内蒙古集通铁路集团（有限）责任公司锡林浩特综合维修段 内蒙古锡林浩特市 026000
摘要：电气化铁道用变压器一般分为两类：一类是给机车供电用的牵引变压器，或者自耦变压器；一类是铁道变电所用变压器。第一类变压器因为其电压高，容量大，均为油浸式变压器；而第二类变压器随着科技进步，环保意识的提高，基本都采用了干式变压器。基于此，本文主要对电气化铁道干式变压器技术进行分析探讨。
关键词：电气化铁道；干式变压器；技术研究
1、电气化铁道干式变压器研究的主要问题
1.1电压标准
我国电气化铁道采用25kV单相工频交流供电制式，电气化铁道的额定工作电压为27.5kV，最高工作电压可达31.5kV，工作时有一相接地，其单相对地电压为35kV系统单相对地电压的1.36倍。GB6450—86《干式电力变压器》和GB/T10228—1997《干式电力变压器技术参数和要求》的技术标准，只考虑适用于6，10，35kV中性点不接地对称三相系统干式变压器的技术标准，与电气化铁道的一相接地不对称工况有较大的差异，因此在研究设计时还参照了电气化铁道的相关标准。
1.2绝缘水平
GB6450—86《干式电力变压器》标准中，考虑到干式变压器是在室内安装运行，并且在近距离范围还采用有金属氧化物避雷器进行保护，有效地限制了大气过电压和内部过电压，因此干式变压器的绝缘水平标准比油浸式变压器低15%。35kV电压等级干式变压器的最小爬电比距按20mm/kV设计，其绝缘爬距为700mm。本次研制的电气化铁道干式变压器的绝缘爬距按800mm设计，比国家标准提高了15%，能满足电气化铁道对室内设备绝缘爬距的要求。接地端子也采用了绝缘性能强的环氧树脂绝缘子。
1.3接线方式
电气化铁道干式变压器研制的接线方式考虑了单相、斯科特、三相3种型式，既包括了所有干式变压器的各种接线类型，也满足了27.5kV电气化铁道各种变压器的接线方式的要求。
(1)单相干式变压器采用Ⅰ，i0接线方式。
(2)斯科特干式变压器采用II，yn(按照颁布的铁道部标准，此种接线类型的变压器统称为斯科特变压器，不再称为逆斯科特变压器)接线方式，适用于中性点接地的运行方式。
(3)电气化铁道27.5kV侧三相所用变压器(目前油浸式变压器有Y，yn0或D，yn112种接法)为了与牵引变压器YN，d1接线方式相对应，研制的三相干式变压器采用D，yn1接线方式。具有以下优点:
a.可抑制中性点的飘移。
b.能降低谐波的干扰和噪声的影响。
c.能起到抑制电压波动和降低产品噪声的作用。
d.空载损耗小;零序阻抗小，有利于单相接地短路故障的切除;3次及以上的高次谐波激磁电流在原边形成环流，可抑制高次谐波对接入系统中的电子元件的干扰;D，yn1接线变压器可以使用在三相不平衡负荷网络中，使网络中单相负荷的容量以及变压器的设备能力得到充分发挥。因此电气化铁道采用三相变压器时，应首先推荐采用D，yn1的接线型式。
1.4设计与工艺制造
绕组设计采用铜导线的电流密度为1.5A/mm2，绕组时间常数T为40min。有效地提高了样机的过负载能力并降低温升;考虑到空载损耗与材料成本的因素，铁芯设计磁通密度选为1.55T左右，迭片系数为0.95，工艺系数为1.27，有效地降低了空载损耗。
