《动车组牵引系统维护与检修》教学课件—CRH5动车组牵引变压器概述

在油泵运行之前，油泵、管路和冷却器中必须充油。在
动 车
起动时应检查油泵的转动方向。
组 若油泵长时间存放在潮湿环境中，必须检查绕组对构架的
牵 引
绝缘电阻。在以下情况下对此单元充油前必须对绕组进行
法变 压 干燥：
器 结
• 绝缘电阻低于30 MΩ（使用500 V兆欧表，在25 °C的
构 、
绕组温度下）。
技
技 术
苯乙烯塑料绑带绑扎，使之成为一个结实的刚体，图2-
参 数
14是铁芯叠积图，图2-15是铁芯装配图。
及
控
制
方
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、 、
动
车
组
牵
引
法变 压
器
结
构
、 技
图2-14 铁心叠积图
术
参
数
及
控
制
方
图2-15 铁心装配图
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、
除上述以外，牵引变压器还包括：4 个测温探头，
、
用以检测变压器油温；1 个过压阀；3 个油位传感器，
用以安全地操作保护逻辑电路。
动
牵引变压器通过强制油循环进行冷却。当油流经膨
车 组
胀油箱时，油-空气热交换器（冷却器）可对其进行冷
牵 引
却。油-空气热交换器是牵引变压器的组成部件。
法变 压 器
本地牵引控制（CLT）通过断开断路器（DJ），使 牵引变压器与接触网电路隔离，初级绕组回流点在变
动 车
顺序为：牵引绕组、滤波绕组及高压绕组。
组 牵
线圈的绝缘部分由板材制成。每个绕组带有轴向的
引 法变 压
器
同心油道，这些油道用于优化冷却效果。绕组的定位 是通过准确的端环来保证的，这样可以减少轴向短路
结 构
作用力。为满足高阻抗的要求，线圈采用分裂式结构，
、 技 术
所有线圈之间均采用退耦布置，四个牵引绕组分别对 应四个高压绕组，如图2-16是绕组布置图。
油的最高允许温度为115 °C。
动 车 组 牵 引 法变 压 器 结 构 、 技 术 参 数 及 控 制 方
5.
4.
1.
电油
缆泵
；
电 机
图
2-20
螺；
2.
栓
螺油
栓泵
；电
机
3.
端视
子图
盒
盖
；
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泵出的油流经电机护罩，由此电机所生成的热量被油耗
、 、
散。电机隔间也充有相同的油。牵引变压器油泵电机的电 源来自高压箱。
动 车
（1）内部结构
组 牵
磁路为芯式结构，由两个芯柱旁轭及两个矩形铁轭组
引 法变 压
成，采用冷轧晶粒取向硅钢片叠积而成，片间有耐热的 绝缘涂层。心柱采用多级近似圆形的截面，外接圆直径
器 结
200，有效截面积288.84cm2。为了适应卧式安装的要
构 、
求，上下铁轭硅钢片冲孔并用穿心螺杆紧固，芯柱使用
• 油枕； • 油位指示器；
、 技
• 油流指示器（每个油泵一个），用以指示冷却油的流
术 参
动；
数 及
• 温度计；
控
制
方
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• 油泵，用以循环冷却油；
、 、
• 护线罩； • 风机电机，用以冷却变压器油；
• 冷却器；
动 车
• 钢制油箱；
组
除上述以外，牵引变压器还包括：
动 车
引线结构紧凑，如图2-17所示，顶部出线，占用空
组 牵
间少，引线采用铜排和圆铜棒，导体焊接采用含银材
引 法变 压
料。引线支架采用强度高的层压木板。原边高压引线 采用T形头结构。二次接线端子采用接线端子结构，安
器 结
装在变压器侧壁上。
构
、
技
术
参
数
及
控
制
方
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（2）外部结构
结 构
压器外部提供，回流路径通过TP和TPB车的2 个转向架
、 技
上的2 条接线实现。
术
参
数
及
控
制
方
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线圈为层式结构，A级绝缘等级，线圈有两柱，每
、 、
柱有2段绕组，每段绕组都有由高压绕组、滤波绕组和 牵引绕组组成的线饼，每个牵引绕组中都有它自身对
应的高压绕组，每个变压器共有4段绕组。从里到外的
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2.5.3 CRH5动车组牵引变压器的结构、技术参数及控
、 、
制方法 1．概述
牵引变压器是动车组的重要组成部分，由受电弓接
动 车
收的能量通过主断路器供给牵引变压器的初级绕组，
组
将电压改变1770V交流电，供给辅助设施电路和负责
牵 引
全列车直流电驱动电气设备管理的电路及给牵引电机。
、
牵引变压器（TT）（1）为配有6个次级绕组的单相变
、 压器，用于降低电压以使其适于驱动设备。每个牵引/辅
助变流器均由牵引变压器（TT）（1）的2 个次级绕组馈
动 电。安装在牵引变压器（TT）上的主要组件如下：
车 组
