動車組牽引系統(tǒng)維護與檢修21-CRH2動車組概課件

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3CRH2動車組主變壓器概述

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3CRH2動車組主變壓器概述

2.3CRH2動車組變壓器概述

CRH2動車組在2號和6號車下各設(shè)有一個牽引變壓器，牽引變壓器通過螺栓懸掛于車體下，在網(wǎng)壓變化范圍內(nèi)，牽引變壓器輸出電壓、電流及功率滿足列車牽引和再生制動要求。具有1個原邊繞組（25kv，3060KVA），2個牽引繞組（1500V，2x1285KVA），1個輔助繞組（400V，490KVA），采用鋁線圈、輕量耐熱材料。外形尺寸（L×W×H）為2570×2300×835mm，重2860kg，效率大于95﹪。

冷卻采用強迫油循環(huán)風冷方式，除用溫度繼電器、油流指示器實施狀態(tài)監(jiān)控外，還采用金屬波紋管存油器，避免外氣與油的直接接觸，防止油質(zhì)老化，冷卻油采用難燃性硅油。

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3CRH2動車組主變壓器概述

冷卻采用強迫油循環(huán)風冷方式，除用溫度繼電器、

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3CRH2動車組主變壓器概述

牽引繞組為兩個獨立線圈，每1線圈均連接到1臺牽引變流器上，確保牽引繞組的高電抗、疏偶合性，具有可使牽引變流器穩(wěn)定運行的特性。另外，為了增加每組牽引繞組的容量，原邊繞組采用兩組并聯(lián)結(jié)構(gòu)的繞組的繞組。

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3、1CRH2動車組主變壓器結(jié)構(gòu)

2.3.1CRH2動車組主變壓器的構(gòu)造

CRH2采用ATM9型牽引變壓器，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高壓電變換為供給牽引變流器及其它電器工作所適合的電壓，其工作原理與普通電力變壓器相同。

ATM9型牽引變壓器外部結(jié)構(gòu)參見圖2-1。儲油柜安裝在牽引變壓器中央部位，和主機油箱通過連接孔輸送絕緣油。波紋管采用圓型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，外側(cè)存放油，內(nèi)側(cè)與大氣相通。

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（1）鐵心

ATM9型牽引變壓器采用殼式鐵心，其特點是鐵軛不僅包圍線圈的頂面和底面，而且還包圍線圈的側(cè)面。硅鋼片采用低損耗硅鋼片，降低了變壓器的鐵損。為防止產(chǎn)生懸浮電位造成對地放電，安裝時鐵心及其它所有金屬構(gòu)件都必須可靠接地。整個鐵心只允許一點接地。如果有兩點或兩點以上接地，則接地點之間可能形成閉合回路，造成鐵心局部過熱。

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（2）繞組繞組是牽引變壓器最關(guān)鍵的部件，為了保證變壓器運行可靠，變壓器繞組必須具有足夠的電氣強度、耐熱強度、機械強度和良好的散熱條件，使變壓器既能在額定條件下長期使用，又能經(jīng)受住過渡過程所（如短路、雷擊、操作等）產(chǎn)生的過電壓、過電流以及相應(yīng)的電磁力作用，不致發(fā)生絕緣擊穿、過熱、變形或損壞。

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圖2-1ATM9型牽引變壓器實物圖1.熱油出油管輸入油冷卻器；2.電動油泵；3.油冷卻器；4.熱油吸入油管；5.變壓器繞組；6.冷卻風入口；7.油冷卻器散熱片及熱風出口；8.油流繼電器；9.溫度繼電器；10.原邊線路側(cè)套管；11.接線端子

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ATM9型牽引變壓器一次高壓繞組、二次牽引繞組采用了鋁制線圈，三次輔助繞組采用了銅制線圈，技術(shù)參數(shù)見表2-2所示。表2-2牽引變壓器線圈主要技術(shù)參數(shù)

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（3）絕緣與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）對地及對其他繞組（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，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)。圖2-2牽引變壓器線圈接線圖

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圖2-2為牽引變壓器線圈接線圖，其中TR1、TR2是牽引線圈，HV1、HV2是原邊線圈，AUX是輔助線圈。線圈阻抗電壓見表2-3所示。表2-3線圈阻抗電壓

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牽引變壓器原邊線路側(cè)套管選用一體型耐熱環(huán)氧樹脂注塑成型套管，套管連接到相鄰的高壓設(shè)備箱內(nèi)的斷路器上。牽引變壓器采用特殊A級絕緣，線圈內(nèi)部使用聚酰胺絕緣紙板及Nomex410紙絕緣，冷卻介質(zhì)的最高溫度可達135℃，大大提高了變壓器的溫升限值。原邊線路側(cè)套管

