牵引变压器的过负荷能力一般受限于变压器绕组最热点温度和顶层油温。在评价牵引变压器的过负荷能力时，所选择的典型负荷曲线必须合理，使之能够正确反映线路的牵引变压器运行状况。本文介绍以一种典型负荷曲线为例，对牵引变压器的温升计算和寿命损失做了研究，并从安全性和经济性角度对牵引变压器容量的合理选择进行了探讨。
电气化铁道牵引负荷具有波动性大的特点，正常运行时牵引变压器大多处于欠负载状态，而在短时紧密运行时又会出现过负载现象。
在确定牵引变压器容量时，必须根据牵引负荷的特点，从安全运行和经济方面进行综合考虑，容量选择过小会使牵引变压器长期过载，造成寿命缩短甚至烧毁；容量选择过大除了造成供电设备容量闲置外，在当前两部制电价情况下，铁路局每年还要为此付出高额的基本电费。因此，铁路设计部门所确定的牵引变压器的安装容量，不仅涉及到牵引供电系统的安全性问题，而且和铁路运营部门的运输成本息息相关。
确定牵引变压器容量是在保证牵引供电安全性的前提下，充分利用牵引变压器的过负荷能力，提高牵引变压器容量利用率，这对于降低铁路运输成本具有十分重要的意义。
1、典型负荷曲线的温升计算
1.1牵引变压器过负荷能力和典型负荷曲线
在采用常规绝缘材料的变压器中，线圈绝缘的最高耐受温度决定了变压器所能承受的最大负载，当采用耐高温固体绝缘材料后，变压器油的耐受温度就变成了一个重要因素。油浸式电力变压器在过负荷状态下绕组最热点温度不应超过140℃；油面温度不应超过105。C131。对于采用常规绝缘纸板纸和常规变压器油的牵引变压器，也以相同的限制指标为约束条件。
对于电力变压器的过负荷能力评估，一般用等效的二级矩形负载周期图表示实际负载周期。引。由于牵引变压器的负荷状况和电力变压器有显著不同，而且不同等级线路的负荷状况相差很大，所选择的典型负荷曲线必须合理，使之能够正确反映不同线路的牵引变压器运行状况，同时满足牵引变压器的温升标准。文献给出了典型负荷曲线的确定原则与步骤。
参考铁路运营部门和设计单位提出的诸多牵引变压器典型负荷曲线，可采用典型负荷曲线，以某容量为31．5 MVA的平衡牵引变压器的温升实验结果及技术参数为基础，对其进行温升计算和寿命损失分析。
1．2牵引变压器温升计算模型
为了变压器能够安全经济地运行，国际电工委员会IEC354．1991标准和国标GB／T15164．94《油浸式电力变压器负载导则》规定了油浸式电力变压器超铭牌额定值负载的限制条件、稳态及暂态下的绕组热点温度的计算方法，并推荐了温度计算用的数学模型。下面给出IEC354．1991温升模型中的变压器各部分稳态温升和暂态温升的计算公式。
2、变压器容量的合理选择
合理选择牵引变压器的安装容量，必须从安全性和经济性2个方面进行综合考虑。
2.1安全性
减小牵引变压器的安装容量是降低铁路运输成本的可行方法之一，但必须在保证安全供电的前提下进行。IEC354．1991标准和国标《油浸式电力变压器负载导则》给出了超过铭牌额定值时负载的电流和温度限值：对于中型电力变压器，短期急救负载电流标幺值不超过1．8，绕组最热点温度不超过160℃，顶层油温不超过115℃。但为了疏解列车或抢运货物而出现列车紧密运行的情况下，牵引变压器过负荷往往达到2倍甚至更高。因此，国标中短期急救负载电流标幺值不超过1．8的规定，对于牵引变压器并不一定合适。
对于牵引变压器绕组最热点温度限值，需要根据牵引变压器使用的绝缘材料耐热等级的不同而合理确定。国内外科研机构对此做了大量深入的研究。根据变压器油高温下的电气性能和理化性能的试验结果，文献给出了温度限值：采用常规绝缘纸板纸和常规变压器油的牵引变压器中，过负荷状态下绕组最热点温度不应超过140℃；在额定负荷状态下且环境温度为40℃时，油面温度不应超过105℃。采用NOMEX纸和常规变压器油的牵引变压器，绕组最热点温度允许达到160℃。
牵引变压器安装容量选择过小，轻则导致牵引变压器长期过载，造成寿命缩短；重则导致变压器烧毁，影响铁路的安全运营，造成国民经济的重大损失。
2.2经济性
在保证供电安全性的前提下，从经济性方面考虑牵引变压器的安装容量，需要从变压器的价格、变压器的使用年限、变压器安装容量的基本电价等方面综合考虑。
如果将上述3 1．5MVA的平衡牵引变压器换成40 MVA容量的变压器，两者的经济性比较。
采用40 MVA牵引变压器时，变压器日寿命损耗不超过24h，牵引变压器可以运行30年。当采用31．5MVA牵引变压器时，由于热老化日寿命损．失占正常日寿命损失的117．23％，理论上牵引变压器可安全运行25．59年。从表2可以看出，采用容量为31．5MVA的牵引变压器，每年变压器成本投入13．87万元，固定电费78．75万元，2项合计92．62
万元。而采用容量为40 MVA的牵引变压器，每年2项合计113．83万元。
由此可见，在保证牵引变压器安全运行的前提下，适当提高牵引变压器的热老化日寿命损失，从而降低牵引变压器的安装容量，在经济上是完全可行的。，
影响牵引变压器寿命的因素是多方面的，随着现代电力变压器制造工艺的提高，影响牵引变压器寿命的因素集中体现在变压器各部分的温度。
典型负荷曲线是变压器制造和运行的重要参考依据，对合理选择牵引变压器容量具有重要参考作用。典型负荷曲线的过负荷倍数过大、过负荷时间过长，将大大提高牵引变压器的制造成本和运行成本；典型负荷曲线的过负荷倍数过小、过负荷时间过短，会导致安装容量过大、牵引变压器过负荷能力得不到充分利用。因此，有计划地选择一些典型线路，分别对普速客货混跑铁路、重载铁路、高速客运专线开展牵引负荷测量，建立符合各种典型线路实际情况的典型负荷曲线是十分必要的。
利用温升计算和寿命损失分析的结果，本文从安全和经济角度对牵引变压器容量的合理选择进行了探讨。在保证牵引变压器安全运行的前提下，可以适当提高牵引变压器的热老化日寿命损失。虽然会缩短牵引变压器的使用寿命，但有利于降低牵引变压器的安装容量、充分利用牵引变压器的过负载能力、降低固定电费，即使仅从经济上分析也是完全可取的。