• 硅胶通气装置；
牵 引
• 630 A 套管；
法变 压
• 初级绕组电流传感器；
器 结 构
、 、
2 5 3CRH5
动
车
组
牵
引
法变 压
器
结
构
、
技
术
参
数
及 控 制 方
图2-18 牵引变压器外部结构示意图 1. 牵引变压器；2. 高压套管3. 避雷器；4. 硅胶通气装置；5. 630 A 套管； 6. 初级绕组电流传感器；7. 油枕；8. 油位指示器；9. 风机电机；10. 冷却器11. 钢
制油箱
法变 压
整个变压器含网侧高压套管共有14个接线端子，总
器 结
重7000kg，最大外形尺寸为
构 、
4124mm×2465mm×685mm，牵引变压器（TT）安装
技
在TP 和TPB 车的底架上，如图2-13是安装在TP车的
术 参
CRH5牵引变压器。
数
及
控
制
方
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动
个信号，如果这2 个温度值中有1 个达到第1 阈值，
车 组
且相应的探头未破坏，则将故障状况检测为‘冷却油
牵 引
过热’。
法变 压
如果油温达到第1 阈值，CLT 设备将让相应的牵引
器 结 构
驱动器通过TCMS 降低牵引功率。其目的是避免油温 达到第2 或更高的阈值，那样会导致变压器与高压电
、 技
路断路。
车
• 输入功率（在60°C 下） ： 2 ×3.3 kW
组 牵
④ 保护方案
引 法变 压
器
牵引变压器保护系统由电子设备启动。由专门的传感 器监测牵引变压器运行情况。本地牵引控制（CLT）负
结 构
责对监测中所检测到的保护干预进行确认。
、
由CLT设备确定对以下所列事件（要求从接触网线电
技 术
路隔离切换变压器）提供的保护。该请求经MVB传送至
动 车
运行。当车组处于长时间停车状态时，采用低速运行。 每台风机电机的特性如下：
组 牵
电源电压 ： 400 V AC 50 Hz 三相
引 法变 压
器
电源电压变化及容差 ： 根据标准，在额定电压+/10%范围内
结 构 、
电源电压失真 ： ≤ 10% 运行速度 ： 2900 l/min
技 术
输入功率： 2 x 8.6 kW
• 绝缘电阻低于1 MΩ（使用500 V兆欧表，在75 °C的
术 参
绕组温度下）。
数 及
• 电源电压 ： 400 V AC 50 Hz 三相
控
制
方
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、
、
• 电源电压变化及容差 ： 额定电压± 10%
• 电源电压失真 ： ≤ 10%
动
• 油流量 ： 2x750 l/min
• 初级绕组电流传感器（TAP）故障
组 牵
CLT 通过读取来自初级绕组电流传感器（TAP）的
引 法变 压
器 结
信号来检测此情况。 • 初级绕组隔离损耗（差动保护） 此保护通过比较来自TAP 和TAP1 的均方根值信号
构 、
来实现。如果TAP 与TAP1 信号之间的差值大于设定
技 术
阈值（50A）且持续超过2 秒，CLT 将使TCMS 通过
参 数
MVB 将断路器DJ 和DJ1 断开。
及
控
制
方
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2 5 3CRH5
、
、
• 冷却电路过压
将由一个专用阀门检测保护冷却电路、防止油过压的
动
情况。过压由气体的突然释放引起，当变压器绕组放
车
电，或存在电气保护检测不到的短路时，将出现这种
组 牵
情况。
引 法变 压
器
• 冷却油循环不足或没有 CLT 通过采集油流量检测器的状态检测此情况。在变
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2 5 3CRH5
、
、
主要包括油箱及储油柜，主变压器采用车体下安装形
式。它是一个钢制的焊接油箱。油箱在真空充油过程中
动 能够承受一定压力，图2-18是牵引变压器外部结构示意
车
图。
组 牵
①冷却系统
引 法变 压
器
图 2-19 给出了牵引变压器的冷却油循环系统。 该冷却系统包括安装在油箱上的2个油泵和冷却器系
参
数
及
控
制
方
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、 、
动
车
组
牵
引
法变 压
器
结
构
、
技
术
图2-16绕组布置图
参
数
及
控
制
方
图2-17 引线布置
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、
、
六个独立的高压线圈分别与各自的牵引线圈耦合，
实现了六个牵引线圈相互退耦，降低了绕组间的相互
影响。
车 组
油泵数量 ： 2
牵 引
耗散功率 ： 360 kW
法变 压 器
气流量 ： 5.83 kg/s 进气口温度 ： 45 °C
结 构
排气口温度 ： 108.5 °C
、
技
术
参
数
及
控
制
方
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1.
