DB51/T 3346-2025 高过载节能环保型智能牵引变压器设计规范

　　DB51

　　四川省地方标准

　　DB51/T 3346—2025

　　高过载节能环保型智能牵引变压器

　　设计规范

　　2025-12-23发布 2025-12-31实施

　　、四川省市场监督管理局发布

　　目次

　　前言 II

　　1范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3术语和定义 2

　　4设计 2

　　附录A(规范性)使用条件注意事项、温升限值取值及空载电流降低的依据 11

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由四川省经济和信息化厅提出、归口、解释并组织实施。

　　本文件起草单位：中铁二院工程集团有限责任公司、四川艾德瑞电气有限公司、中铁电气工业有限公司、云南变压器电气股份有限公司。

　　本文件主要起草人：邓云川、王志强、陈刚、肖琨、尹磊、柴淑颖、吕维华、贺毅、唐伟、代文平、林宗良、李寒、张丹、何宏国、袁勇、许晓蓉、刘梅、钟源、杨宏伟、文菓、仵宇宁、高保。

　　高过载节能环保型智能牵引变压器设计规范

　　1范围

　　本文件规范了轨道交通用高过载节能环保型智能牵引变压器的设计。

　　本文件适用于电压等级为110kV、132kV和220kV，额定频率为50Hz，额定容量为(6300+6300)kVA~(40000+40000)kVA，三相Vv联结的高过载节能环保型智能牵引变压器(以下简称“变压器”)的设计，其他容量变压器的设计可参照本文件。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1094.1电力变压器 第1部分：总则

　　GB/T 1094.2电力变压器 第2部分：液浸式变压器的温升

　　GB/T 1094.3电力变压器 第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙

　　GB/T 1094.5电力变压器 第5部分：承受短路的能力

　　GB/T 1094.7电力变压器 第7部分：油浸式电力变压器负载导则

　　GB/T 1094.10电力变压器 第10部分：声级测定

　　GB/T 1094.14电力变压器 第14部分：采用高温绝缘材料的液浸式电力变压器

　　GB/T 6451 油浸式电力变压器技术参数和要求

　　GB/T 41632 绝缘液体电气用未使用过的合成有机酯

　　DL/T 1411智能高压设备技术导则

　　DL/T 1811电力变压器用天然酯绝缘油选用导则

　　DL/T 1861高过载能力配电变压器技术导则

　　DL/T 2217 变压器用天然酯和合成酯油溶解气体分析导则

　　TB/T 3159电气化铁路牵引变压器

　　JB/T 11328三相Vv联结牵引变压器

　　IEC 60076-1电力变压器 第1部分：总则(Power transformers-Part1：General)

　　IEC60076-2电力变压器 第2部分：液浸式变压器的温升(Powertransformers-Part2：Temperaturerise forliquid-immersed transformers)

　　IEC60076-3电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙(Powertransformers-Part3：Insulation levels,dielectric tests and external clearancesinair)

　　IEC60076-5电力变压器 第5部分：承受短路的能力(Powertransformers-Part5：Abilityto withstand shortcircuit)

　　IEC60076-10电力变压器 第10部分：声级测定(Powertransformers-Part10：Determinationofsoundlevels) IEC60076-14电力变压器第14部分：采用高温绝缘材料的液浸式电力变压器(Power transformers-Part14：Liquid-immersed power transformers using high-temperature insulationmaterials)

　　IEC61099 绝缘液体-电气用未使用过合成有机酯规范(lnsulatingliquids-Specificationsforunused synthetic organicestersforelectrical purposes)

　　IEC62770 电气应用的流体-未使用的天然酯适用于变压器和类似的电气设备(Fluidsfor electrotechnical applications-Unusednatural esters for transformers and similarelectricalequipment)

　　3 术语和定义

　　DL/T 1411、DL/T 1861、DL/T 2217界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　天然酯绝缘油 natural esterinsulating oil

　　从种子或其他生物材料中提取、用于变压器或类似电气设备的绝缘液体，简称天然酯。

　　[来源：DL/T 22172021,3.2，有修改]

　　注：主要成分是甘油三酯，具有良好的生物降解性和环境相容性3.2

　　监测 IED monitoringIED

　　通过采集高压设备状态信息，实现对其运行状态和/或控制状态和/或负载能力状态的智能评估。[来源：DL/T14112015,3.8，有修改]

