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1、第八章 主变压器及平波电抗器主变压器又称为牵引变压器，是交-直流传动电力机车中的重要电器设备， 用来将接触网上取得的单相工频沟通 25KV 高压电降为机车各电路所需的电压。主变压器的工作原理与一般单相降压电力变压器根本一样，但由于其工作条件特别，特别是为了满足机车调压、整流电路的特别要求，故在主变压器的设计及构造型式上均有自身的特点。平波电抗器是串接在电力机车主电路中的电感装置，用来减小整流电路中的电流脉动系数，以改善脉流牵引电动机的换向条件。本章在争论主变压器根本构造的根底上，结合国产 SS 系列电力机车实际， 介绍典型主变压器的主要技术数据和构造特点，扼要说明平波电抗器的构造特点。第一节概
2、 述一、主变压器的特点主变压器与电力机车其他部件相比较，其特点大致可归纳为：（1） 绕组多为满足机车调压及关心设备用电的需要，主变压器除同侧高压绕组外，二次侧低压绕组有：牵引绕组、关心绕组、励磁绕组及采暖绕组等多个绕组，有的绕组还有多个抽头。为保证各绕组之间耦合程度适当，有些绕组还需穿插布置，这就给绕组的绕制和装配带来肯定的难度。（2） 电压波动范围大我国干线电气化铁道接触网的额定电压为25+4 KV，即允许电网电压在-619-29KV 范围内波动，这就要求主变压器的铁心和绕组绝缘构造设计应留有足够的裕量，磁路的磁通密度不能过高，以满足高网压下正常工作的要求。（3） 负载变化大随着机车运行条件
3、的变化，主变压器的负载变化范围很大，这就要求主变压器应能承受较大的负载变化，并具有肯定的过载力量，以保证机车牢靠运行。（4） 耐振动机车运行中产生的冲击和振动将不行避开地传给主变压器，这就要求主变压器各部件应具有足够的机械强度，全部连接紧固件应有防松装置。（5） 对阻抗电压要求高因主变压器二次侧绕组有较高的短路故障机率，故绕组抽头间的阻抗电压不能太小，以满足机车对调压整流电路和短路保护的要求。（6） 重量轻，体积小，用铜多为满足机车总体布置及减轻自重的需要，主变压器与同容量的电力变压器相比，应具有较轻的重量和较小的体积。这就要求主变压器在设计上承受钢导线、高导磁率的冷轧电工钢片，强迫油循环冷却
4、；工艺上承受真空枯燥、真空注油等措施，来减轻重量和缩小体积。由于变压器绕组多、容量大、故用钢量特别多。通常，一般电力变压器的铜重与铁重之比为 1：4 左右；而主变压器一般为 1：2， 有的甚至到达 1：1。用钢量多不但使主变压器造价高，而且还使冷却困难，冷却器浩大，这不利于变压器的轻量化。二、主变压器的型号国产 SS 系列电力机车上使用 TBQ 系列主变压器，其型号其意义为：“T”一“铁”路机车用；“B”一“变”压器；“Q”一“牵”引；数字为设计序号； “一”后为“容量kVA/电压等级kV”。例如 SS4 改型电力机车主变压器的型号为：TBQ84923/25 型，即表示其容量为 4923kVA
5、；电压为 25 kV。其次节 主变压器的根本构造主变压器由器身、油箱、保护装置、冷却系统和出线装置等部件组成。图8-1 所示为 TBQ84923/25 型主变压器构造图。一、器 身器身由铁心、绕组线圈、器身绝缘和引线装置等组成。1. 铁心铁心的作用是构成变压器的闭合磁路，同时也是支撑绕组及引线装置的机械骨架。因此，要求铁心必需具有良好的导磁性能和足够的机械稳定性。铁心由心柱、铁轭和夹紧装置组成。其中，套装绕组线圈的局部满意柱； 联接心柱构成闭合磁路的局部称铁轭；夹紧装置用来夹紧心柱和铁轭，以构成坚实的整体，并借以支撑和压紧绕组，固定引线。为了减小铁心中的磁滞和涡流损耗，心柱和铁轭均承受高磁导率
6、的冷轧电工钢片叠装而成。图 8-1TBQ8 型主变压器总图单位：mm1-100 蝶阀；2-波浪管；3-油流继电器；4-B5/300 套管；5-信号温度计；6-油样活门；7-下油箱；8-出线装置；9-吸湿器；10-上油箱；11-油位表；12-储油柜；13-主变压器铭牌；15-滤波电抗器铭牌；16-潜油泵； 17-通风机；18-冷却柜；19-压力释放阀；20-50 活门。主变压器的铁心构造型式有心式和壳式两类。心式铁心通常为垂直放置，圆筒形的高、低压绕组同心地套装在心柱上，使绕组包围心柱见图 7-2(a)。为充分利用绕组内圆空间，心柱截面常为外接圆形的多级阶梯形；为使磁通在铁轭中分布均匀，铁轭截面
