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在高温高风沙环境的动车组牵引变压器冷却单元的设计研究我国目前高速铁路线路已投入运用2 万余公里,主要集中在我国东部、中部以及南部,西部地区仅有2014 年12 月底开通的兰新线,目前我国能适应高海拔、高温、高风沙条件的动车组仅有250km/h CRH5 型动车组。
随着我国西部大开发的深入进行,西部地区对高速铁路的需求必将大幅提高,而高铁线路的增加,必将需要速度等级更高的300 km/h及以上的动车组产品。
本项目研制的牵引变压器冷却单元配套于350 km/h动车组,将运用于海拔较高、气温较高、并有大面积的戈壁、沙漠且风沙严重、自然环境比较恶劣的区域,因此比既有高速动车组提出了更高的环境适应性要求。
1 冷却单元的构成和原理高温高风沙动车组牵引变压器冷却单元由空气过滤器、油冷却器、离心风机组、钢结构和风机箱体等部件组成,风机箱体与承重框架之间通过减振设计结构相连。
牵引变压器冷却单元工作时,牵引变压器中的冷却油在油泵的作用下进入油冷却器芯体,在油冷却器芯体内与外部冷却空气进行热交换,被冷却后的油再流回牵引变压器,完成对牵引变压器的冷却。
同时,离心风机组在电机的带动下旋转,强迫冷却空气沿列车横向流向油冷却器,冷却空气与冷却器芯体内的高温油进行热交换,吸收热量后经风机出风口吹向动车组车下。
2 牵引变压器冷却单元设计2. 1 动车组的运行条件在正常行驶时会遇到如刮风、起沙、下雨和降雪等自然现象,偶尔也会遭遇盐雾、酸雨和沙尘暴。
2. 2 性能指标本文介绍的高温高风沙动车组牵引变压器冷却单元与xxxxL 型动车组牵引变压器冷却单元的性能指标对比如表1 所列,其外形尺寸、总的辅助功率消耗等指标与xxxxL 型动车组牵引变压器冷却单元一致。
由传热学和风机空气动力学原理可知,冷却器的散热能力与冷却介质的温度与环境温度之差,以及冷却器中冷却空气质量流量成正比,与冷却空气的密度成反比。
与平原运用相比,当动车组在高温、高海拔环境中运行时,其牵引变压器冷却单元的冷却能力将降低。
高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究张彦伟;郎兵;李应;刘苹;施东和;赵隽【摘要】高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真主要包括动车组运行的牵引负荷功率计算和牵引供电系统的潮流计算.通过建立牵引计算模型得到动车组运行过程中的电气负荷特性,基于多导体传输线模型,建立牵引网等值电路,基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,建立牵引变电所等值电路,基于牵引负荷功率进行牵引供电系统潮流计算,可以得到动车组运行过程中牵引供电系统的电压和电流的变化.以此为基础,编制了高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真程序,通过仿真程序对云南省开通的首条高速铁路—长昆客运专线邓家山牵引供电系统进行了仿真计算,计算结果与中国铁道科学研究院的实地测试结果相一致.高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真技术的研究对于深入研究高铁牵引供电系统的运行规律,对供电系统中各种供电指标的核查、校验等具有重要意义.【期刊名称】《铁路计算机应用》【年(卷),期】2018(027)003【总页数】6页(P5-10)【关键词】高速铁路;牵引供电系统;模型;仿真计算【作者】张彦伟;郎兵;李应;刘苹;施东和;赵隽【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044;中国铁路昆明局集团有限公司昆明供电段,昆明 650100;中国铁路昆明局集团有限公司昆明供电段,昆明 650100;中国铁路昆明局集团有限公司昆明供电段,昆明 650100;中国铁路昆明局集团有限公司昆明供电段,昆明 650100【正文语种】中文【中图分类】U223;TP39我国高速铁路发展迅速，与普速铁路有很大不同的地方，如主要采用AT供电方式，牵引变压器采用V/X接线形式等，为了更好掌握高速铁路其特有的供电规律及特性，开展对高速铁路牵引供电系统负荷过程仿真研究很有必要。