　　3.3

　　控制 IED controllingIED

　　用于高压设备或其组(部)件的网络化和/或智能化控制，通常兼有对受控组(部)件的监测功能。[来源：DL/T14112015,3.9，有修改]

　　3.4

　　主 IEDmainIED

　　用于集合智能组件内各IED信息，对高压设备的运行可靠性、控制可靠性及负载能力等做出评估，以支持牵引供电系统运行控制和/或状态检修。

　　[来源：DL/T14112015,3.10，有修改]

　　3.5

　　节能 energy conservation

　　通过采用新材料、新结构、新工艺等技术手段降低变压器空载损耗和负载损耗，使变压器在运行中消耗较少能源。

　　3.6

　　环保 environmental protection

　　变压器采用生物降解率高的绝缘油作为绝缘和冷却介质，发生泄漏对环境无危害。3.7

　　超额定容量 exceeding therated capacity

　　变压器具有高于铭牌上额定容量一个容量等级连续运行能力。

　　注：额定容量：(12500+12500)kVA，超额定容量：(16000+16000)kVA。

　　4设计 4.1 使用条件

　　变压器的一般使用条件应符合GB/T 1094.1的相关规定。低温环境条件注意事项见附录A.1。

　　4.2 变压器设计

　　4.2.1 变压器绝缘油应采用天然酯绝缘油或合成酯绝缘油，导线匝绝缘应采用热改性纸或热改性纸+芳香族聚酰胺纸，冷却方式应采用油浸自冷(KNAN)，预留风冷条件。

　　4.2.2 未使用过的天然酯绝缘油除满足DL/T1811、IEC62770要求外，主要技术指标应满足表1要求。表1 未使用过的天然酯绝缘油主要技术指标

　　项目 技术指标 外观 清澈透明、无沉淀物体和悬浮物

　　运动黏度a/mm2/s 100℃ ≤15 40℃ ≤50 0℃ ≤500 倾点/℃ ≤-10 水分/mg/kg ≤200 密度(20℃)/kg/m3 ≤1000 击穿电压b(2.5mm)/kV ≥40 介质损耗因数(tanδ)(90℃) ≤0.04 酸值(以KOH计) ≤0.06 腐蚀性硫 非腐蚀性 总添加剂(质量分数) ≤5%

　　氧化安定性 总酸值(以KOH计)/mg/g ≤15 运动黏度(40℃)比初始值增加量 ≤50 介质损耗因数(tanδ)(90℃) ≤500 燃点/℃ ≥300 闪点/℃ ≥250 生物降解性 易生物降解 a 当所提供的天然酯绝缘油倾点低于-20℃时，宜提供最低冷态投运温度对应的运动黏度值。b 未使用过的天然酯绝缘油交付时的击穿电压测试值。

　　4.2.3 未使用过的合成酯绝缘油除满足GB/T 41632、IEC 61099要求外，主要技术指标应满足表2要求。

　　表2 未使用过的合成酯绝缘油主要技术指标

　　项目 技术指标 颜色 ≤200 外观 清澈透明、无沉淀物体和悬浮物 20℃时的密度/g/cm3 ≤1.000 运动黏度/mm2/s 40℃ ≤35 表2 未使用过的合成酯绝缘油主要技术指标(续)

　　项目 技术指标 运动黏度/mm2/s -20℃ ≤3000 闪点/℃ ≥250 燃点/℃ ≥300 倾点/℃ ≤-45 水含量/mg/kg ≤200a 酸值(以KOH计)/mg/g ≤0.03 氧化安定性(试验时间：164h) ≤0.3 总酸值(以KOH计)/mg/g 击穿电压/kV ≥45a 90℃、50Hz时的介质损耗因数 ≤0.03a 90℃时的体积电阻率/GΩ·m ≥2 生物降解性 易生物降解 a 适用于到货时未经过处理的液体。

　　4.2.4 热改性纸的主要技术指标应满足表3要求。

　　表3 热改性纸主要技术指标

　　项目 技术指标 厚度/mm 0.05～0.125 密度/g/cm3 0.8～1.1 抗张强度/kN/m MD ≥3.8 CD ≥1.6 伸长率/% MD ≥2.0 CD ≥4.0 介电强度/kV/mm ≥8.0 水分含量/% ≤8.0 灰分含量/% ≤0.7 氮含量/% ≥1.3