7、最好与心柱截面一样，但为了使夹紧装置及绝缘零件等构造简化，铁轭截面一般都承受矩形或倒多级梯形。心式铁心构造简洁、并具有绕组装配及绝缘处理比较简洁，短路时绕组机械稳定性好等优点，因此是目前应用最广泛的构造形式。国产 TBQ 系列主变压器大多承受单相二柱式心式叠铁心，如图 8-2 所示。图 8-2TBQ8 型主变压器的单相二柱式心式叠铁心单位：mm壳式铁心通常为卧放布置，它由电工钢片叠成“日”字形，铁心截面为矩形。高、低压绕组穿插叠装在中间的一个心柱上，心柱通过旁轭构成闭合磁路，使铁心包围绕组，见图 7-2(b)。这种构造具有机械强度高，能承受适形油箱、阻抗电压易满足各种需求等优点。但其制造简单，
8、铁心用材较多，故实际应用较少。目前在我国运用的干线电力机车中，只有从法国引进的 6G 型电力机车及国产SS7 型电力机车的主变压器承受壳式铁心。铁心的心柱和铁轭由剪切成条形的冷轧硅钢片叠装而成，因此在选择铁心叠积方式时，应充分考虑冷轧电工钢片的导磁性能具有方向性的特点，即顺着材料轧制方向的导磁性能最好，而垂直于轧制方向的导磁性能显著降低。为尽量避开磁通转向时垂直于轧制方向，冷轧电工钢片接缝宜承受 45斜接缝。但由于斜接缝叠片的剪切工艺装备比较简单，故 TBQ 系列主变压器的铁心均承受半直半斜接缝。即电工钢片的4 个接缝中，有二个是直接缝，有二个是斜接缝。这可显著减小空载损耗和空载电流。在铁心叠
9、装过程中，叠片应按图8-2 中、两种排列方式穿插叠积，使叠装后相邻两层的接缝相互错开。为了提高工作效率通常对 0.35mm 厚电工钢片，承受每三片为一叠。由电工钢片叠成的铁心必需用夹紧装置夹紧，使铁心层间严密，防止铁心反复磁化时产生噪音，同时也使变压器器身在运输和运行中保持机械稳定。心柱承受环氧玻璃纤维粘带绑扎，绑扎后加热固化。铁轭的夹紧装置由上、下两组夹件、方铁和铁轭绝缘组成，夹件通过铁轭两边的方铁，借助穿心螺杆夹紧铁轭。为削减夹件和铁轭叠片中的涡流损耗，必需在夹件和铁轭、铁轭和方铁之间垫以绝缘纸板做成的夹件绝缘。夹件绝缘还可形成油道，以冷却铁轭。为了防止变压器运行或试验时由于静电感应作用在
10、铁心或其他金属构件上 产生悬浮电位，造成对地放电，铁心及全部金属构件除穿心螺杆外都必需牢靠接地。由于铁心叠片间的绝缘电阻较小，一片叠片接地即可认为全部叠片已接地。TBQ 系列主变压铁心的接地点设在高压侧上夹件处，上铁轭与上夹件之间用导电片相连接，然后通过油箱盖或拉板等经油箱接地。应当留意的是：整个铁心只允许有一点接地。假设有两点或两点以上接地时， 则接地点之间可能形成闭合回路，当主磁通穿过此闭合回路时，就会在其中产生循环电流，造成铁心局部过热、邻近的绝缘件碳化、变压器油被分解等故障这是不允许的。2. 绕组绕组是主变压器最关键的部件，为了保证变压器安全牢靠运行，变压器绕组必需具有足够的电气强度、
11、耐热强度、机械强度和良好的散热条件，使变压器既能在额定工作条件下长期使用，又能经受住过渡过程中如短路、雷击、操作等 产生的过电压、过电流以及相应的电磁力作用，不致发生绝缘击穿、过热、变形或损坏。绕组是组成变压器绕组的根本单元，单相心式变压器的每个绕组都是由分别布置在两个心柱上的两个绕组并联或串联而成。绕组由纸包扁圆铜线和绝缘件组成， 绝缘件构成绕组的主绝缘的纵绝缘，使绕组固定在肯定位置上，并形成冷却油道。（1） 绕组的构造形式绕组的构造形式分为同心式和交迭式两种见图 7-2。同心式绕组是将变压器的高、低压绕组绕成直径不同的圆筒形，套装在同一个铁心柱上。它具有构造简洁、制造便利等特点，是最常用的