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（4）油箱油箱是油浸式牽引變壓器的外殼，變壓器的器身就放在充滿冷卻油的油箱內(nèi)，油箱必須滿足以下要求：

①在保證內(nèi)部必要的絕緣距離條件下，盡可能減小體積，節(jié)約用油；

②具有必要的真空強度，以便在檢修時能利用油箱進行真空干燥；

③油箱外部各種附件的布置便于安裝和維護。

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變壓器的器身放在充滿冷卻油的油箱中，油箱分為上油箱和下油箱。下油箱安裝變壓器的器身，上油箱可以安裝儲油柜，還裝有溫度繼電器。油箱上壁裝有壓力釋放閥，以便迅速排出油箱內(nèi)過高的壓力。另外，在箱壁還開有冷卻系統(tǒng)的進出口管道，油冷卻器安裝在箱壁上。油箱上裝有油管，用于接通油路。ATM9型牽引變壓器油箱為適形結(jié)構(gòu)，緊包鐵心及線圈，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸及質(zhì)量小。油箱壁上裝有繞組出線用的絕緣套管，另外還設(shè)有與車體固定用安裝座。（5）保護裝置為了保證變壓器能夠正常工作，并在出現(xiàn)故障時防止變壓器事故的擴大，ATM9型牽引變壓器設(shè)置了以下保護裝置：

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①溫度繼電器用于監(jiān)測牽引變壓器的油溫，在油溫超過設(shè)定值時輸出報警信號。報警溫度設(shè)定為135±℃，高于此值時觸電閉合，車輛上的指示燈點亮。

②油流繼電器油流繼電器用于監(jiān)測牽引變壓器運行中的油流量，油流量異常時，輸出故障信號。

③金屬波紋管式儲油柜儲油柜又稱油枕，安裝在箱蓋的上方。牽引變壓器儲油柜的油量滿足變壓器在高溫持續(xù)運行時，油壓不超過設(shè)定值。

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ATM9型牽引變壓器的儲油柜采用金屬波紋管式儲油柜，波紋管是由多個(層數(shù)按規(guī)格)薄鋼板沖壓成形的環(huán)經(jīng)內(nèi)外圓周交互焊接而成，具有伸縮性的蛇腹狀管結(jié)構(gòu)。管的一端用鋼板密封，另一端設(shè)有通氣孔，并焊接到儲油柜缸體的鋼板上。缸體套在波紋管外周，兩部件之間油密焊接。波紋管外側(cè)和缸體內(nèi)側(cè)之間存放絕緣油，此空間與牽引變壓器油箱連通。波紋管內(nèi)側(cè)通過空氣配管與大氣連通。儲油柜安裝在牽引變壓器上部，通過波紋管伸縮來吸收絕緣油因溫度變化引起的體積變化，使牽引變壓器內(nèi)部保持大氣壓力。

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④自復位型壓力釋放閥變壓器運行時，可能因短路而產(chǎn)生過高的熱量使冷卻油迅速氣化，變壓器內(nèi)部壓力升高。為防止變壓器事故擴大，造成油箱薄弱環(huán)節(jié)破裂和變形，安裝了壓力釋放閥。本壓力釋放閥采用連桿和彈簧組成的自復位結(jié)構(gòu)，當主機內(nèi)部異常，導致壓力過高時，自動卸壓；當壓力降低到安全值時，自動關(guān)閉壓力釋放閥外罩，避免不必要的油損失。

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圖2-3冷卻回路圖

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（6）冷卻系統(tǒng)牽引變壓器運行中產(chǎn)生的所有損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚垢鞑考臏囟壬?，當牽引變壓器溫升超過規(guī)定的限值，將加速絕緣老化甚至損壞，直接影響牽引變壓器的使用壽命。因此，牽引變壓器必須具有相應(yīng)的散熱能力。

ATM9型牽引變壓器在保證內(nèi)部散熱能力良好的同時，其外部冷卻采用了油循環(huán)風冷卻方式。冷卻系統(tǒng)完成變壓器的散熱，冷卻回路見圖2-3所示。牽引變壓器冷卻系統(tǒng)主要由油冷卻器、電動油泵、電動送風機等部件組成。

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電動送風機從車輛側(cè)面吸入冷卻風，經(jīng)柔性風道內(nèi)的整風柵板送往油冷卻器，熱交換后的空氣從進氣風道對面的排氣風道排出，絕緣油在油冷卻器冷卻后被送往變壓器。油在流經(jīng)繞組表面和鐵心側(cè)面時吸收熱量，吸收熱量后的油經(jīng)電動送油泵再次送往油冷卻器進行熱交換。冷卻油按以上所述不停地在變壓器內(nèi)部循環(huán)，當循環(huán)因油泵故障等停止，則繞組將過熱、甚至燒損。為此，在循環(huán)回路的某部分安裝油流繼電器，進行油流停止檢測。