国内外对此也做了很多研究[1-5]。
但由于传统的电气化铁道牵引供电系统仿真一般采取单一的供电系统仿真计算方法，忽略了供电系统和列车牵引运行的内在联系，从而影响了仿真结果的精度[6]。
浅析FXD3-J动车组牵引变压器感应耐压试验设备改造摘要论述如何根据现有设备配合新设备接合变压器感应耐压原理解决FXD3-J动车组牵引变压器感应耐压试验耐压值不达标够问题关键词感应耐压试验并联电抗器升压变压器1 前言电气化铁路运输是当今世界技术最先进的、应用最广泛的铁路运输方式。
而电力机车牵引变压器则是机车上最重要的设备之一，用来把接触网上取得25kV 高压电压变换为供给牵引电机及其他电机、电器工作所适合的电压，其工作原理和普通电力变压器相同，其运行的安全可靠是关乎整个铁路运输的重要因素。
牵引变压器感应耐压试验又是确保主变压器绝缘良好可正常运行重要因素之一，对于全绝缘的变压器，通常用该项试验验证产品的纵绝缘——绕组的匝间，层间和段间以及相间的绝缘强度，对于分级绝缘的电力变压器和试验变压器，对其绕组绝缘的主绝缘和本身的纵绝缘，往往用感应耐压试验一起考核。
2 感应耐压试验的有关标准2.1感应耐压试验输送电压计算及送电时间计算对于电力变压器感应耐压试验输送电压一般采用额定电压的两倍，对于自耦变压器允许高于两倍额定电压。
为了不使铁芯中的磁通饱和，应使用两倍以上的额定频率的电源。
试验持续时间(s) 按下式计算，但不得小于15s。
试验时间=对于试验电压的波形要求、操作方法、电压测量以及过电压保护均与外施加耐压试验的要求一致。
3 全绝缘变压器的感应耐压试验3.1 全绝缘感应耐压试验频率确定从上节感应耐压试验的要求中得知，感应试验的电压可达两倍的额定电压，由于变压器在设计中额定电压下，铁心的伏安曲线已经接近弯曲部分，若用额定频率的电源给试品的一侧施加电压，当电压大于120%额定电压的时候，铁心则趋于饱和，励磁电流会急剧的上升，若达到两倍额定电压，励磁电流将达到不能允许的程度。
因此电源的频率必须提高。
根据电磁感应原理，感应电动势为:式中 E---感应电动势（有效值）；K---常数（4.44NS×）;f ---频率；N--- 绕组匝数；S---铁心横截面积；Фm--磁通量（Фm=SBm）；Bm--磁通密度。
CRH3型动车组牵引变流器冷却系统RAMS分析文章阐述了CRH3型动车组项目牵引变流器冷却系统的系统安全性与系统可靠性、可用性以及可维修性（RAMS）的要求，目的是确保冷却系统的系统保证工作能够与车辆厂保持同步开展，以保证列车的正常运行。
标签：CRH3型动车组；牵引变流器冷却系统；RAMS；可靠性框图（RBD）前言CRH3电动车组在运行过程中，牵引变流器会产生大量的热损耗，而牵引变流器冷却系统的作用就是能够及时将这些热量带走，足见其地位的重要性，因此对其安全性、可靠性、可用性以及可维修性的分析验证，也就变得尤为关键。
1 系统概述电网提供25kv单相工频高压电、高压电经网侧高压电气设备传递给牵引变压器，牵引变压器将高压电降压后的单相工频电流输出给牵引变流器，牵引变流器将输入电流进行整流、滤波和逆变，输出可调频、调压的三相交流电，驱动三相交流异步牵引电机转动，带动车轮转动、列车运行。
在这个能量转化和动力传递过程中，牵引变压器、牵引变流器和牵引电机的电气元件在工作中会产生热损耗，引起电气元件温度上升，如果温度超出元件所能承受的范围，变压器、变流器和电机等将不能正常工作，甚至可能会使电气元件产生绝缘失效、着火等危险。