12、一种绕组形式。按绕制方式不同，同心式绕组又分为圆筒式、螺旋式、连续式和纠结式等根本形式。交迭式绕组都做成饼式绕组，高、低压绕组相互穿插叠放，易于构成多条并联支路，主要用于壳式变压器和特种变压器如电焊、电炉变压器中。变压器绕组依据容量大小、电压凹凸和使用条件的不同，选用不同的构造形式。主变压器中常用的同心式绕组有以下几种形式。圆筒式绕组圆筒式绕组又称层式绕组，是同心式绕组中最简洁的一种形式。通常用单根或几根扁导线或圆导线绕制而成，同层线匝相互紧靠，沿绕组轴向排列，如图8-3(a)所示。圆筒式绕组分为单层、双层、多层 3 种。单层和双层绕组一般用作低压绕组。用 16 根导线直接在绕线模或绝缘纸筒上
13、并连绕制；多层绕组用作高压绕组，层间用电缆纸及绝缘撑条隔开，构成轴向油道，以改善散热条件。圆筒式绕组绕制便利，但端部支撑的稳定性较差。图 8-3同心式绕组a圆筒式；b螺旋式；c连续式。螺旋式绕组1- 绝缘端圈；2-绝缘纸筒；3-绝缘撑条；4-绝缘垫块.螺旋式绕组通常由沿绕组幅向重叠排列的多根扁导线并绕而成，每一线饼只有一匝，整个绕组象螺纹一样绕制下去，故称为螺旋式。匝间垫有绝缘垫块，形成径向油道，固定在绝缘纸筒上的撑条间构成轴向油道，如图8-3(b)所示。螺旋式绕组按并列绕制的线圈数目的不同，又有单列、双列和四列螺旋绕组之分。螺旋式绕组的机械强度高、冷却条件好，并联导线多，但匝数较少，常用作大
14、电流的低压绕组。螺旋式绕组由于并绕导线根数较多，内层和外层导线所处的磁场位置不同， 导线长度也不相等，故每根导线的阻抗不等，致使并联导线中电流分布不均匀， 绕组附加损耗增加而发热加剧。为此，在绕制过程中并绕导线间必需进展换位。图 8-4并联导线的换位示意图并绕导线的换位方法有标准换位。特别换位及均匀穿插换位等几种，如图8-4 所示。所谓“标准换位”就是通过换位把并绕导线的位置完全对称互换，如图 8-5(a)所示。“特别换位”则是把并绕导线等分成两组或四组，把两组或四组导线间进展标准换位，而每组内导线相互位置不变，如图 8-5(b)、(d)所示， “均匀穿插换位”通常用于双螺旋式绕组，它在并列的
15、两列螺旋绕组之间进展， 在每个换位处，将第一列螺旋的最上面一根导线移至其次列螺旋的最上面；同时将其次列螺旋的最下面一根导线移至第一列螺旋的最下面上、下换位成穿插 状，如图 8-5(e)所示。这种换位方法的换位数等于两列螺旋并绕导线总数，换位位置均匀分布在绕组的不同位置上，通过全部换位依次将一列螺旋的导线换到另一列螺旋上，最终回到原来的位置。对于四螺旋式绕组可将相邻的两列螺旋看成一组双螺旋绕组，这样四螺旋绕组就可分成两组双螺旋绕组分别进展均匀穿插换位。图 8-5并绕导线的换位(a) 标准换位；(b)2 组特别换位；(c)2 组标准换位；(d)4 组特别换位；(e)均匀穿插换位。连续式绕组连续式绕
16、组是由单根或多根一般不超过 4 根并联扁导线先沿绕组径向串联绕制数匝，构成一个线段又称线饼，然后承受特别的“翻线法”使绕制连续过渡到下一个线段，用这种方法绕制的假设干个串联线段就成了连续式绕组，如图 8-3(c)所示，相邻线段之间用绝缘垫块隔开，形成径向油道，撑条之间形成轴向油道。连续式绕组的绕制技术要求较高，且费工时，但它的机械强度高，冷却条件好，能在较大范围内适应容量和电压的要求，一般用于大容量变压器中作高压或中压绕组。双饼式绕组双饼式绕组的绕制方法与连续式绕组根本相像，它是以两个连续式线段为一组，组成一个双饼。各双饼绕组在套装到心柱上后，再依据需要把它们之间并联或串联焊接起来。因此，承受
17、双饼式绕组可使绕组具有较多的抽头，一般用作特种变压器及壳式变压器的绕组。绕组绕制完成后，需进展枯燥、调整高度、整形压紧、出头包扎、浸渍绝缘漆等处理，以提高绕组的机械强度和绝缘强度，防止绕组在各工序传递过程中吸潮。（2） 绕组的绕向绕组的线匝围绕方向称为绕向，绕组的绕向分为左绕向和右绕向两种，左绕向：指从起绕头由上往下看，假设线匝围绕方向为逆时针方向，则为左绕向，如图8-6a所示。图 8-6绕组的绕向a左绕向；b右绕向右绕向：指从起绕头由上往下看，假设线匝围绕方向为顺时针方向，则为右绕向，如图 8-6b所示。判别绕组的绕向格外重要，绕组绕向不同，则绕组的极性也不一样，假设绕组绕向判别错误，那么绕
