感線圈和一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)串聯(lián)。四組電感線圈從上到下按C4Y4、C2Y2、C3Y3、C1Y1排列（即按 4、2、3、1排列），對(duì)應(yīng)機(jī)車主電路中的4M、2M、3M、1M號(hào)電機(jī)。4組電感線圈共鐵心（磁路）布置的設(shè)計(jì)方式比起4組電感線圈設(shè)計(jì)成獨(dú)立的4個(gè)電抗器而言，可以節(jié)省空間尺寸和重量。但小電流時(shí)，4組電感線圈的電感值略有差異，上、下兩個(gè)電感線圈的電感值稍大，中間兩個(gè)電感線圈的電感值則稍小。設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)加大繞組電感，以使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)電流的脈動(dòng)系數(shù)都在允許的范圍之內(nèi)。當(dāng)故障運(yùn)行時(shí)，例如切除一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的

58、兩臺(tái)電機(jī)，初始電感降低，但牽引電動(dòng)機(jī)在額定電流運(yùn)行時(shí)，由于磁勢(shì)減少一半，使磁路不飽和，從而使額定電流下的電感變化不大。繞組采用連續(xù)式，兩鐵心柱上的繞組繞制方向相反。繞組繞制在附有8根撐條的絕緣筒上。撐條用電工絕緣紙板加工制成，用以構(gòu)成油道，加強(qiáng)繞組的散熱。絕緣筒用酚醛紙筒制成。同一鐵心柱上的組繞組彼此間有 10mm的油道。繞組要經(jīng)過(guò)浸漆處理，一般浸1032醇酸樹脂漆。繞組浸漆可以增加機(jī)械強(qiáng)度，但是降低了耐電強(qiáng)度和散熱能力。由于平波電抗器額定電流較大，而電壓等級(jí)并不太高，因此通過(guò)浸漆可進(jìn)一步獲取抗短路能力和過(guò)載能力。（3）引線在平波電抗器繞組外部，連接繞組各引出端和油箱上出線端子的導(dǎo)線稱為引線。引線將電感線圈串接在電機(jī)回路。對(duì)引線有3個(gè)要求：電