因此，必须采用合适的冷却系统将变压器、变流器和电机工作时产生的热量带走，这样才能保证牵引变压器、牵引变流器和牵引电机正常工作，从而保证机车安全运行。
以16节车厢的动车组长编组为例，牵引变流器冷却系统共8个，分别悬挂在动力车厢EC01、VC03、IC06、IC08、BC09、IC11、IC14、EC16的车底。
如图1所示。
图1 牵引变流器冷却系统在列车上的分布牵引变流器冷却系统构成及原理：CRH3高速电动车组牵引变流器冷却系统为水冷却系统。
由以下主要部件构成：水冷基板、冷却装置、膨胀水箱、水泵、过滤器、传感器、各种控制阀门及管路等，其中冷却装置由空气过滤器、散热器、风机组、安装箱体等部件组成。
CRH2型动车组牵引变流器CRH2型动车组牵引变流器(以下简称变流器)由单相三电平脉冲整流器、中间直流电路、三电平逆变器、真空交流接触器等主电路设备以及牵引控制装置、控制电源等控制设备组成。
上述设备安装在1个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金结构。
每个动车设置一台牵引变流器，每台变流器驱动4台并联牵引电动机。
牵引变流器主电路功能框图参见图7.23，脉冲整流器和逆变器主电路功率模块连接图参见图7.24。
主电路功率开关通状态和输出相电压的关系参照表7.16。
牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz单相交流电.通过三电平PWM脉冲整流器变换为直流电，经中间直流回路将DC@@@@600～3000V(再生制动时稳定在3000V)的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压、频率可调的三相交流电(电压为O～2300V，频率为O～220Hz)驱动牵引电动机。
三电平逆变器采用异步调制、5脉冲、3脉冲和单脉冲相结合的控制方式。
变流器取消了中间直流回路的二次滤波环节.牵引变压器不需设置二次滤波电抗器，使得二者质量均得到大幅度降低。
牵引变流器外形如图7.25，结构图如图7.26.外形尺寸如图7.27，内部接线图如图7.28，主要组成部件如表7.17。
箱体中央位置配置脉冲整流器功率模块(2台)和逆变器功率模块(3台)。
牵引，变流器靠列车侧面配置两台电动鼓风机(主鼓风机)，向功率模块冷却器送风。
箱体内部集中设置真空接触器、继电器单元和牵引控制装置等，便于集中检杏。
7.5.1脉冲整流器工作原理和技术参数7.5.1.1概述动车组的脉冲整流器部分由单相三电平电压型PWM脉冲整流器和交流接触器K构成。
可实现交流电网侧功率因数接近1；电网电流尽可能接近正弦，消除谐波，最大限度地提高电网的经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染；在电网电压或负载发生变化时，能够维持中间直流电压的稳定，给电动机侧逆变器提供良好的工作条件。
脉冲整流器还可以实现牵引、再生工况间快速平滑地转换，牵引时作为整流器，再生制动时作为逆变器。
112研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2021.03 (上)动车组列车在高速运行的过程中，接触网承受着巨大的拉力和摩擦力，弓网离线产生的弓网电弧以及电流的热效应，再加上风雨和大气环境的腐蚀，接触网导线长期磨损，机械强度下降到一定程度时，会发生断线。
接触网断线后接地，使牵引变电所相应供电臂触发保护动作，断路器跳闸，供电系统中断，铁路行车中断，对铁路工务、电务、通信等设备造成不同程度的损害和影响。
接触网断线后未接地，牵引变电所保护不发生动作，断路器未跳闸，接触网还在供电，导线悬于铁路线路上方，动车组经过时搭接到车顶导致高压短路，在车体表面形成过电压，会对车内人员和设备的安全性会造成潜在隐患。