18、组经过串联或并联之后，绕组间预期的电势极性关系必定也是错误的，不是电压输出不正确，就是绕组因短路而烧损。（3） 绕组的排列绕组排列方式主要应从阻抗电压大小、出线便利程度及绝缘构造的合理性等方面综合考虑。对于同心式排列的三绕组变压器，一般将低压绕组靠近铁心柱布置，因它与铁心所需的绝缘距离较小，有利于缩小绕组尺寸；带有较多抽头的低压绕组布置在最外面，便于抽头的引出和连接；高压绕组位于两个低压绕组之间， 形成低一高一低排列方式，以削减阻抗电压。图 8-7 所示为 TBQ84923/25 型主变压器的绕组布置和绝缘构造示意图。3、器身绝缘和引线装置油浸式变压器的内部绝缘分为主绝缘和纵绝缘两类，主绝缘是
19、指绕组或引线对地及对其他绕组或引线之间的绝缘；纵绝缘则指同一绕组不同部位之间的绝缘。绝缘构造尺寸，特别是主绝缘尺寸将直接影响变压器的重量和外形尺寸，以及阻抗电压、损耗等性能数据。对于同心式绕组的主绝缘广泛承受油隔板绝缘构造， TBQ 系列主变压器的绕组与心柱、不同绕组之间的隔板为 45mm 厚的酚醛纸筒，绕组均匀绕在酚醛纸筒上，并且绕组与油箱、铁心以及不同绕组之间必需有足够的绝缘距离油隙。绕组不同部位间的纵绝缘为由垫块、撑条构成的轴向、径向油道组成。主变压器的器身绝缘构造除了要保证足够的绝缘强度外，还应满足绕组散热的要求。为此器身装配时，必需保证套装时 3 个绕组必需同心，高度全都，垫块要上下
20、对齐， 保证油路通畅。并且，套装最外层低压绕组前，必需先放好隔板组，让外层绕组压住隔板。隔板组的作用是让冷却油沿绕组之间和绕组与心柱之间的油道流淌， 以利绕组和铁心的散热。应当指出，变压器的内部绝缘强度在很大程度上与器身的工艺处理有关，例如：固体绝缘材料被油浸透的程度；绝缘枯燥程度；绝缘构造中存在空气的多少； 器身的清洁度以及变压器油的净化脱气程度等。因此，主变压器的器身在组装完成后，应进展真空枯燥处理。器身进油箱前要用干净的变压器油冲洗干净。绕组引线均用裸铜排制成，引线与绕组出头的焊接承受电阻焊接。由于钢是加速变压器油氧化的催化剂，故引线外表要掩盖一层绝缘漆作保护层。全部绕组引线均通过引线支
21、架固定在器身上。图 8-7TBQ84923/25 型主变压器的绕组布置和绝缘构造1-压板；2-上铁轭绝缘；3-牵引绕组 DY2；4-高压绕组 GY1；5-牵引绕组 DY3、励磁绕组 DY5；二、油 箱6- 关心绕组 DY4；7-下铁轭垫块；8-隔板组；9-下铁轭垫块。油箱是油浸式主变压器的外壳，变压器的器身就放在布满变压器油的油箱内。对油箱的根本要求是：（1） 在保证内部必要的绝缘距离条件下，尽可能减小体积，以节约用油；（2） 应具有必要的真空强度，以便在检修时能利用油箱进展真空枯燥；（3） 油箱外部各种附件的布置应便于安装和维护。变压器的器身放在布满变压器油的油箱中。由于主变压器与平波电抗器
22、共用油箱，下油箱外形呈凸字形，大腔用于安装主变压器的器身，小腔用于安装平波电抗器。两腔之间设置一块铝板，用以隔磁。下油箱由钢板焊接而成。在油箱壁上焊有吊攀，用以起吊整台变压器，油箱壁上焊有安装板，安装板上有安装孔， 用螺栓通过橡胶垫把变压器固定在车体上。箱壁四周焊有一些加强筋板。箱壁上装有压力释放阀，以便快速排出箱内过高的压力。另外，在箱壁上还开有冷却系统的进出口管道，油冷却器就安装或固定在箱壁上。油箱上装有油管，用于接通油路。在油箱壁的下部装有 50 活门和一个油样活门，50 活门用于注油、滤油和放油；油样活门用于取油样，以对变压器油进展化验。油箱壁上装有压力释放阀。箱底的钢板上设置多个定位
23、钉，以对变压器、平波电抗器定位。箱底上设有放油塞，用于放净箱底残存的变压器油。箱壁多处开有长方形孔，上部的方孔是安装出线装置用的，下部的方孔是作为手孔用的，用于平波电抗器的底部安装。上油箱的上部有箱沿，用以安装储油柜。在上油箱安装有信号温度计。箱盖上还装有各绕组引线用的各种绝缘套管，其中，牵引绕组的引线套管中通过的电流高达 3000A 左右。由于大电流穿过箱盖时，在套管安装孔四周会产生很强的交变磁通，从而在四周钢板内产生相当大的涡流，引起局部过热，因此在套管安装孔四周必需实行隔磁措施。TBQ 系列主变压器的箱盖上套管孔旁边均开槽， 并嵌焊不锈钢板 1Cr18Ni19，如图 8-8 所示，这种不