　　4.2.5 芳香族聚酰胺纸的主要技术指标应满足表4要求。

　　表4 芳香族聚酰胺纸主要技术指标

　　项目 技术指标 厚度/mm 0.05 0.055 0.08 密度/g/cm3 0.9～1.1 0.9～1.1 0.9～1.1 抗张强度/kN/m MD ≥3.24 ≥3.5 ≥5.5 CD ≥1.26 ≥1.30 ≥2.30 伸长率/% MD ≥5.7 ≥5.0 ≥6.0 表4 芳香族聚酰胺纸主要技术指标(续)

　　项目 技术指标 伸长率/% CD ≥4.2 ≥5.0 ≥6.0 介电强度/kV/mm ≥12.99 ≥13 ≥14

　　4.2.6 过载能力

　　变压器超额定容量负载时按图1所示的典型负荷曲线设计，K1取0.8，运行环境温度30℃时，绕组最热点温度不超过160℃,顶层绝缘液体温度不超过115℃。

　　IN

　　222

　　606060

　　300300

　　0

　　t(min)

　　注：IN-相对负载，K1-负载系数，t-时间。

　　图1 典型负荷曲线图

　　4.2.7 温升限值

　　变压器在额定容量负载及超额定容量负载下连续运行的温升限值符合表5规定。温升限值取值依据见附录A.2。

　　表5 温升限值

　　项目 额定容量负载 超额定容量负载 绕组平均温升/K 65 75 顶层液体温升/K 55 65

　　4.2.8 变压器其他设计要求应符合GB/T1094.1、GB/T1094.2、GB/T1094.3、GB/T1094.5、GB/T1094.7、GB/T 1094.10、GB/T 1094.14、GB/T 6451、JB/T11328、TB/T 3159和IEC60076-1、IEC60076-2、IEC 60076-3、IEC 60076-5、IEC 60076-10、IEC 60076-14中的相关规定。

　　4.2.9 增加宜采用无载分接开关的相关规定。

　　4.3智能化设计

　　4.3.1 要求

　　4.3.1.1 变压器应配置测量传感器、监测IED、控制IED及主IED，主IED可集成于现场就地屏柜中，宜配置触摸屏，实现就地诊断及变压器状态查看，可独立运行。 4.3.1.2 后台应配置智能变压器故障预测及状态分析系统软件，实现变压器维护、检修的智能化，针对故障处理给出流程化指导建议。

　　4.3.2 变压器智能组件配置

　　智能组件配置应符合表6的规定。

　　表6智能组件配置表

　　项目 主要内容 应用要求 测量 基本状态量 应采用 非电量保护 应采用 控制 无载电动分接开关控制 应采用

　　监测 油中溶解气体监测 应采用 铁心接地电流监测 应采用 绕组、铁心热点温度监测 应采用 局部放电监测 可采用 高压套管监测 可采用

　　4.3.3

　　测量 变压器测量应采用数字化测量，技术要求应符合表7的规定。

　　表7 测量项目及技术要求

　　项目 测量参量 应用要求 精度要求

　　基本状态量 主油箱油面温度 过热、冷却装置异常 ±2℃(相对误差) 变压器油位 上限、下限 ±1cm(相对误差) 无载电动分接开关当前位置 状态量 0差错

　　非电量保护 气体继电器接点信息 重瓦斯：内部严重放电、短路 0差错 轻瓦斯：内部轻微放电、过热 0差错 压力释放器状态信息 内部严重放电、短路 0差错 信号复归 0差错 保护跳闸指令 保护动作 0差错 动作信息 报文至测控装置 0差错

　　4.3.4 控制 IED

　　无载分接开关应由控制器自主控制或由智能组件控制。无载分接开关控制IED配置及要求应符合表8的规定。

　　表8 无载电动分接开关控制 IED配置及要求

　　信息类别 信息名称 配置原则 备注 控制指令 升-档 应采用 接收报文及开关量输出 表8 无载电动分接开关控制IED配置及要求(续)

　　信息类别 信息名称 配置原则 备注 控制指令 降-档 应采用 接收报文及开关量输出 调到指定档位 应采用 接收报文及开关量输出

　　控制反馈 当前档位 应采用 档位变更时发送报文 已到最高档位 应采用 开关量采集并发送报文 已到最低档位 应采用 开关量采集并发送报文 监测信息 格式化信息 应采用 发送报文

　　4.3.5 监测 IED

　　4.3.5.1 一般要求

　　监测IED的格式化信息和结果信息应通过站内通信网络报送到主IED。传输周期可根据实际情况选择，一般为2h。若自上一次报送以来监测量的变化超过5%，则追加报送1次。各监测IED应配置足够的存储空间

