2.3.2 CRH2型动车组主变压器
CRH2型动车组牵引变压器有1个原边绕组（25kV，3060kV·A）、2个牵引绕组（1500V，2×1285kV·A），1个辅助绕组（400V，490kV·A），具有温度继电器、油流指示器实时状态监控，如图7-13所示。采用铝线圈、轻量耐热材料和环保型硅油，实现了小型化、轻量化；外形尺寸（L×W×H）为2570mm×2300mm×835mm，仅重，效率大于。
CRH2型动车组的主变压器+四象限整流器电路是一种升压式脉冲整流供电方式，要求变压器二次绕组具有高电抗、疏耦合性，形成交流电抗器的功能，从而可使主变流器能够稳定运行。变压器每个二次绕组连接1台主变流器。主变压器结构采用壳式无压密封、强迫油循环风冷形式，冷却油为硅油，油箱分上下两部分，具备金属波纹管存油器，存油器与主体油箱经连接孔连通，油充满波纹管外侧。波纹管内侧通大气，通过波纹管的伸缩来适应绝缘油由于温度变化带来的容积变化。
在网压变化范围内，牵引变压器输出电压、电流及功率满足列车牵引和再生制动的要求。牵引变压器的安装采用车体横梁吊挂方式，用螺栓固定。牵引变压器有足够的强度，保证在高速运行时碎石碰撞不至于破损。
1.主要结构
（1）铁芯
牵引变压器采用壳式铁芯，其特点是铁轭不仅包围线圈的顶面和底面，而且还包围线圈的侧面。硅钢片采用低损耗硅钢片，降低了变压器的铁损。
为防止产生悬浮电位造成对地放电，安装时铁芯及其他所有金属构件都必须可靠接地。整个铁芯只允许一点接地。如果有两点或两点以上接地，则接地点之间可能形成闭合回路，造成铁芯局部过热。
（2）绕组
绕组是牵引变压器最关键的部件，为了保证变压器运行可靠，变压器绕组必须具有足够的电气强度、耐热强度、机械强度和良好的散热条件，使变压器既能在额定条件下长期使用，又能经受住过渡过程所（如短路、雷击、操作等）产生的过电压、过电流以及相应的电磁力作用，不致发生绝缘击穿、过热、变形或损坏。
为满足主电路要求，牵引变压器绕组设计主要采取措施见表2.2，其线圈排列如图2.19所示。
表2.2 牵引变压器性能要求及主要措施
图2.19 牵引变压器绕组图
牵引变压器一次高压绕组、二次牵引绕组采用了铝制线圈，三次辅助绕组采用了铜制线圈。牵引变压器线圈主要技术参数见表2.3。
表2.3 牵引变压器线圈主要技术参数
（3）绝缘和引线装置
油浸式变压器的内部绝缘分为主绝缘和纵绝缘两类，主绝缘是指绕组（或引线）对地及对其他绕组（或引线）之间的绝缘；纵绝缘则指同一绕组不同部位之间的绝缘。绝缘结构尺寸，特别是主绝缘尺寸将直接影响变压器的质量和外形尺寸，以及阻抗电压、损耗等性能数据。
线圈阻抗电压见表2.4。
表2.4 线圈阻抗电压
牵引变压器原边线路侧套管选用一体型耐热环氧树脂注塑成型套管，套管连接到相邻的高压设备箱内的断路器上。牵引变压器采用特殊A级绝缘，线圈内部使用聚酰胺绝缘纸板及绝缘纸绝缘，冷却介质的最高温度可达135℃，大大提高了变压器的温升限值。
（4）油箱
油箱是油浸式牵引变压器的外壳，变压器的器身就放在充满冷却油的油箱内，油箱必须满足以下要求：
①在保证内部必要的绝缘距离条件下，尽可能减小体积，节约用油。
②具有必要的真空强度，以便在检修时能利用油箱进行真空干燥。
③油箱外部各种附件的布置便于安装和维护。
油箱分为上油箱和下油箱。下油箱安装变压器的器身，上油箱可以安装储油柜，还装有温度继电器。油箱上壁装有压力释放阀，以便迅速排出油箱内过高的压力。另外，在箱壁还开有冷却系统的进出口管道，油冷却器安装在箱壁上。油箱上装有油管，用于接通油路。牵引变压器油箱为适形结构，紧包铁芯及线圈，结构紧凑，尺寸及质量小。
油箱壁上装有绕组出线用绝缘套管，另外还设有与车体固定用安装座。
（5）保护装置
为了保证变压器能够正常工作，并在出现故障时防止变压器事故的扩大，牵引变压器设置了以下保护装置：
①温度继电器
用于监测牵引变压器的油温，在油温超过设定值时输出报警信号。
②油流继电器
油流继电器用于监测牵引变压器运行中的油流量，油流异常时，输出故障信号。
③金属波纹管式储油柜
储油柜又称油枕，安装在箱盖的上方。牵引变压器储油柜的油量满足变压器在高温持续运行时，油压不超过设定值。ATM9型牵引变压器的储油柜采用金属波纹管式储油柜，波纹管是由多个（层数按规格）薄钢板冲压成形的环经内外圆周交互焊接而成，具有伸缩性的蛇腹状管结构。管的一端用钢板密封，另一端设有通气孔，并焊接到储油柜缸体的钢板上。缸体套在波纹管外周，两部件之间焊接。波纹管外侧和缸体内侧之间存放绝缘油，此空间与牵引变压器油箱连通。波纹管内侧通过空气配管与大气连通。
储油柜安装在牵引变压器上部，通过波纹管伸缩来吸收绝缘油因温度变化引起的体积变化，使牵引变压器内部保持大气压力。
④自复位型压力释放阀