24、锈钢是低导磁材料，可使箱盖上的交变磁通显著削减，避开消灭局部过热。图 8-8套管安装处隔磁方式1-箱盖板；2-非导磁钢板 1Cr18Ni19；3-非导磁垫块 1Cr18Ni19。三、保护装置变压器油是从石油中提炼出来的优质矿物油。在油浸式变压器中，变压器油既是一种绝缘介质，又是一种冷却介质。因此，对变压器油的要求是：介质绝缘强度高、粘度低、网点高、凝固点低、酸值低、灰粉等杂质及水分少。变压器油中只要含少量水分和杂质就会使绝缘强度大为降低含 0.004%水分时，绝缘强度降低约 50%。此外，变压器油在较高温度下长期与空气中的氧接触时会渐渐老化，在油中生成不传热的悬浮物，堵塞油道，并使酸值增加，绝
25、缘强度降低， 这对变压器的安全运行是格外不利的。为了减缓变压器油受潮或老化的程度，使油能较长期地保持良好状态，在TQ 系列主变压器上特地设置了以下几种保护装置： 1储油柜油枕储油柜安装在箱盖的上方。主变压器的储油柜的容量应能满足在高温(+40) 并在变压器持续运行时，油不溢出储油柜；在低温-25且变压器不工作时， 储油柜中应有油。2. 油位表储油柜侧壁设有玻璃管油位表，玻璃管中有一个空心红色玻璃球，用于指示油位。油位表旁标有环境温度，分别为+40、+20、-30时，且变压器为工 作时储油柜内变压器油应具有的油位刻度。3. 吸湿器TBQ 系列主变压器均承受吊式吸湿器，其主体为一玻璃管，内盛 1.
26、5 kg 用氯化钴浸渍过的变色硅胶作为吸湿剂，其下部罩内有变压器油作空气杂质过滤 剂。空气经罩与座之间的间隙进出，使空气干净。变色硅胶在枯燥时呈兰色，吸取潮气后呈粉红色。当玻璃管内有 2/3 的硅胶呈粉红色时，硅胶就应进展枯燥处理或更换。为了保证变压器油的质量，除设置上述油保护装置外，还必需留意：不同产地或不同牌号的变压器油通常不能混用，这是由于变压器油的牌号是以凝固点的温度值命名的，变压器油分 10#、25#、45#，它们的凝固点分别为-10、-25、-45。不同牌号的变压器油混用后，对油的粘度、闪点、凝固点等都有肯定影响，会加速油的老化。但在实际使用中又常常遇到变压器油的混用问题，其一般原
27、则是：对不同来源的油混合使用时，首先必需测量油的凝固点，假设相近方可混合使用。对运行中的主变压器需要加油时，应依据参加量，按比例抽取混合油进展油样分析试验，以确定可否混用。，4. 信号温度计信号温度计用来测量和监视主变压器上层油温。TBQ 系列主变压器上均装有 WTZ-288 型信号温度计，它由测温筒温包、金属毛细管、弹簧管、刻度盘、指针及接触系统构成的一个密封系统，如图 8-9 所示。图 8-9WTZ-288 型信号温度计1-测温筒；2-毛细管；3-刻度盘；4-支架；5-拉杆；6-扇形齿轮；7-小齿轮；8-游丝；9-弹簧管。在密闭系统中充以氯甲烷或丙酮乙醚液体。测温筒安装在箱盖上的度计座 内
28、。当变压器上层油温上升时，测温筒内液体温度也随之上升而气化、体积膨胀， 压力增加，并沿着金属毛细管传到压力计中，使弹簧管受压变形，通过传动机构带动指针偏转，指示出上层油温数值。该温度计还有电接点，刻度盘上电接点的限值指针可用专用钥匙将指针定在所需的温度刻度上，当带有动触点的温度计指针随油温的上升，到达限值指针位置时，接点接通电路、发出警告信号。5. 油流继电器油流继电器用来监视变压器油循环状态是否正常。图 8-10 所示为 YJ-100-A 型油流继电器原理示意图。当油流正常时，变压器油进入探头，靠油的流淌压力作用于微动开关，推动触头使常闭触头翻开，给出一个油流正常的信号，同时指针偏转 55，
29、显示正常。图 8-10YJ-100-A 型油流继电器原理示意图图 8-11YSF-70/25J 型压力释放阀1-动板；2-油联管；3-密封环；4、5-磁钢；1-防雨帽；2-调压螺母；3-上罩；4-内、外弹簧；5-标志杆；6-电气局部；7-指针；8-壁。6-阀盖；7-上封环；8-侧封环；9-阀座；10-下封环。6. 压力释放阀压力释放阀装在油箱壁上。变压器在运行中，因外电路或变压器内部有故障， 消灭很大的短路电流时，过高的热量使变压器油快速气化，变压器内部压力上升。在压力上升到 70kP 时，压力释放阀口在 2ms 内快速翻开，排出的气体和油流沿管路排到车下。当恢复正常时，阀口关闭。图 8-11