　　4.3.5.2 油中溶解气体监测

　　变压器应配备油中溶解气体监测IED，宜采用光声光谱原理。在正常运行条件下，油中溶解气体监测IED技术要求应符合表9的规定，装置宜采用RS485串口通信方式上送测量数据。

　　表9 油中溶解气体监测技术要求

　　特征气体 最小可检量a 测量范围 测量误差要求 H2 5μL/L 0～2000μL/L max(30%,5μL/L) C2H2 0.5μL/L 0～100μL/L max(30%,0.5μL/L) CH4 1μL/L 0～1000μL/L max(30%,1μL/L) C2H4 0.5μL/L 0～1000μL/L max(30%,0.5μL/L) C2H6 0.5μL/L 0～1000μL/L max(30%,0.5μL/L) CO 25μL/L 0～5000μL/L max(30%,25μL/L) CO2 50μL/L 0～15000μL/L max(30%,50μL/L) H2O 2%RH (0%～100%)RH 5%RHb a 最小可检量可权衡其他利弊做出适当调整。

　　b RH为相对湿度。

　　4.3.5.3 铁心接地电流监测

　　变压器应配备铁心接地电流监测IED，测量范围为1mA～10A，测量误差为±1mA或±3%(取较大者)。

　　4.3.5.4 绕组、铁心热点温度监测

　　变压器可配备绕组、铁心热点温度监测IED，绕组、铁心热点温度监测IED应采用光纤温度传感器直接测量。监测点应设置6个，分别监测高压绕组、低压绕组和铁心热点温度。温度传感器的性能指标如下： a) 测温范围：-40℃~200℃,测温精度小于或等于±1℃,测温重复性要求为相对标准偏差 RSD小于1%;

　　b) 允许的最高安全工作温度为250℃;

　　c) 与变压器油相容性为相容;

　　d) 传感器抗拉抗挤压大于或等于10N;

　　e) 耐油压能力为120kPa;

　　f) 光缆抗拉强度大于或等于10N;

　　g) 光缆曲率半径小于或等于3cm。

　　4.3.5.5 局部放电监测

　　变压器可配备局部放电监测IED，最小视在放电量不大于300pC，监测上限不应小于10000pC。

　　4.3.5.6 高压套管监测

　　变压器可配备高压套管监测IED，其基本要求应符合表10的规定。

　　表10 高压套管监测的基本要求

　　检测参量 测量范围 测量误差要求 测量重复性要求 全电流有效值 2mA～200mA ±(标准读数×1%+0.1mA) <0.2% 100mA～1000mA ±1% <0.2% 电容量 100pF～50000pF ±(标准读数×1%+1pF) <0.2% 介质损耗因数 0.001～0.3 ±(标准读数×1%+0.001) <3%

　　(在介质损耗因数≥0.005时)

　　4.3.6主 IED

　　主IED接收全部监测IED以及兼有监测功能的控制IED的信息，并上传至站端监测单元。

　　4.4 节能环保设计

　　4.4.1 节能设计

　　110kV、132kV 级变压器的额定容量、电压组合、空载损耗、空载电流以及额定容量下运行容量、负载损耗、短路阻抗和超额定容量下运行容量、负载损耗、短路阻抗应符合表11的规定。空载电流降低依据见附录A.3。

　　表11 110kV、132kV级变压器性能参数表

　　额定容量(S1+S2)

　　kVA 空载

　　损耗

　　kW 空载

　　电流

　　% 额定容量 超额定容量 高压

　　kV 高压分接范围 低压

　　kV 运行容量

　　kVA 负载损耗

　　kW 短路

　　阻抗% 运行容量

　　kVA 负载损耗

　　kW 短路

　　阻抗% 6300+6300

　　110

　　132 ±2×2.5%

　　±3×2.5%

　　±4×2.5%

　　27.5 12

　　0.5 6300+6300 58

　　8.4 8000+8000 88

　　10.5 6300+8000 13 6300+8000 62 8000+10000 94 8000+8000 14 8000+8000 66 10000+10000 100 8000+10000 15 8000+10000 71 10000+12500 110 10000+10000 16 0.4 10000+10000 76 12500+12500 120 表11 110kV、132kV级变压器性能参数表(续)