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圖2-4油冷卻器圖2-5電動油泵總體①油冷卻器的總體結(jié)構(gòu)見圖2-4所示。油冷卻器選用整體鋁制油冷卻器，采用鋁制波紋(corrugated)翅片。雖然翅片間距和形狀都加以了防止賭賽處理，堵塞不可避免，進而導致冷卻性能降低。為此，油冷卻器的風道部側(cè)面需要開設(shè)清掃（檢查）口，以便于堵塞時的檢查和清掃。

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②電動油泵電動油泵總體結(jié)構(gòu)見圖2-5所示。選用軸向空隙型電動油泵。油泵的泵和電動機采用一體構(gòu)造，任何一側(cè)均能浸潤硅油，因此軸承可直接使用硅油潤滑。③電動送風機電動送風機的總體結(jié)構(gòu)見圖2-6所示。電動送風機采用單相鼠籠型感應(yīng)電動機和送風機直連構(gòu)造，可在牽引變壓器的油冷卻器的旁邊，通過防振橡膠襯墊吊在車體下部。送風機為2段軸流型，為應(yīng)對車輛低地板化，可進一步縮小體積。圖2-6電動送風機

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3、2CRH2動車組主變壓器技術(shù)規(guī)格

2.3.2CRH2動車組主變壓器的技術(shù)規(guī)格

CRH2采用的牽引變壓器為一個基本單元1個，全列共計2個。該變壓器采用單相、殼式、無壓密封方式，主要技術(shù)參數(shù)如下：（1）通用規(guī)格環(huán)境溫度：－25～＋40℃（但是應(yīng)考慮因車體蓋板結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的溫度上升10K）（2）原邊電壓變動范圍標稱公稱接觸網(wǎng)電壓：25kV

原邊電壓變動范圍：17.5～31kV

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（2）性能①線圈結(jié)構(gòu)：2次2繞組，3次1繞組；②方式：單相、殼式、無壓密封方式；③冷卻方式：油循環(huán)風冷方式（ＫＤＡＦ）；④額定值：如表2-4所示；⑤絕緣級別：如表2-5所示；⑥絕緣類別：特殊A類絕緣（使用聚酰胺絕緣紙）；⑦最高溫升：如表2-6所示；

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表2-4額定參數(shù)

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表2-5絕緣級別

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表2-6最高溫升

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在實際帶負載運行時，由于牽引變流器產(chǎn)生的諧波電流成分會使牽引變壓器內(nèi)部的損失增大，所以在使用工頻電源進行溫升試驗時的溫升的上限應(yīng)在上述數(shù)值以下。

⑧絕緣油的類別：硅油

⑨輔助設(shè)備電源規(guī)格：電動鼓風機三相、50Hz、400V、115m3/min

電動油泵三相、50Hz、400V、700L/min、7m油柱

⑩外形尺寸與質(zhì)量：外型尺寸為（L×W×H）2570×2300×835mm；總重僅為2910kg（包括電動鼓風機）。

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2.3CRH2動車組變壓器概述

CRH2動車組在2號和6號車下各設(shè)有一個牽引變壓器，牽引變壓器通過螺栓懸掛于車體下，在網(wǎng)壓變化范圍內(nèi)，牽引變壓器輸出電壓、電流及功率滿足列車牽引和再生制動要求。具有1個原邊繞組（25kv，3060KVA），2個牽引繞組（1500V，2x1285KVA），1個輔助繞組（400V，490KVA），采用鋁線圈、輕量耐熱材料。外形尺寸（L×W×H）為2570×2300×835mm，重2860kg，效率大于95﹪。

冷卻采用強迫油循環(huán)風冷方式，除用溫度繼電器、油流指示器實施狀態(tài)監(jiān)控外，還采用金屬波紋管存油器，避免外氣與油的直接接觸，防止油質(zhì)老化，冷卻油采用難燃性硅油。

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冷卻采用強迫油循環(huán)風冷方式，除用溫度繼電器、

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牽引繞組為兩個獨立線圈，每1線圈均連接到1臺牽引變流器上，確保牽引繞組的高電抗、疏偶合性，具有可使牽引變流器穩(wěn)定運行的特性。另外，為了增加每組牽引繞組的容量，原邊繞組采用兩組并聯(lián)結(jié)構(gòu)的繞組的繞組。