30、 所示为 YSF-70/25J 型压力释放阀。四、冷却系统主变压器运行中产生的全部损耗将转变为热能，使各部件的温度上升，当主变压器温升超过规定的限值，将使绝缘损坏，直接影响主变压器的使用寿命20 30 年。因此，主变压器必需具有相应的散热力量。图 8-12冷却系统示意图1-主变压器器身；2-下油箱；3-上油箱；4-滤波电抗器；5-储油柜；6-潜油泵；7-100 蝶阀；8-油流继电器；9-通风机；10-冷却柜；11-平波电抗器。TBQ 系列主变压器在保证内部散热力量良好的同时，其外部冷却承受了强迫导向油循环风冷式冷却系统，该系统分油路和风路两局部，图8-12 所示为TBQ84923/25 型主变
31、压器冷却系统示意图。冷却系统的油路为：热油从油箱上部出油口抽出进人潜油泵的进油口，经冷却器冷却后，打人油箱底部。冷油先冷却主变压器的铁心、绕组，然后冷却平波电抗器的绕组、铁心。此后冷油进人上油箱，再冷却 4 台滤波电抗器后进人潜油泵的进油口，反复循环。在平波电抗器腔内，设置多处隔板，使油流按图示路径流淌，此方式即为强迫导向油循环方式。在铝冷却器进、出油口及潜油泵进口皆装有由不锈钢制成的波浪管。五、出线装置主变压器各绕组的引线从油箱内引至油箱外时，必需承受出线装置，以便使带电的导线与接地的油箱绝缘。TBQ 系列主变压器的出线装置多数承受复合瓷绝缘套管，常用的绝缘套管如图 8-13 所示的 4 种
32、。绝缘套管型号中符号的意义是：B 一变压器用；F 复合瓷绝缘式；L 一穿缆式；J 一加强绝缘；横线后面的分子表示额定电压值单位：kV；分母表示额定电流单位：A。图 8-13绝缘瓷套管(a)BLJ-25/300 型穿缆式套管；(b)BF-1/300 和 BF-1/600 型套管； (c)BF-1/800 型套管；(d)BF-6/2023 型套管和 BF-6/300 型套管。1-接线头；2-圆螺母；3-衬垫；4-磁盖；5-封环；6-上磁套；7-密封垫圈；8-纸垫圈；9-下磁套；10-导电杆；11-纸垫圈；12-磁套；13-衬垫；14-压钉；15-电缆；16-放气塞。绝缘套管的构造取决于电压等级和额
33、定电流的大小。TBQ 系列主变压器的高压绕组 A 端子常承受图 8-13(a)所示的 25kV 级的穿缆式套管。该套管装在箱盖的上升座上，为了排解油箱中集存的空气，设有特地的放气塞；牵引绕组端子常承受图 8-13(b)所示的 6kV 级绝缘套管；其余的绕组端子则承受图8-13(b)、(c)所示的 1kV 级绝缘套管。第三节 典型主变压器的构造特点TBQ 系列主变压器为国产 SS 系列电力机车配套的主变压器，由于各型机车的功率、调压方式及总体布置的不同，各型主变压器的具体构造型式、技术数据也有所不同。特别是为适应不同的机车调压电路的需要，主变压器的绕组构造、布置及连接方式会有较大的差异。一、TB
34、Q84923/25 型主变压器TBQ84923/25 型简称 TBQ8 型主变压器是用于 SS4 改型电力机车上的主变压器，其外形构造如图 8-1 所示，主要技术数据见表 8-1。TBQ8 型主变压器各主要部件的构造特点如下： 1铁心铁心为单相二柱式叠铁心见图 8-2，承受 0-0.35mm 厚 DQ151-35 晶粒取向冷轧电工钢片叠装而成，由于该电工钢片外表覆有一层薄的氧化膜，有肯定的绝缘作用，所以外表不涂漆。电工钢片的叠积按图 8-2 中 、方式交替进展。心柱截面为 10 级阶梯形。心柱承受环氧玻璃粘带绑扎，每柱 7 道，为使接缝处平坦，降低铁心噪音，在心柱最外级有4 块 6 mm 厚的
