电力机车主变压器的故障诊断及分析处理

电力机车主变压器的故障诊断及分析处理

姜晓峰 ,葛鹏

中车大连机车车辆有限公司  辽宁 大连 116000

摘要：电力机车主变压器通常用于将接触网上的高压电转换成适用机车内各类设备的低压电，变压器故障主要集中在管路系统漏油，冷却系统通风机卡滞，散热器堵塞，以及温度检测装置连接插头或者传感器失效等方面。针对以上常见的变压器故障类型分析了具体的诊断方法，以下提出了处理相关故障的技术措施。

关键词：电力机车；主变压器；故障诊断；处理措施

引言：

电力机车主变对维持牵引动力具有非常重要的作用，在实际运行过程中主变上也会出现一些故障，并且有些故障的发生率较高，且大部分与主变的冷却系统、油路系统及其油温监测系统相关。在日常管理中要结合变压器的特点以及管理数据，加强对常见故障因素的诊断和处理，提高变压器的可靠性。

一、电力机车主变压器结构

电力机车的主变压器实际上就是安装在机车上的牵引变压器，其功能是实现接触网电压的转换，接触网上的电压为25kv（额定电压，实际存在上下浮动），而电力机车上的各种用电设备多运行在较低的电压上，因而需借主变实现降压。国内电力机车上的变压其按照绕组和铁芯的相对位置差异分为壳式和芯式两种类型，虽然存在一定的差异，但结构上基本一致。电力机车主变的核心组成包括绕组、铁芯、变压器油、冷却系统以及油箱等。另外，电力机车牵引变压器上还设计了一系列继电保护装置，典型的如油流继电器、压力释放阀、信号温度计、油位表等[1]。电力机车主变上的故障通常由各个组成部分所引起。

二、电力机车主变压器的常见故障及其诊断和处理

（一）主变铁芯故障及其诊断处理

①故障现象。电力机车的主变压力器在正常运行时，由于绕组通电，因而会产生电场，并且这种电场覆盖了油箱、铁芯以及其他各种金属构件。但各个区域的电场强度存在很大的差异，因而需在铁芯上设计接地，否则会引发强烈的放电作用。变压器的绝缘性能将受到严重影响，尤其是变压器绝缘油。铁芯故障主要分为两类，其一是施工工艺造成短路。其二是金属软管、不锈钢软管多点接地，这种情况下会造成铁芯局部烧毁，通过观察即可判断。

②故障诊断及处理。变压器铁芯故障斩诊断可在断电情况下进行，方法上分为直流法和交流法两种。以直流法为例，打开铁芯与夹片的连接片，然后在硅钢片上通入6V直流电，接着依次测量各级硅钢片上的电压值，判断故障点的方法是电压为零或者电压指示反向。找到故障点之后排除多点接地或者短路即可。

（二）主变绕组故障及诊断处理方法

①故障现象。由变压器绕组故障所引发的现象主要包括变压器过热、绝缘油温度异常升高、绝缘击穿或者通电后变压器无法运行等。

②故障诊断。变压器绕组常见故障类型为绕组接地、匝间短路、相间短路等，还有一种情况是绕组中线路断开或者开焊。最后一种故障通常会导致变压器无法启动运行，因而比较容易判断。绕组接地的主要原因是绝缘击穿、主绝缘破坏，通常由瞬间的过电压引起。绝缘油故障也会引起变压器绕组方面的故障，例如，绝缘油中混入水分，导致其劣化，或者油路密封受损，漏油，并且空气混入，空气与绝缘油接触，最终导致酸价过高、油位下降，严重影响绝缘效果，绕组原本浸润在绝缘油中，借助绝缘油保护绕组。绝缘油的泄漏或者劣化将导致其在运行时短路。

②处理措施。在处理绕组故障时要先排除导致绕组短路或者接地的其他成因。如清除变压器内部长期积累的杂物、检查油路系统是否漏油，判断变压器油是否劣化，如果存在，更换变压器油，做好密封措施。绕组故障通常会导致绕组受损，在排除了其他故障因素之后，可更换绕组。

（二）温度信号检测装置的故障、诊断及处理

①故障现象。温度检测系统的主要作用是实时监测变压器油的温度，油温直接反映着冷却系统的运行效果，油温异常升高将直接危害电力机车主变的安全性。油温检测的核心装置是热电阻，可随着温度的变化改变电阻值，检测系统通过数字模拟的技术将物理量转变为数字量。热敏电阻故障会早知检测功能失效，另一种常见的故障是模拟量输入、输出模块异常，如连接插头失效，无法通信。

②故障诊断方法。在这一过程中关键是要先区分故障类型，对于连接插头的问题可将端子箱打开，然后判断电路是否存在线路烧毁、接触不良之类的问题。关于热电阻温度传感器故障可使用万用表或者欧姆表检测。

③处理措施。连接插头是以插针的形式实现通路，连接插头失效不一定是损坏，有可能只是松动，重新插上之后再观察效果，如果物理性的处理措施无效，则需更换插头。至于温度传感器，故障后直接更换即可。

（三）主变渗油的原因、诊断及处理

①故障现象。变压器油要流经油流继电器、主变、电抗器等装置，在系统长期运行的过程中难免会出现密封性下降、变压器油泄露的现象，此时主变的冷却功能将受到严重制约。

②故障诊断。其一，变压器油以密封的管路在主变各个组件中实现循环，带走热量，但是管路系统的法兰连接部位常常成为潜在的泄露点，管路上其他部位均为密封结构，只有法兰连接的部分使用了密封胶圈，并且需通过螺栓紧固。变压器的振动作用以及法兰安装固定的不规范性是造成其漏油的常见原因。其二，变压器油的管路系统虽然大部分为完整的密封结构，但管路制造时采用了焊接技术，一些潜在的焊接缺陷也是导致其后期运行是漏油的因素。其三是应力作用导致管路或者法兰等变形、开裂或者破损。

③故障处理措施。对于法兰处造成的泄露，首先判断是否安装不规范或者紧固件松动，可先将法兰拆开，检查垫片的完整性，如果垫片老化破损，更换的新胶圈垫片，然后重新安装紧固法兰，检查是否还存在漏油的现象[4]。如果法兰处从未出现漏油的迹象，但油位表依然显示变压器油减少，此时应检查管路上是否存在泄漏点，重点关注焊接缺陷造成的管路泄露，管路上的焊接缺陷需补焊，并借助无损检测排除所有焊接缺陷。

三、结束语

综上，电力机车主变的故障因素主要包括有：变压器油路系统漏油、油温监测系统传感器失效或者连接头失效、冷却风机卡滞、散热器堵塞等。不同的故障因素在诊断方法和处理方法上存在很大的差异，机务管理部门在日常管理中需加强诊断技术和处理技术，将主变的故障率控制在较低的水平。

参考文献：

[1]王小刚,龙玉琴.HXD3B型电力机车主变压器冷却系统故障处理及改进措施[J].产业与科技论坛,2018,17(09):42-43.

[2]冀友钢.基于色谱分析实现电力机车变压器故障诊断[J].化工管理,2019(02):209.

[3]任琳.电力机车主变压器次边保护电路电阻过热故障及改进设计[J].机械管理开发,2020,35(11):141-142+145.

[4]何晓峰.HXD3型电力机车主变压器常见故障研究[J].技术与市场,2018,25(05):82-83.