2 5 3CRH5
变
、
压
、
器 ；图
2-19
2.
冷
动 车
却 器
牵 引
3.
组 牵 引 法变 压 器 结
参 数
TCMS，将启动变压器隔离开关。
及
控
制
方
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、
这些事件有：
、
• 初级绕组过载或短路
• 初级绕组电流传感器（TAP）故障
• 初级绕组的隔离损耗
动 车
• 冷却电路过压
组 牵
• 冷却油循环不足或没有
引 法变 压
• 冷却油过热 • 冷却油位过低
器 结
• 隔离开关和接触器的诊断
4.
油 泵
变 压 器
；的
冷
风却
构
机油
、
电循
技 术 参 数 及 控
5.
机环 ；系
统 散 热
制
器
方
；
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②风机电机
2 5 3CRH5
、
参见图 2-19，2台风机电机安装在底架上紧邻变压
ห้องสมุดไป่ตู้
、
器的位置，用以对油进行冷却。风机电机设计为可以
高速和低速运行。当车组处于运行状态时，采用高速
构 、
TCMS 在DJ开路后对DJ1断开可使‘变压器切断’请
技 术
求被激活。在安装有‘切断’变压器的地方，激活此
参 数
类请求可防止车辆的DJ闭合。
及
控
制
方
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、
、
• 初级绕组过载或短路
CLT通过读取来自初级绕组电流传感器（TAP）的
信号来检测此情况。
动 车
2 5 3CRH5
、 、
动
车
组
牵
引
法变 压
器
结
构
、
技
术
参
数
及
控
制 方
图2-13 CRH5牵引变压器
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2 5 3CRH5
、
2．牵引变压器结构
、
变压器采用心式卧放结构。内部结构主要由铁心、线
圈构成的器身和引线等组成，外部结构主要由油箱及储
油柜、冷却系统、组件等几部分组成。
结 构
压器冷却电路中安装有2个检测器。当变压器接通且2
、
个检测器均切换其输出触点时，在30 秒延时后检测被
技 术
确认。
参
数
及
控
制
方
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、
• 冷却油过热
、
在每台变压器上安装有4 台冗余的热探头PT100，
用以测量冷却油的温度。每个CLT 会采集此温度的2
结 构
统。油借助2个油泵经过冷却器循环。冷却器系统包括
、 散热器和2台风机电机。风机电机用以使强制风经过散
技 术
热器循环。每个系统的额定气流流速为2.04 kg/s。
参
数
及
控
制
方
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2 5 3CRH5
、
、
冷却系统特性（每个冷却器）如下：
型号 ： KDAF
动
风机数量 ： 2
参 数
速度 ： 2930 / 1450 rpm
及 控
每台电机的功耗 ： 8.2 / 2.2 kW
制
方
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③ 油泵电机
2 5 3CRH5
、
参见图2-20，在TP 和TPB 车的牵引变压器上安装
、
有2 台油泵电机。泵与电机组成一个整体单元。此单
元用来将油在牵引变压器中循环，实现冷却和绝缘。
法变 压
时，在30 秒延时后检测被确认。如果2 个检测器不一
术
参
数
及
控
制
方
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• 冷却油位过低
、 、
CLT 通过采集各油位检测器的状态来检测此情况。 在变压器冷却电路中安装有3 个检测器。
第1 个油位检测器提示‘油位预报警’。其他油位检