由于要求铁芯空载损耗值比标准值低，故铁芯选用进口30ZH105双层绝缘晶粒取向优质冷轧低损耗硅钢片，并采用45°全斜接缝2片交错叠，铁轭采用空心螺杆夹紧拉板结构，心柱采用玻璃丝带绑扎等工艺，以降低变压器的空载损耗、空载电流和噪声。高、低压线圈均为圆筒式。低压线圈采用F级涤纶玻璃丝包扁铜线，并排绕制;高压线圈为分段圆筒式，采用改性漆包圆铜线绕制。绝缘材料为CY225环氧树脂，采用玻璃纤维缠绕真空浇注工艺。由德国HEDRICH真空浇注设备完成，有效地保证了线圈的浇注质量。由于高压线圈的试验雷电冲击电压较高，选用185kV，因此高压线圈首尾部出线的部位采用Nomex纸加强绝缘，提高了变压器抗雷电冲击能力。高压线圈装设了手动调压端子，电压调整范围为±5%。器身采用轴向压钉压紧及防震橡胶垫块，以提高抗短路冲击能力。
1.5试验标准
研制的干式变压器试验分为出厂试验和现场运行试验。试验标准和方法参照GB6450—86、GB1094.3—85、TB/T2886—1998进行。绝缘水平的试验，比照电气化铁道标准，采用LI185kVAC80kV标准。
2、样机产品的技术参数与性能指标
这3种干式变压器均采用AN冷却方式;使用环境为-20～+45℃(户内);海拔高度为2000m以下。
3、干式变压器的运行和动态测试
根据值班员跟踪记录分析，牵引变电所交流所用电正常负荷为30～50A，维修、检修用电集中时最大负荷电流接近72A。最高温度出现在夏季，温度记录表明，夏季室内环境温度38℃时，所用干式变压器的温度在45～50℃之间。分区亭的单相所用干式变压器负荷为40～60A，电压输出随27.5kV母线电压波动变化。为了研究、分析所用干式变压器实际运行中的技术状态变化以及谐波等因素的影响，西安科研所、西安供电段、西北电力试验研究院联合组织对西安东牵引变电所运行中的SC8—50kVA/27.5kV干式变压器进行了动态测试。利用进口的数字式电能分析仪收集了11种电压、电流运行数据及波形，模拟了干式变压器正常负荷、大电流负荷、检修瞬间重负荷3种运行状况。为了比较分析，同时测试收集了所用油浸式变压器的典型运行数据和波形。
测试报告显示:干式变压器在27.5kV母线基本空载的情况下，电压畸变率可以控制在0.5%～0.8%。在机车牵引负荷较大时，最大电压畸变率不超过10%。而在低压侧的一相电流畸变率达到35%左右时，低压侧电压畸变率仍能控制在8%以下。在基本相等的电焊维修负荷下，干式变压器的最大电压畸变率为4%，而油浸式变压器为4.3%，三相电压平均畸变率干式变压器为2.9%，而油浸式变压器为3.2%。
西北电力试验研究院提出的测试报告，根据分析测试结果和干式变压器在电力行业使用运行的综合信息，认为研制的27.5kV电气化铁道干式变压器性能稳定、优点突出，可以作为电气化铁道油浸式变压器的替代产品。
4、干式变压器工程设计应用
4.1设计中的有关事项
鉴于《铁路电力牵引供电设计规范》中缺少干式变压器应用的条款，可参照《铁路电力设计规范》的相应章节，结合现场实际，进行工程设计，并应注意以下事项。
(1)安装时不需要修建专用的基础、油池及排油设施，也不需要事先预埋螺栓，可采用膨胀螺栓固定方式，将变压器固定在平整的混凝土地面上。
(2)体积小，重量轻，可方便地设于高压室的底层或楼层，增加了设计的灵活、多样性。
(3)具有阻燃、防火特点，可采用网状栅栏间隔代替变压器的钢板防火间隙，节省建筑材料和安装费用。
(4)干式变压器的冷却方式分为自然空气冷却和强迫空气风冷，根据变压器的容量而确定选择方式。宜在变压器间隔墙体的底部设置百叶窗，上部设置通风窗，保证变压器间隔具有良好的通风条件。
参考文献
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