牵引包头干式变压器负载特点及对寿命影响

我国电气化铁路的发展正步入快车道，由于我国各地区发展水平不同，因此电气化铁路的地区差异和运行方式有显著不同。反映在牵引包头干式变压器上，就是它的供电方式和接线方式，特别是其承载的负荷有较大区别，随着铁路负荷的增加，包头干式变压器的可靠性及其寿命日益为用户所关注。  

      所谓包头干式变压器的寿命，是指包头干式变压器在额定负载下长期运行的时间，体现了产品的可靠性特征。影响包头干式变压器实际寿命的原因很多，GB/T 15164-94中指出以下各因素对包头干式变压器的寿命起决定性作用：  (1)事故（指过电压、系统中短路）严重性； (2)包头干式变压器设计及质量； (3)包头干式变压器各部分的温度；(4)固体绝缘介质和油中的含水量； (5)固体绝缘介质和油中氧气及其他气体的含量； (6)杂质的数量、大小和类型。       通常包头干式变压器正常预期寿命以正常环境温度和 额定条件下连续运行为基础，随着系统稳定性的提高和现代包头干式变压器制造工艺的发展，影响包头干式变压器的寿命的因素将集中体现在包头干式变压器各部分的温度，因此，GB/T 15164-94对包头干式变压器超铭牌负载运行在负载电流和温度作出了一定的限制，对于牵引包头干式变压器而言，其负荷状况和包头干式变压器有显著不同，其主要特点是:  单相负载：我国电气化铁路采用单相交流制方式供电，它的负荷为干式机车的牵引负荷。如果变电站采用单相牵引包头干式变压器，则其负荷为交流单相负荷；如果采用干式牵引包头干式变压器，则其负荷为交流两相负荷。  负载变化率大：牵引馈电网上经常有2-4对列车运行，遇到机车上坡或启动，特别是几列机车同时启动时，负荷变化幅值大且陡度很陡，因此，包头干式变压器常遭遇2-3倍过负荷冲击电流。  规律性明显：虽然干式机车的启动、运行有一定的随意性，但由于线路状况、停靠站台数量、运行时段都有规律，因此负荷的变化是有规律的。  平均负载率低：除了一定时间的过负载运行，牵引包头干式变压器在较长时间是轻载或无载运行的，据统计单线电气化铁路牵引无载率占40%--50%，故牵引负载属于脉冲式变动较大的负载。  由于牵引包头干式变压器的负载情况已超出了GB/T 15164-94中的规定，因此对牵引包头干式变压器的负载、包头干式变压器运行时各部分的温度等影响寿命的因素进行研究，分析其对绝缘寿命老化的影响并提出相应的措施是很有积极意义的。 （1） 牵引包头干式变压器寿命取决于多方面的原因，包括设计、制造和使用诸多方面，在产品正常运行的情况下，其过负载能力的大小对于牵引包头干式变压器寿命有决定性影响。  （2 ）在无意外事故情况下，包头干式变压器寿命决定于包头干式变压器绝缘的寿命，可根据包头干式变压器固体绝缘纸板在水、热和化学反应等条件下产生的糠醛、CO、CO2，油纸绝缘的聚合度、抗张强度等参数的变化预测包头干式变压器的寿命。 （3）目前IEC、IEEE计算包头干式变压器寿命的公式是在忽略许多条件的情况下做出的理论推导，与实际情况相去甚远，仅作为参考；  （4） 根据牵引包头干式变压器使用绝缘材料耐热等级的不同合理确定线圈最热点温升限值，保证包头干式变压器合理的绝缘寿命。  （5）由于牵引包头干式变压器的负载实际情况差别很大，因此产品制造时应根据用户提供的过负荷曲线对包头干式变压器进行过负荷能力计算并确定最热点温度区域，在结构上可采用混合绝缘系统防止绝缘老化，消除过热区域；在工艺上采取真空注油等措施保持绝缘材料的纯洁，以最大限度地延长牵引包头干式变压器的使用寿命。