35、环氧玻璃布板做成的撑条；上、下铁轭承受夹件夹紧。2. 绕组TBQ8 型主变压器的绕组有：高压绕组、牵引绕组、关心绕组和励磁绕组等4 种，如图 8-14 所示。图 8-14TBQ84923/25 主变压器电气原理图高压绕组由布置在两个心柱靠近高压绕组端的称为 A 柱，另一个称为 X 柱上的两个连续式绕组并联而成。高压绕组总匝数为 1438 匝，其中 A 柱绕组为左绕向，X 柱绕组为右绕向，两柱绕组并联，引线端子号为 A、X，额定电压为 25kV。由于 SS4 改型电力机车主电路承受不等分三段桥，牵引绕组分为与之对应的二局部。一局部用于大桥，其电压为牵引回路额定电压的 1/2。另一局部带中点抽头，
36、其总电压也等于牵引回路额定电压的 1/2。前者位于高压绕组的右侧，后者位于高压绕组的左侧。这样，从铁心柱开头，最靠近铁心柱的是关心绕组 DY4， 其外侧是用于小桥的带中点抽头的牵引绕组 DY2，再往外是高压绕组 GY1，最外侧是用于大桥的牵引绕组 DY3，用于励磁的励磁绕组 DY5 位于 DY3 的中部。牵引绕组 DY2 的匝数为 20+20=40 匝有中间抽头，牵引绕组 DY3 的匝数也等于 40 匝无中间抽头，DY2 的电压为 347.7+347.7695.4 V，DY3 的电压也等于 695.4V。牵引绕组 DY2 绕成双螺旋式。这是由于它用于小桥的带中点抽头的原因。主变压器有两个牵引绕
37、组 DY2，它们分别布置在二个心柱A 柱，X 柱上，相互在电气上不连接。每列螺旋由 8 根导线并绕。每列螺旋在绕组高度的 1/2 处分别进展一次标准换位，在 1/4 处及 3/4 处分别进展特别换位。位于最外侧的牵引绕组 DY3 绕成单螺旋。主变压器有两个牵弓绕绕组DY3，分别绕在二个心柱上，相互在电气上不连接。牵引绕组 DY3 被励磁绕组隔开成上、下两局部，每局部皆进展一次标准换位和二次特别换位。这样，在 A 心柱和 X 心柱上各有一个高压绕组 GY1，一个牵引绕组 DY2及一个牵引绕组 DY3。在电气上，除高压绕组是并联外，其他牵引绕组皆不并联，不串联，而分别向二个转向架的牵引电机供电。两
38、个心柱上的牵引绕组之间耦合很松，彼此相互影响很小。这就允许它们通过的电流有较大的差异。此性能可用于轴重电气补偿。例如，当机车牵引时，需后轴加载加电流，前轴减载减电流时，变压器仍能正常工作。这种构造，变压器行业称之为径向分裂， 这样的变压器也可被称为分裂变压器。紧靠铁心柱的关心绕组 DY4 由 6 根导线并绕成单层圆筒式。主变压器有两个关心绕组 DY4，每心柱一个，相互串联。关心绕组共有 23 匝，在 13 匝处有抽头。额定电压为 399.86V，抽头电压为 226V。在牵引绕组 DY3 的中部有励磁绕组 DY5。主变压器有两个励磁绕组 DY5， 它们相互串联。励磁绕组绕成双饼式，由 4 根导线
39、并绕而成。3. 油箱TBQ8 型主变压器的油箱见图 8-9。箱底用 10mm 厚钢板制成，上面焊有用来限制器身移动的 4 个定位钉，并设有放油塞。箱壁长边用 8mm、短边用 6mm 厚钢板焊接而成，为防止变形，四周焊有一些加强筋板。箱壁上焊有吊攀、冷却器安装座、50 活门、油样活门及接地螺栓等附件；箱壁两侧焊有两块 14mm 厚的安装板，安装板上共有 16 个长孔，用 M24 的螺栓把变压器固定在车体上。箱壁上开有多处用于安装出线装置和作为手孔的长方形孔。上油箱由钢板制成，其内腔用作安装 4 台滤波电抗器。上油箱和下油箱的箱沿间垫有直径为 20mm 的耐油圆橡胶密封圈，四周用 73 个 M16
40、 螺栓紧固，以防漏油。上油箱上安装有储油柜和 1 个 WTZ288 型信号温度计。4. 冷却系统TBQ8 型主变压器承受独立的强迫导向油循环风冷却系统见图 8-12。系统中设置有 STD-1 型铝冷却器，为全铝合金板翅式构造，经硬钎焊的冷却器心刚度高，强度好，能承受 700kPa 的压力。5. 保护装置主变压器油箱内布满国产 25变压器油。为了防止变压器油快速老化和受潮，特地设置了储油柜、吸湿器、净油器等保护装置。6. 出线装置套管TBQ8 型主变压器的出线装置承受两种套管： A-B5/300 型一个； X-BF-1/300，一个。以上两种套管，是以电瓷件为绝缘件的。此外，TBQ8 型主变压器