　　额定容量(S1+S2)

　　kVA 空载

　　损耗

　　kW 空载

　　电流

　　% 额定容量 超额定容量 高压

　　kV 高压分接范围 低压

　　kV 运行容量

　　kVA 负载损耗

　　kW 短路

　　阻抗% 运行容量

　　kVA 负载损耗

　　kW 短路

　　阻抗% 10000+12500

　　110

　　132

　　±2×2.5%

　　±3×2.5%

　　±4×2.5%

　　27.5 17

　　0.4 10000+12500 83

　　8.4 12500+16000 132

　　10.5 12500+12500 18 12500+12500 90 16000+16000 144 12500+16000 20 12500+16000 99 16000+20000 158 16000+16000 22 16000+1600 108 20000+20000 172 16000+20000 24 16000+20000 118 20000+25000 186 20000+20000 26

　　0.3 20000+20000 128 25000+25000 200

　　12.5 20000+25000 28 20000+25000 139 25000+31500 218 25000+25000 30 25000+25000 150 31500+31500 236 25000+31500 33 25000+31500 164 31500+40000 261 31500+31500 36 31500+31500 178 40000+40000 286

　　220kV级变压器的额定容量、电压组合、空载损耗、空载电流以及额定容量下运行容量、负载损耗、短路阻抗和超额定容量下运行容量、负载损耗、短路阻抗应符合表12的规定。

　　表12 220kV级变压器性能参数表

　　额定容量(S1+S2)

　　kVA 空载

　　损耗

　　kW 空载

　　电流

　　% 额定容量 超额定容量 高压

　　kV 高压分接范围 低压

　　kV 运行容量

　　kVA 负载损耗

　　kW 短路

　　阻抗% 运行容量

　　kVA 负载损耗

　　kW 短路

　　阻抗% 12500+12500

　　220

　　±2×2.5%

　　±3×2.5%

　　±4×2.5%

　　27.5 24

　　0.4 12500+12500 92

　　10.5 16000+16000 144

　　13.2 12500+16000 26 12500+16000 102 16000+20000 158 16000+16000 28 16000+16000 112 20000+20000 172 16000+20000 31 16000+20000 123 20000+25000 187 20000+20000 34 20000+20000 134 25000+25000 202 20000+25000 36

　　0.3 20000+25000 142 25000+31500 221 25000+25000 38 25000+25000 150 31500+31500 240 25000+31500 42 25000+31500 165 31500+40000 260 31500+31500 46 31500+31500 180 40000+40000 280 31500+40000 50 31500+40000 195 40000+50000 306 40000+40000 54 40000+40000 210 50000+50000 328

　　4.4.2 环保设计

　　变压器绝缘油应采用可生物降解的天然酯绝缘油或合成酯绝缘油。

　　4.5 其他设计要求

　　4.5.1 变压器油箱应采用密封结构，变压器绝缘油不应与空气接触。

　　4.5.2 变压器注油应采用真空注油工艺，油温温度宜为60℃~80℃。 4.5.3 变压器油温低于倾点时，不应进行调压操作。

　　4.5.4 天然酯绝缘油或合成酯绝缘油不宜与矿物油混用;不同原料来源的天然酯绝缘油不宜混合使用。

　　4.5.5 变压器在制造厂内首次注油后，在施加电压前的最低静置时间需满足60h(110kV、132kV电压等级)，72h(220kV电压等级)。现场安装就位以及新装、大修、事故检修注油后的变压器， 在施加电压前的最低静置时间需满足48h(110kV、132kV电压等级)、72h(220kV电压等级)

　　附录 A

　　(规范性)

　　使用条件注意事项、温升限值取值及空载电流降低的依据

　　A.1 使用条件

　　当使用环境的最低温度低于所用天然酯绝缘油的倾点10℃以上时，应注意低温冷启动问题。

　　A.2 温升限值

　　温升指标主要依据IEC 60076-14:2013国际标准。

　　变压器导线匝绝缘采用热改性纸或热改性纸+芳香族聚酰胺纸，根据IEC 60076-14:2013 国际标准，绕组绝缘类型分类属于半混合绕组，绕组平均温升限值为75K;绝缘油采用天然酯绝缘油或合成酯绝缘油，变压器绝缘系统耐热等级为120，顶层液体温升限值为65K。

　　A.3 空载电流

　　空载电流由有功分量和无功分量两部分组成。由于空载损耗降低，造成有功分量减小;由于采用高导磁硅钢片，单位重量的激磁容量降低，造成无功分量减小。