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8月20日,出口南非的 “雙流制”窄軌電力機車在南車株洲電力機車公司成功下線,其核心動力“雙流制”牽引電機、牽引變壓器由該公司自主研制,屬國內首創。
南非電氣化鐵路具有3kV直流、25kV交流等不同供電模式,要求電力機車的牽引電機、牽引變壓器在25千伏50赫茲交流(AC 25kV/50Hz)和3千伏直流(DC 3kV)兩種供電模式下都能夠正常工作,從而實現“雙流制”跨線運行。這一技術此前在國內尚屬空白,現為中國南車電機公司所攻克。
除了滿足“雙流制”的要求,南非機車屬于窄軌機車,軌距1067㎜,導致牽引電機、牽引變壓器安裝空間異常狹小,對產品設計提出了苛刻的要求。
南非地處南緯19度到33度的半沙漠和沙漠地帶,總體以高原為主,全國2/3以上的面積氣候干旱,夏季最高環境溫度可達50℃,且機車經常要在海港出入。“雙流制”牽引電機、牽引變壓器因為安裝在機車底部,常年裸露在外,還必須攻克高原氣候、高溫、風沙、鹽霧、煤塵等苛刻運行條件所帶來的絕緣失效、產品腐蝕、軸承過熱固死等技術難題。
中國南車電機公司研制的“雙流制”YQ-775型異步牽引電機,最大輸出功率775kW,當機車通過直流供電網線時,牽引電機能夠承受4500V操作過電壓,比正常情況高出25%,滿足了雙流制的要求;其動力學性能既能滿足2~40km/h超低速、低速運行時大轉矩、恒速度的要求,又能實現100km/h運行時高速、大功率輸出的要求。通過電磁優化設計和有限元優化結構設計,比標準軌道牽引電機空間壓縮25%,重量減少25%;采用當今耐壓和耐熱性能最好的有機硅絕緣系統,其耐熱溫度高達240℃,滿足了耐高溫及鹽霧的要求。同時,該牽引電機采用當今最優潤滑結構及潤滑脂,產品溫升及絕緣性能穩定、可靠。
中國南車電機公司研制的“雙流制”牽引變壓器額定功率為3762kVA,設計為臥式安裝,吊掛在車底下,在變壓器油箱內設置了1個主變壓器和2個諧振濾波電抗器,實現了一體化安裝。其變壓器牽引繞組在直流(3kV)供電模式下,更是可以發揮電網濾波電抗器和輸入扼流圈的作用,不再需要設計另外的濾波電抗器,與標準軌距牽引變壓器相比,其軸向空間壓縮25%,重量減少30%, 滿足了設計要求。通過優化繞組絕緣結構設計,其耐沖擊電壓由150kV提升到190kV;優化繞組結構及布局,抗短路電流沖擊比目標值提高30%,這些指標均優于國外同類產品。
非洲大陸至今沒有獨立自主的電機工業體系。作為非洲最發達的國家,南非是中國企業走向非洲的橋頭堡。因此中國南車電機公司首批“雙流制”牽引動力出口南非意義十分重大。
南非電氣化鐵路具有3kV直流、25kV交流等不同供電模式,要求電力機車的牽引電機、牽引變壓器在25千伏50赫茲交流(AC 25kV/50Hz)和3千伏直流(DC 3kV)兩種供電模式下都能夠正常工作,從而實現“雙流制”跨線運行。這一技術此前在國內尚屬空白,現為中國南車電機公司所攻克。
除了滿足“雙流制”的要求,南非機車屬于窄軌機車,軌距1067㎜,導致牽引電機、牽引變壓器安裝空間異常狹小,對產品設計提出了苛刻的要求。
南非地處南緯19度到33度的半沙漠和沙漠地帶,總體以高原為主,全國2/3以上的面積氣候干旱,夏季最高環境溫度可達50℃,且機車經常要在海港出入。“雙流制”牽引電機、牽引變壓器因為安裝在機車底部,常年裸露在外,還必須攻克高原氣候、高溫、風沙、鹽霧、煤塵等苛刻運行條件所帶來的絕緣失效、產品腐蝕、軸承過熱固死等技術難題。
中國南車電機公司研制的“雙流制”YQ-775型異步牽引電機,最大輸出功率775kW,當機車通過直流供電網線時,牽引電機能夠承受4500V操作過電壓,比正常情況高出25%,滿足了雙流制的要求;其動力學性能既能滿足2~40km/h超低速、低速運行時大轉矩、恒速度的要求,又能實現100km/h運行時高速、大功率輸出的要求。通過電磁優化設計和有限元優化結構設計,比標準軌道牽引電機空間壓縮25%,重量減少25%;采用當今耐壓和耐熱性能最好的有機硅絕緣系統,其耐熱溫度高達240℃,滿足了耐高溫及鹽霧的要求。同時,該牽引電機采用當今最優潤滑結構及潤滑脂,產品溫升及絕緣性能穩定、可靠。
中國南車電機公司研制的“雙流制”牽引變壓器額定功率為3762kVA,設計為臥式安裝,吊掛在車底下,在變壓器油箱內設置了1個主變壓器和2個諧振濾波電抗器,實現了一體化安裝。其變壓器牽引繞組在直流(3kV)供電模式下,更是可以發揮電網濾波電抗器和輸入扼流圈的作用,不再需要設計另外的濾波電抗器,與標準軌距牽引變壓器相比,其軸向空間壓縮25%,重量減少30%, 滿足了設計要求。通過優化繞組絕緣結構設計,其耐沖擊電壓由150kV提升到190kV;優化繞組結構及布局,抗短路電流沖擊比目標值提高30%,這些指標均優于國外同類產品。
非洲大陸至今沒有獨立自主的電機工業體系。作為非洲最發達的國家,南非是中國企業走向非洲的橋頭堡。因此中國南車電機公司首批“雙流制”牽引動力出口南非意義十分重大。