变压器运行时，可能因短路而产生过高的热量使冷却油迅速气化，变压器内部压力升高。为防止变压器事故扩大，造成油箱薄弱环节破裂和变形，安装了压力释放阀。本压力释放阀采用连杆和弹簧组成的自复位结构，当主机内部异常，导致压力过高时，自动卸压；当压力降低到安全值时，自动关闭压力释放阀外罩，避免不必要的油损失。
（6）冷却系统
牵引变压器运行中产生的所有损耗将转变为热量，使各部件的温度升高，当牵引变压器温升超过规定的限值，将加速绝缘老化甚至损坏，直接影响牵引变压器的使用寿命。因此，牵引变压器必须具有相应的散热能力，牵引变压器应保证内部散热能力良好。
牵引变压器冷却系统主要由油冷却器、电动油泵、电动送风机等部件组成。电动送风机从车辆侧面吸入冷却风，经柔性风道内的整风栅板送往油冷却器，热交换后的空气从进气风道对面的排气风道排出，绝缘油在油冷却器冷却后被送往变压器。油在流经绕组表面和铁芯侧面时吸收热量，吸收热量后的油经电动送油泵再次送往油冷却器进行热交换。冷却油不停地在变压器内部循环，当循环因油泵故障等停止，则绕组将过热、甚至烧损。为此，在循环回路的某部分安装油流继电器，进行油流停止检测。
2.CRH2型动车组牵引变压器特点
CRH2型动车组采用ATM9型牵引变压器，用来把接触网上取得的25kV高压电变换为供给牵引变流器及其他电器工作所适合的电压，其工作原理与普通电力变压器相同，但由于动车组变压器工作条件的特殊性，因此又有如下特点：
（1）对质量和尺寸有严格限制，要求体积小、质量轻。
①一次、二次线圈采用了铝质线圈。
②该变压器采用壳式铁芯，其特点是铁轭不仅包围线圈的顶面和底面，而且还包围线圈的侧面。变压器油箱设计成适形结构，紧包变压器铁芯及线圈，所以，该变压器内部结构紧凑，可以减小变压器尺寸及质量。且采用低损耗硅钢片，降低了变压器的铁损。
③该系统取消了二次滤波电抗器。
（2）经常受到机械振动和冲击，要求其具有坚固的机械结构。
（3）接触网电压变动范围大，受大气过电压和操作过电压等的影响，要求其具有较大的工作范围及较好的绝缘性能。
（4）二次侧需要多种电压输出，要求其具有较多的二次线圈。
（5）二次侧各绕组的电抗要求很高。
为了抑制二次电流纹波，控制开关器件的关断电流以及抑制网侧谐波电流，要求各绕组有很高的电抗。以往交-直型电力机车牵引变压器的百分比电抗值为10％左右，而交-直-交型电力机车的一般在20％以上。
（6）二次侧各牵引绕组的电抗要求相等。
为了使二次侧并联的PWM整流器的负荷平衡，各牵引绕组的电抗必须相等。
（7）二次侧各绕组之间必须去耦。
二次侧各绕组之间相互干扰很强时，二次电流波形会产生紊乱，严重影响开关器件的关断电流并对抑制网侧谐波电流也不利，因此各绕组之间要采取磁去耦结构。
（8）二次侧励磁电抗应尽量小。
（9）二次绕组为两个独立绕组，每个绕组与一台牵引变流器连接，确保二次绕组的高电抗和疏耦合性，两牵引绕组与各自的高压线圈耦合，相互间彼此相互影响很小，牵引变换装置具有能稳定运行的特性。另外，为对应于每个二次绕组的增容，一次绕组配置了两个并联的线圈。
（10）一次绕组接地侧、二次绕组侧及三次绕组侧的绝缘套管采用了耐热环氧树脂将11根铜质中心导线注塑一体成形的端子板。相对于三次绕组侧的一端子使用并引出了两根中心导线。
绝缘等级高，特A级绝缘，冷却介质的最高温度可达135℃，大大提高了油浸变压器的温升限值。
（11）冷却绝缘介质采用硅油，其为二甲基聚硅氧烷结构，是无色透明的合成油，不含任何添加物、悬浮物等有害物质，具有好的环保性能。
冷却系统中油冷却器采用铝制板翅式结构，质量轻、体积小，空气阻力损耗（400Pa）与油的阻力损耗（26kPa）低，散热量大（150kW）。另外，整个冷却系统中没有蝶阀，对所有外部组件的可靠性要求很高，维修率低。
3.ATM9主要技术参数
牵引变压器采用单相、壳式、无压密封方式，一个基本动力单元配置1台，全列共计2台。主要技术参数如下：
（1）通用规格
①环境温度：-25～+40℃。
②原边电压：标称接触网电压25kV，（电压变动范围：17.5～31kV）。
（2）性能
①单相、壳式、无压密封方式。
②油循环风冷方式（KDAF）。
③额定值：见表2.5。
表2.5 牵引变压器额定参数
④绝缘级别：见表2.6。
表2.6 绝缘级别
⑤绝缘类别：特殊A类绝缘（使用聚酰胺绝缘纸）。
⑥最高温升：见表2.7。
表2.7 最高温升
⑦绝缘油：硅油。
⑧辅助设备电源规格：电动鼓风机，三相、50Hz、400V、风速115m3/min。
⑨电动油泵：三相、50Hz、400V、油速700L/min、7m油柱。
（3）外形尺寸
外形尺寸为（L×W×H）2570mm×2300mm×835mm。
（4）总重
2910kg（包括电动鼓风机）。