为了评估接触网断线落在司机室车顶时车体过电压对车内设备和人员的安全性，本文分析了动车组主电气回路，建立了车体过电压电路模型，通过仿真分析了接触网断线落在动车司机室车顶时司机室车体不同位置浪涌过电压的传输特性，为司机室车体的过电压防护设计提供了理论依据。
1 动车组主电路分析该型动车组为4动4拖（T—M—T—M—M—T—M—T ）8辆编组，有两个基本牵引动力单元，每个基本牵引动力单元由2个动车和2个拖车组成。
每个动车有1个带牵引控制单元的牵引变流器，以及4个并联的牵引电动机。
正常运行时，列车采用单弓受流，另一受电弓处于折叠状态。
受电弓位于3号车和6号车上方，其中2、4、5、7为动力车，1、3、6、8为拖车。
1、2、3、4车和5、6、7、8车为两个独立的动力单元，每个牵引传动单元主要包括受电弓、牵引主变压器、变流器和牵引电动机。
主电路回路如图1所示，动车组正常工作时，通过3号车（或6号车）受电弓从接触网滑动受流获得27.5kV，50Hz 的单相交流电（另一个受电弓折叠处于备用状态），牵引电流通过断路器后传输到牵引主变压器的原边绕组，主变压器的牵引绕组分别向各自的变流器分配要求的功率和规定的电接触网断线落在司机室车体的过电压仿真分析徐跃1，冯玉明1，白刚2，王富强2（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000；2.中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西 太原 030032）摘要：电气化铁路运行环境的复杂性使接触网存在断线的可能，断开的接触网导线落在动车表面容易形成车体过电压，对车内设备和人员造成安全隐患。
基于PSCAD的动车组过分相时车载牵引变压器励磁涌流仿真分析曹保江; 宋勇葆; 高国强; 吴广宁【期刊名称】《《铁道学报》》【年(卷),期】2019(041)008【总页数】6页(P39-44)【关键词】过分相; 励磁涌流; 二次谐波; 剩磁; 合闸相位角【作者】曹保江; 宋勇葆; 高国强; 吴广宁【作者单位】西南交通大学电气工程学院四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U264.3车载牵引变压器作为动车组的核心设备，其在动车组升降弓、过分相、弓网离线等过程中频繁的投入与切出，这对其工作时良好运行提出了严峻考验。
稳态运行时，变压器励磁电流大约为额定电流的2%，变压器空载合闸时，变压器铁芯磁通过饱和，将产生很大的励磁涌流，其幅值可能达到额定电流的4～8倍[1]。
励磁电流较大会对列车车载变压器造成损害，损坏车载牵引变压器的绝缘性能，使其机械应力变大，导致牵引绕组变形，引起变压器继电保护系统的误动作，也会给高速列车高压系统带来一定程度的危害[2]。
目前，国内外对于变压器空载合闸产生励磁涌流的研究大多集中在励磁涌流产生的机理、励磁涌流的谐波特征等方面[3]。
文献[4]以单相变压器为例，简要分析了变压器励磁涌流的产生机理，提出励磁涌流的大小与铁芯剩磁、合闸时电压的相角等因素有关。
文献[5]提出电力机车空载合闸时的数学模型，利用MATLAB对比分析励磁涌流与变压器短路电流各自的特点。
文献[6]结合CRH3型动车组牵引变压器特性，对其高压系统进行仿真分析，同时通过傅里叶分析对励磁涌流进行了谐波分析，认为高速动车组牵引变压器采用二次谐波制动比的差动保护方法是可行的。
文献[7]利用FFT(傅里叶分析)和小波分析，对变压器励磁涌流产生机理及特征进行研究，提出可以根据二次谐波含量和小波系数的特征来鉴别变压器励磁涌流和故障电流。
文献[8]研究空载投入变压器时产生的励磁涌流对直流输电系统正常运行产生的影响，这对动车组牵引传动整流，直流侧中间支撑电容选型有指导意义。