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2.3.1CRH2動車組主變壓器的構(gòu)造

CRH2采用ATM9型牽引變壓器，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高壓電變換為供給牽引變流器及其它電器工作所適合的電壓，其工作原理與普通電力變壓器相同。

ATM9型牽引變壓器外部結(jié)構(gòu)參見圖2-1。儲油柜安裝在牽引變壓器中央部位，和主機油箱通過連接孔輸送絕緣油。波紋管采用圓型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，外側(cè)存放油，內(nèi)側(cè)與大氣相通。

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（1）鐵心

ATM9型牽引變壓器采用殼式鐵心，其特點是鐵軛不僅包圍線圈的頂面和底面，而且還包圍線圈的側(cè)面。硅鋼片采用低損耗硅鋼片，降低了變壓器的鐵損。為防止產(chǎn)生懸浮電位造成對地放電，安裝時鐵心及其它所有金屬構(gòu)件都必須可靠接地。整個鐵心只允許一點接地。如果有兩點或兩點以上接地，則接地點之間可能形成閉合回路，造成鐵心局部過熱。

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（2）繞組繞組是牽引變壓器最關(guān)鍵的部件，為了保證變壓器運行可靠，變壓器繞組必須具有足夠的電氣強度、耐熱強度、機械強度和良好的散熱條件，使變壓器既能在額定條件下長期使用，又能經(jīng)受住過渡過程所（如短路、雷擊、操作等）產(chǎn)生的過電壓、過電流以及相應(yīng)的電磁力作用，不致發(fā)生絕緣擊穿、過熱、變形或損壞。

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圖2-1ATM9型牽引變壓器實物圖1.熱油出油管輸入油冷卻器；2.電動油泵；3.油冷卻器；4.熱油吸入油管；5.變壓器繞組；6.冷卻風入口；7.油冷卻器散熱片及熱風出口；8.油流繼電器；9.溫度繼電器；10.原邊線路側(cè)套管；11.接線端子

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ATM9型牽引變壓器一次高壓繞組、二次牽引繞組采用了鋁制線圈，三次輔助繞組采用了銅制線圈，技術(shù)參數(shù)見表2-2所示。表2-2牽引變壓器線圈主要技術(shù)參數(shù)

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（3）絕緣與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）對地及對其他繞組（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，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)。圖2-2牽引變壓器線圈接線圖

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圖2-2為牽引變壓器線圈接線圖，其中TR1、TR2是牽引線圈，HV1、HV2是原邊線圈，AUX是輔助線圈。線圈阻抗電壓見表2-3所示。表2-3線圈阻抗電壓

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牽引變壓器原邊線路側(cè)套管選用一體型耐熱環(huán)氧樹脂注塑成型套管，套管連接到相鄰的高壓設(shè)備箱內(nèi)的斷路器上。牽引變壓器采用特殊A級絕緣，線圈內(nèi)部使用聚酰胺絕緣紙板及Nomex410紙絕緣，冷卻介質(zhì)的最高溫度可達135℃，大大提高了變壓器的溫升限值。原邊線路側(cè)套管

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（4）油箱油箱是油浸式牽引變壓器的外殼，變壓器的器身就放在充滿冷卻油的油箱內(nèi)，油箱必須滿足以下要求：

①在保證內(nèi)部必要的絕緣距離條件下，盡可能減小體積，節(jié)約用油；

②具有必要的真空強度，以便在檢修時能利用油箱進行真空干燥；

③油箱外部各種附件的布置便于安裝和維護。

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變壓器的器身放在充滿冷卻油的油箱中，油箱分為上油箱和下油箱。下油箱安裝變壓器的器身，上油箱可以安裝儲油柜，還裝有溫度繼電器。油箱上壁裝有壓力釋放閥，以便迅速排出油箱內(nèi)過高的壓力。另外，在箱壁還開有冷卻系統(tǒng)的進出口管道，油冷卻器安裝在箱壁上。油箱上裝有油管，用于接通油路。ATM9型牽引變壓器油箱為適形結(jié)構(gòu)，緊包鐵心及線圈，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸及質(zhì)量小。油箱壁上裝有繞組出線用的絕緣套管，另外還設(shè)有與車體固定用安裝座。（5）保護裝置為了保證變壓器能夠正常工作，并在出現(xiàn)故障時防止變壓器事故的擴大，ATM9型牽引變壓器設(shè)置了以下保護裝置：

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①溫度繼電器用于監(jiān)測牽引變壓器的油溫，在油溫超過設(shè)定值時輸出報警信號。報警溫度設(shè)定為135±℃，高于此值時觸電閉合，車輛上的指示燈點亮。

