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27.5kV铁道用电压互感器的设计与改良

施耐德开关(苏州)有限公司 王继学 2017-11-13 19:56:28

  摘要:新形势下铁道基础设施的不断完善,逐渐提升了铁道整体的生产水平,促进了铁路行业发展。在铁道设备运行的过程中,受到运行环境、产品质量等不同因素的影响,致使传统的22.7kV电压互感器难以达到铁道电气化技术要求,需要对其进行设计与改良。基于此,本文就27.5kV铁道用电压互感器的设计与改良展开论述。
   关键词:27.5kV;铁道;电压互感器;设计;改良
  
   注重27.5kV铁道用电压互感器的设计与改良,有利于优化电压互感器实践应用中的工作性能,促使其误差裕度能够保持在有效的范围内,抗过电压能力得以不断提高,全面提升铁道电气化设备运行服务水平,降低设备故障发生率。因此,需要在实践的过程中结合铁路行业的发展要求,将27.5kV铁道用电压互感器的设计与改良工作落到实处,保持电压互感器良好的实践应用效果。
   一、27.5kV铁道用电压互感器的设计
   为了使27.5kV铁道用电压互感器能够处于稳定的运行状态,不断提升铁道电气化水平,需要对其进行合理设计。实践过程中应明确该电压互感器设计要点,从而为设计工作的顺利开展提供可靠保障。这些设计要点包括以下方面:
   (一)注重导磁材料的有效选取,加强铁芯结构设计
   在选取性能可靠的导磁材料时,应从这些方面入手:(1)结合铁道用电压互感器的功能特性,从厚度、等级、最大铁损等方面入手,确保导磁材料选取有效性;(2)应注重磁感应强度高、冲片性良好的矽钢片使用,实现对铁芯损耗的有效控制,确保导磁材料使用中具有良好的装配应力灵敏度;(3)在选取导磁材料的过程中,为了优化电压互感器长期使用中的工作性能,需要选择磁滞伸缩较小的材料。
   在铁芯结构设计的过程中,应做到:(1)考虑铁道电气设备使用中的实际情况,确定铁芯截面大小,并在计算机三维空间中对其特性进行动态模拟分析,确保铁芯的性能良好性;(2)控制匝数、励磁匝数、感应电势等方面考虑,实现对铁芯性能的有效控制,从而使电压互感器使用中能够具有良好的功能特性;(3)加强铁芯材料选择,并根据实际情况,对其结构进行优化设计,确保铁道用电压互感器使用中铁芯实际作用的充分发挥。
   (二)一次与二次绕组匝数及主绝缘设计
   在设计电压互感器一次与二次绕组匝数的过程中,需要根据实际情况,注重其匝数的科学设计,确保电压互感器实践应用中能够具有良好的功能特性。具体表现在:(1)结合27.5kV铁道用电压互感器正常工作的实际要求,从绕组每匝电压、额定频率、初选的额定磁密三方面入手,确定铁芯的截面面积,进而得出与之相关的一次及二次绕组匝数;(2)设计一次与二次绕组匝数的过程中,应充分考虑铁芯的功能特性,从而为它们绕组匝数的合理设计提供参考依据。同时,符合电压互感器所需的一次、二次绕组选择中应充分考虑导线长期使用中的机械与绝缘强度,确保电压互感器使用过程中的效果良好性。同时,应从一次、二次绕组应用中的尺寸、结构及电压互感器稳定工作等方面入手,实现其主绝缘设计,促使电压互感器一次及二次绕组的使用寿命得以延长。
   (三)绕组排列及层间绝缘设计
   27.45kV铁道用电压互感器长期使用中需要保持绕组良好的绝缘效果,从而避免产品被烧毁,影响铁路电气设备的正常工作。因此,需要加强电压互感器排列与层间绝缘设计,从绕组材料的直径、绕组每段的匝数及胀包系数入手,确定绕组高度。同时,应从一次导线直径、层数及相邻层的绝缘厚度入手,确定绕组每一层的厚度。最终通过对绕组层间高度与厚度的合理设计,确保其层间绝缘设计有效性。
   二、27.5kV铁道用电压互感器的改良
   在对该电压互感器进行改良时,需要根据其实际的应用概况及功能特性入手,从多个方面进行改良,促使电压互感器使用中具有良好的工作性能,最大限度地满足铁道电气化技术规范要求。实践过程中对27.5kV铁道用电压互感器进行改良时,应从以下方面入手:
   (1)注重铁芯热处理工艺的合理运用。由于铁芯性能与电压互感器的正常工作密切相关,因此,在对电压互感器进行改良时,为了消除应力对铁芯性能的影响,需要加强与之相关的热处理工艺使用。在运用这种处理工艺的过程中,应加强温度控制,并对处理过程进行严格把控,检查经过该工艺处理后的产品质量,优化铁芯性能的同时实现电压互感器改良。
   (2)加大缓冲材料开发力度,扩大其实际应用范围。在对27.5kV铁道用电压互感器进行改良时,应加强互感器内部绝缘性能评估,并透过对缓冲材料的开发及应用,促使电压互感器使用中能够应对各种热应力及机械应力。因此,需要技术人员加大缓冲材料开发力度,并提高海绵硅橡胶利用效率,扩大缓冲材料实践应用范围,实现电压互感器改良。
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