41、还承受多种以胶木板为绝缘件的出线装置。以接线头个数区分，可分为二联、三联、四联、五联等。二、TBQ9-5816/25 型主变压器TBQ9-5816/25 型简称 TBQ9 型主变压器是用于 SS8 型电力机车上的主变压器。该主变压器是一体化变压器，除主变压器外，还有平波电抗器，它们装在一个油箱里，共用一个冷却系统。TBQ9 型主变压器属分裂变压器径向分裂，接线原理图如图 8-15 所示。图 8-15TBQ9-5816/25 型主变压器接线原理图TBQ9 型主变压器由下油箱、上油箱、器身、油保护装置、冷却系统及其他附属装置等组成。其中，器身由铁心、绕组、绝缘件组成。油保护装置由储油柜、油位表、吸
42、湿器、信号温度计、油流继电器、压力释放阀等组成。下油箱的左部放置变压器器身，右部放置平波电抗器。储油柜安装在上油箱的上方。高压绕组的高压端子 A及采暖绕组的 4 个端子(7，x7，a8，x8) 安装在上油箱上，其余端子都安装在下油箱的油箱壁上。在油箱的右侧有通风机、冷却柜等。1. 铁心主变压器的铁心为心式构造。承受性能优良的冷轧电工钢片，牌号为DQI51-35。心柱截面承受 11 级阶梯状断面，铁扼承受“T”形断面可缩小高度。铁心用夹件夹紧，夹件与电工钢片之间有夹件油道，以作绝缘和冷却油流路径。由于承受强迫导向油循环冷却方式，下夹件除用作夹紧铁心外，还具有集油箱的功能。从油冷却器出来的油已被冷
43、却通过油管进人下夹件集合，然后流向绕组。2. 绕组TBQ9 型主变压器有高压绕组、牵引绕组、关心绕组、励磁绕组和采暖绕组等 5 种绕组。由于 SS8 型电力机车主电路承受不等分三段桥，牵引绕组分成二局部：一局部用于大桥，其电压为牵引回路额定电压的 1/2，另一局部带中点抽头其总电压也等于牵引回路额定电压的 1/2。前者位于高压绕组的左侧，后者位于高压绕组的右侧，绕组排列如图 8-16 所示。图 8-16BQ9 型主变压器绕组排列图1-高压绕组；2-牵引绕组大桥用；3-牵引绕组小桥用；4-关心绕组；5-励磁绕组；6-采暖绕组。由图 8-16 可见，在 X 柱，最靠近铁心的是励磁绕组 5，其外恻是
44、牵引绕组 2大桥用和高压绕组 1，最外侧是牵引绕组 3小桥用、关心绕组 4、采暖绕组 6。高压绕组 GY1 绕成连续式。主变压器有 2 个高压绕组，分别布置在A 柱和X 柱上，2 个高压绕组并联。高压绕组由单根导线绕成，匝数为1092，额定电压为 25kV。牵引绕组 DY2大桥用绕成双螺旋式，各用 6 根导线叠绕。两列螺旋并联，共30 匝，总电压为 686.8V。每列螺旋的换位均承受一次标准换位，两次特别换位。主变压器有两个牵引绕组 DY2，分别布置在 X 柱和 A 柱上，两者之间在电气上是不联接的。牵引绕组 DY3小桥用绕成双饼式，该绕组也是 30 匝，总电压也为 686.8V。但在 15
45、匝处有抽头，抽头电压为 343.4V。两个牵引绕组 DY3 分别布置在 X 柱和 A 柱上，两者之间在电气上是不联接的。关心绕组 DY4 绕在牵引绕组 DY3 的上部和下部，为双饼式绕组，两柱串联。总匝数 17 匝，电压为 387V，在 10 匝处有抽头，抽头电压为 229V。采暖绕组 DY6 绕在牵引绕组 DY3 的上部、中部和下部，亦为饼式绕组。匝数为 66 匝，电压为 1511V。变压器有两个采暖绕组，分别布置在 X 柱和 A 柱上。这两个采暖绕组之间在电气上是不联接的。励磁绕组 DY5 安装在 X 柱上A 柱无。为单层圆筒式绕组。绕 4 匝，电压为 88.9V。3. 油箱TBQ9 型主变压器的油箱构造与 TBQ8 型根本一样，不同点在于：油箱壁上所焊两块安装板为 12mm 厚，其上共有 18 个长孔，用 M24 的螺栓和橡胶垫把变压器固定在车体上。在油箱壁的下部装有 50 活门和油样活门。油箱壁的上部装有压力释放阀。箱底的钢板上设置多个定位钉，以作变压器器身、平波电抗器定位用。箱底上设有放油塞。箱壁多处开有长方形孔用以安装出线装置和固定主变压器器身及平波电抗器下部。油箱壁厚度为 6mm。上油箱承受钢板焊接而成。高压绕组的高压端子A及采暖绕组端子(a7， x7，a8，x8)安装在上油箱的箱盖板上。上油箱与下油箱的箱沿间有直径为 20mm 的耐油橡胶密