高速动车组牵引变压器热仿真

由于变 压器 空 间 结构 的复 杂 性 和 涉 及 电磁 学 及 热
力学 ， 些工 程 问题无 论试 验或 分析 方 法解 决都 相 当困 一
难， 目前 还缺 乏有 效 的在线 检测 变压 器 温 升 的手段 。准 确计 算 和预 测变 压 器 内部 的 温 升一 直 是 变 压 器 制 造 与 运 营 中的一 个 重要 的课 题 。在 变 压 器 热 特 性 的 理 论 研 究方 面 ， 内外 的一些 专家 学者 已做 了不少 的算 法 。文 国 献 Ｅ ｉ 细 地 分 析了 变 压 器 内部 热 量 的传 递 过 程 ， 变 ｌ详 将 压 器看 做 四 阶 环 节胸 非 线 性 系 统 ， 出 变 压 器 的 热 模 得 型 ， 助 于变 压器 实 际所有 材料 及其 空 短路 试 验 的特 性 借 曲线 得 出其模 型参 数 。该算 法 涉及 到 的参 数量 大 ， 且 而 部分 热 阻还需 要在 变 压器 的空 载 、 路试 验 得 出 的特 性 短
了依 据 。 １ 牵 引变 压器 温升 模型 建立 １ １ 模 型建 立 的背 景 ．
献 ［］ ４ 从传 热 学角度 提 出 了一 种分 析 自冷 变 压器 油 循环
流 量 、 体和 散热 器 内油沿 高度 的温 度场 分 布 以及 换 热 箱 系数 的计 算 方法 ， 较 繁锁 。在 涉及 到牵 引 变压 器 温升 但 仿 真计算 中 ， 较多采 用 的是发 热 时间 常数 法 ；发 热 时 间 常 数法需 要 获 取 的 参 数 少 ， 其 他 固定 量 确 定 的情 况 在 下 ， 与负荷 率 有关 ， 且 特 别 考 虑 了 牵 引 负荷 具 有 负 只 并
中 图 分 类 号 ：Ｕ２ ４ ３ ６ ６．＋ 文献标志码 ： Ａ
近年 来 ， 随着 我 国动 车 组 的 不 断 提速 ， 道 部 门对 铁
压 器漏磁 场 引起 的结构 件 涡流损 耗 ， 并在 此 基础 之 上 对 变 压器 的温度 场 进 行 分 析 与计 算 。该方 法 计 算 较 为精 确， 但需 要知 道变 压 器 详 细 的 材料 属 性 及 结 构 参 数 ， 文
高速 动 车组 动力 设 备 的可靠 性 和安 全 性 提 出 了 越来 越 高 的要求 。牵引 变 压 器 是 电气 化 铁 路 中最 主 要 的 电气
设备 ， 性能 的优 劣对 电气 化铁 路 的运行 有 着决 定 性 的 其
影 响 。牵 引变压 器 是 高 速 动 车组 牵 引 传 动 系 统 的 关键 部件 ， 温升 直接 关 系到变 压器 的绝 缘 寿命 和运 行 的安 其 的， 这为 掌握 高速 动 车组 的温升 特性 及其 动 力 配置 提 供
第 ３ １卷 第 ， 期 ｂ ２１ ０ １年 １ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｗ ＡＹ Ｌ Ｉ ０ＣＯＭ ０ＴＩ ＬＣＡＲ ＶＥ ８
Ｖ ｏ１ １ Ｎｏ．６ ．３
Ｄｅ． ｃ ２ Ｏ１Baidu Nhomakorabea
文 章 编 号 ：０ ８ ７ ４ （０ １ ６ ０ １ —０ １ ０ — ８ ２ ２ １ ）０ — ０ ２ ３
全性 ， 因此 对 牵 引变 压 器 进 行 热 仿 真 计 算 是 非 常必 要 计算 的大功率 传动 领域 里 ， 别是 铁 道牵 引 变压 器 温 升 特
载 幅度变 化 大 、 载过 载系数 高 、 负 负载 周 期变 化频 繁 、 负
载 陡变 等特 点 。 １ ２ 发热 时 间常数模 型 ． 变压 器是 一个 非线 性 系统 ， 参数 的依 赖关 系 较 为 各 复 杂 ， 精确 地计 算 各 个 点 的动 态 温 升 过 程 很 难 ， 要 因此
车实 际 运 行 过 程 中 的 变 化 情 况 。而 目前 国 内变 压 器 温 升 仿 真 软 件 并 没 有 真 正 有 效 地 用 于 高 速 动 车组 主 变 压 器 上 。
为 实 时 监 测 列 车 运 行 过 程 中变 压 器 主要 部 位 温 升 的变 化 情 况 ， 文 采 用 了 发 热 时 间 常 数 法 ， 到 了牵 引 变 压 器 实 本 得 时 的 温 度 曲 线 ， 一 步 可 得 到 变压 器 的 温 升 裕 量 ， 高 速 牵 引变 压 器 热 容 量 的选 择 及 列 车 的 动 力 配 置 提 供 了依 据 。 进 为 关 键 词 高 速 动 车 组 ；牵 引 变 压 器 ； 引 负 荷 ；仿 真 模 型 ； 升 牵 温
高速 动 车 组 牵 引变压 器 热 仿 真
刘永欢 ，董 侃 ， 利娜 ，刁利军 ，刘志 刚 耍 （ 北京 交通 大 学 电 气 工 程 学 院 ，北 京 １ ０ ４ ） ０ ０ ４
摘 要 牵 引 变 压 器 温 升 直 接 关 系 到 变 压 器 的绝 缘 寿命 和 运行 的安 全 性 ， 需 研 究 高 速 列 车 牵 引 变 压 器 温 升 随 列 故
图 １表示 Ｅ 。
曲线 的基 础 上 确 定 出来 。文献 Ｉ ］ 传 统 的 电 阻法 ， － 用 ２ 即 变化 来 确定 绕 组 温升 。该 断 电测 量 绕 组 温 升 时 都 会 因
自身 的缺 陷造成绕 组 温度 的损 耗 ， 而 使绕 组 的热 态 电 从
大 型 电力变压 器 常用 的冷却 方式 一 般分 为 ３种 ： 油
需 要适 当地作 一些 简化 和 近似 。
变压 器 的主要 热源 是铁 芯和绕 组 的损 耗 ， 芯 和绕 铁 组 内部 的热 量先 由 内部 以传 导 方 式 传 递 到该 部 分 的表
面， 然后 以对 流方式 由表面传 递 给油 ， 过油 的对 流 ， 通 把
来 自铁 芯和 绕组 的热量 传 给油箱 壁 ， 热 了的油 箱 壁通 加 过 辐射 和周 围 空气 对 流 把 热 量散 走 。热传 递 过 程 可用