②油流繼電器油流繼電器用于監(jiān)測牽引變壓器運行中的油流量，油流量異常時，輸出故障信號。

③金屬波紋管式儲油柜儲油柜又稱油枕，安裝在箱蓋的上方。牽引變壓器儲油柜的油量滿足變壓器在高溫持續(xù)運行時，油壓不超過設(shè)定值。

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ATM9型牽引變壓器的儲油柜采用金屬波紋管式儲油柜，波紋管是由多個(層數(shù)按規(guī)格)薄鋼板沖壓成形的環(huán)經(jīng)內(nèi)外圓周交互焊接而成，具有伸縮性的蛇腹狀管結(jié)構(gòu)。管的一端用鋼板密封，另一端設(shè)有通氣孔，并焊接到儲油柜缸體的鋼板上。缸體套在波紋管外周，兩部件之間油密焊接。波紋管外側(cè)和缸體內(nèi)側(cè)之間存放絕緣油，此空間與牽引變壓器油箱連通。波紋管內(nèi)側(cè)通過空氣配管與大氣連通。儲油柜安裝在牽引變壓器上部，通過波紋管伸縮來吸收絕緣油因溫度變化引起的體積變化，使牽引變壓器內(nèi)部保持大氣壓力。

項目二動車組主變壓器維護與檢修2、3、1CRH2動車組主變壓器結(jié)構(gòu)

④自復位型壓力釋放閥變壓器運行時，可能因短路而產(chǎn)生過高的熱量使冷卻油迅速氣化，變壓器內(nèi)部壓力升高。為防止變壓器事故擴大，造成油箱薄弱環(huán)節(jié)破裂和變形，安裝了壓力釋放閥。本壓力釋放閥采用連桿和彈簧組成的自復位結(jié)構(gòu)，當主機內(nèi)部異常，導致壓力過高時，自動卸壓；當壓力降低到安全值時，自動關(guān)閉壓力釋放閥外罩，避免不必要的油損失。

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圖2-3冷卻回路圖

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（6）冷卻系統(tǒng)牽引變壓器運行中產(chǎn)生的所有損耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚垢鞑考臏囟壬?，當牽引變壓器溫升超過規(guī)定的限值，將加速絕緣老化甚至損壞，直接影響牽引變壓器的使用壽命。因此，牽引變壓器必須具有相應(yīng)的散熱能力。

ATM9型牽引變壓器在保證內(nèi)部散熱能力良好的同時，其外部冷卻采用了油循環(huán)風冷卻方式。冷卻系統(tǒng)完成變壓器的散熱，冷卻回路見圖2-3所示。牽引變壓器冷卻系統(tǒng)主要由油冷卻器、電動油泵、電動送風機等部件組成。

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電動送風機從車輛側(cè)面吸入冷卻風，經(jīng)柔性風道內(nèi)的整風柵板送往油冷卻器，熱交換后的空氣從進氣風道對面的排氣風道排出，絕緣油在油冷卻器冷卻后被送往變壓器。油在流經(jīng)繞組表面和鐵心側(cè)面時吸收熱量，吸收熱量后的油經(jīng)電動送油泵再次送往油冷卻器進行熱交換。冷卻油按以上所述不停地在變壓器內(nèi)部循環(huán)，當循環(huán)因油泵故障等停止，則繞組將過熱、甚至燒損。為此，在循環(huán)回路的某部分安裝油流繼電器，進行油流停止檢測。

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圖2-4油冷卻器圖2-5電動油泵總體①油冷卻器的總體結(jié)構(gòu)見圖2-4所示。油冷卻器選用整體鋁制油冷卻器，采用鋁制波紋(corrugated)翅片。雖然翅片間距和形狀都加以了防止賭賽處理，堵塞不可避免，進而導致冷卻性能降低。為此，油冷卻器的風道部側(cè)面需要開設(shè)清掃（檢查）口，以便于堵塞時的檢查和清掃。

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②電動油泵電動油泵總體結(jié)構(gòu)見圖2-5所示。選用軸向空隙型電動油泵。油泵的泵和電動機采用一體構(gòu)造，任何一側(cè)均能浸潤硅油，因此軸承可直接使用硅油潤滑。③電動送風機電動送風機的總體結(jié)構(gòu)見圖2-6所示。電動送風機采用單相鼠籠型感應(yīng)電動機和送風機直連構(gòu)造，可在牽引變壓器的油冷卻器的旁邊，通過防振橡膠襯墊吊在車體下部。送風機為2段軸流型，為應(yīng)對車輛低地板化，可進一步縮小體積。圖2-6