孫杰　楊帆　王強

摘 要：輔助濾波柜是電力機車重要部件，它能否正常工作直接影響到機車的正常運行。運行中，輔助濾波柜內(nèi)的電氣部件會產(chǎn)生大量的熱，柜內(nèi)的通風能否滿足散熱要求是需要著重考慮的，同時，柜內(nèi)溫度傳感器的布設位置需要設置合理。本文采用仿真的方式模擬輔助濾波柜處于工作狀態(tài)時的發(fā)熱情況，進而為風機的通風量設計以及傳感器的布置點的選取提供科學依據(jù)。

關鍵詞：電力機車 輔助濾波柜 散熱分析

中圖分類號：U269.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）10-0-02

隨著我國經(jīng)濟的日益增長，國內(nèi)鐵路的發(fā)展異常迅猛，這對電力機車的性能也提出了更高的要求，而機車的安全運行與穩(wěn)定運行一直都是設計人員重點考慮的兩個方面。機車內(nèi)部的電氣部件能否可靠工作會影響到這兩個方面。由于電力機車內(nèi)部的空間有限，且大部分設備均為大功率電氣設備，因此設備的散熱是一個亟需解決的問題。

輔助濾波柜是電力機車的重要電氣屏柜，安裝在其內(nèi)部的用于濾波的變壓器在工作中會產(chǎn)生大量的熱，這些熱量如果不能及時散發(fā)出去，在運行一段時間之后，會使得電氣線路的絕緣失效，甚至引發(fā)火災，嚴重威脅到機車的安全穩(wěn)定運行。仿真技術可以快速的模擬電氣屏柜的發(fā)熱以及散熱情況，可以指導溫度傳感器的合理布置點，從而減少傳感器的布置數(shù)量。仿真技術的采用可以有效的降低試驗費用，以及研發(fā)成本。本文針對電力機車輔助濾波柜通風性能進行散熱模擬，根據(jù)模擬結果可以得出風機通風量是否滿足要求的結論，并根據(jù)仿真得到的溫度分布云圖提出溫度傳感器的布置點。

一、仿真模型

圖1所示的內(nèi)容為散熱仿真所用到的散熱模型，它略去了變壓器上的接線柱，端子，以及過線板等不影響散熱的小部件，通過合理簡化模型，節(jié)省計算資源。圖2中所示的是輔助濾波柜入風口和出風口的位置示意圖。

二、仿真邊界條件設置

輔助濾波柜在運行中會有兩種工作模式：正常模式和緊急模式。不同的工作模式，發(fā)熱情況是不同的。因此在仿真時要將這兩種情況都考慮進去。

表1和表2分別是兩種工作模式下的電氣參數(shù)。

三、材料物性參數(shù)

仿真時各種材料的參數(shù)屬性均按照表3中提供的設置。

四、仿真結果及分析

仿真結果主要考察溫度，考察位置有以下幾項：

（1）柜內(nèi)空氣的溫度

（2）出風口1的溫度

（3）出風口2的溫度

（4）變壓器1的第一個線圈的溫度

（5）變壓器1的第二個線圈的溫度

（6）變壓器1的第三個線圈的溫度

（7）變壓器2的第一個線圈的溫度

（8）變壓器2的第二個線圈的溫度

（9）變壓器2的第三個線圈的溫度

（10）變壓器1鐵芯的溫度

（11）變壓器2鐵芯的溫度

1.正常模式仿真結果

2.緊急模式仿真結果

從圖7-8中可以看出溫度高的位置在變壓器處，這與實際也是相符的，因為在輔助濾波柜中，實際的熱產(chǎn)生源就是變壓器。因此在輔助濾波柜考察溫度設計是否合理時，著重考慮變壓器的溫度即可。

《GBT 17211-1998 干式電力變壓器負載導則》中規(guī)定了干式變壓器絕緣系統(tǒng)的溫度等級與溫度限值的關系，具體見表4。電力機車輔助濾波柜變壓器采用熱類別為H級，根據(jù)表4核對仿真結果圖7和圖8，可得濾波柜的設計符合散熱要求。預設的1.3 m3/s的通風量可以滿足使用需求。在實際中，可以多種通風量的情況進行仿真，選擇最經(jīng)濟且符合要求的。

因為變壓器工作在兩種模式下，這兩種模式下的溫度仿真值都滿足設計要求，但是在緊急模式下的溫度值要比正常模式下的要高，因此布置傳感器時應根據(jù)緊急模式情況來考慮。

圖9為緊急模式下柜內(nèi)溫度云圖的正視透視圖，圖中標記處為柜內(nèi)空氣溫度最高的區(qū)域。10柜內(nèi)空氣溫度云圖的左視圖，圖中標記處為柜內(nèi)空氣溫度最高的區(qū)域，在布置溫度傳感器的時候，可以布置在標記區(qū)域。

結語

本文采用仿真的方式模擬了輔助濾波柜內(nèi)部發(fā)熱情況，以及在給定通風量的情況下，通風散熱情況，根據(jù)仿真結果評價了通風風量是否滿足需求，并給出了溫度傳感器的布置點。

參考文獻

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