电力机车主变压器故障处理的探讨

1、电力机车主变压器故障处理的探讨设计题目：电力机车主变压器故障处理的探讨院（系）:电气工程系专业：铁道机车车辆姓名：刘占滨指导教师：王安明2011年4月10日关于电力机车主变压器故障处理的探讨摘 要：电力机车主变压器是交流电力机车内的一个重 要部件，其运行的可靠和连续性是机车的行车安全的保证。电力机车主变压器的运行条件相对恶劣从电力机车主变压 器多年来运行的状况来看，主变压器的故障率尽管不高，是 一旦显现故障就会造成专门大缺失。本文要紧从变压器的实 际理论动身，阐述了变压器的一些常见故障，其中针对主变 压器的渗漏问题进行系统分析，提出了故障的处理方法。关键词：电力机车主变压器；变压器渗漏；故障处

2、理铁路运输是我国经济运行的大动脉，在我国交通体系中 占有重要的地位。随着国民经济的迅速进展，我国铁路加快 了以高速、重载、安全为主题的进展步伐。但行车安全是铁 路运输的永恒主题，铁路提速后对机车的安全性提出了更高 更严的要求。机车主变压器是电力机车的心脏部分，它的好 坏直截了当阻碍到机车的行车安全。从电力机车主变压器多 年来运行的状况来看，主变压器的故障率尽管不高，但是一 旦显现故障就会造成专门大缺失。近年来，电力机车主变压器多次显现渗漏油故障，专门 是有些新造的电力机车主变压器也发生了该现象。主变压器 渗漏油不仅污染机车内部电缆及设备阻碍变压器及相关设 备的外观，造成不必要的缺失;而且迫使主

3、变压器不得不停 电检修，造成一定的社会阻碍甚至危及行车安全。因此，如何 解决渗漏油问题是提高主变压器质量的关键项点之一。一、机车主变压器的概况（1）机车主变压器的作用与运行条件电力机车主变压器是交流电力机车内的一个重要部件1，用来把接触网上取得的25kV高电压变换为供给牵引电动 机及其他电机、电器工作所适合的电压，其工作原理与一般 电力变压器相同。主变压器安装在交流馈电的电力机车动车 内，把馈电电源变换为适当的主电路电源和辅助电路电源， 为了能自由地改变电压，使之适用于牵引电动机，交流电气 化的初期，变压器的原边或次边绕组设有抽头，可使电压在 一定的范畴内变化，以实现牵引电动机的电压操纵（即速

4、度 操纵）。后来采纳半导体器件操纵牵引电动机电压，为此要 把次边绕组分成具有一定电压的2个绕组，向半导体变流器 供电。辅助电源从变压器第3绕组猎取。由于机车主变压器工作在电力机车内，因此电力机车在 运行过程中所具有的一系列特点，必定要在主变压器的实际 工作中反映出来，结果就造成了主变压器具有不同于一般变 压器的工作条件和特点。主变压器的工作条件及特点，要紧 表现在以下几个方面：1、经常受到机械冲击和连续而强烈地机械振动；2、外型尺寸和重量有较严格限制（因为机车车体内安放 电气设备的空间极为有限，而且机车轴重也有一定的规范）；3、接触网波动范畴比较大，牵引负荷变化也比较大；4、受大气过电压和操作

5、过电压的作用，同时低压侧有 较高的短路或率；5、当采纳改变主变压器输出电压的方法来调剂机车速 度时，主变压器的绕组需要安排较多的抽头数目，以便进行 调压。综上所述，主变压器的工作条件与一般电力变压器截然 不同，它的工作条件和工作环境是相当恶劣的。电力机车主变压器运行条件专门，接触网电压变化大， 机车额定工作电压25kV，正常的工作电压2029kV，承诺偏 差+16%和-20%，故障运行电压为19kV。在实际运行中，接触 网首端电压有时达到31kV，机车再生制动时，网压可达到 32kV。而电力变压器网压变化率只有土 5%。与一样变压器相 比，主变压器的馈电电压变动范畴大;另外，馈电的分段处 有电

6、力中断，同时还伴有相位变化，因此主变压器常受到大 的电冲击。机车运行时要求无流通过分相区，接触网分相距离一样 为2040km。牵引变压器要经常断开和接通。当列车平均速 度为80km/h时，机车主变压器约15 30min投切一次。当 列车平均速度为200kn/ h时，则10 20min就要投切一次。（2）变压器差不多结构主变压器的差不多结构有芯式和壳式两类。芯式结构或 壳式结构是指变压器铁芯与绕组的相对位置而言。在我国， 芯式变压器在应用上占有优势2。从变压器结构方面来说，通常分为六大部分即绕组、铁 心、引线、器身、油箱和总装。机车主变压器也是由这几部 分组成的。其中绕组、引线、器身和总装（涉及

7、外绝缘）四大 部分直截了当与绝缘有紧密的联系，铁心和油箱也涉及到绝 缘问题。另外，绝缘问题不管是在变压器制造过程中，依旧 在变压器运行中，往往差不多上最敏锐，最直观表现出来， 因此电力变压器各部件的绝缘成为变压器制造厂家和使用 部门最为关注，最为重视的问题。（3）运行中的常见故障类型1、按故障发生部位分类：变压器外部故障油箱:焊接质量不行，密封填圈不行；电压分接开关传动 装置:机械操动部分，操纵部分等问题;冷却装置:风扇，输 油泵、操纵设备等问题；附件:绝缘套管、温度计、油位计、 各种继电器等问题。变压器内部故障绕组:绝缘击穿，断线，变形;铁心:铁心叠片之间绝缘 不行，接地不行，铁心两点或多点

8、接地及铁心螺栓绝缘击穿; 内部的装配金具问题：电压分节开关操纵不到位，引线绝缘 薄弱;绝缘油老化。2、按故障性质分类变压器的内部故障要紧有:过热性故障、放电性故障、 油故障等类型。加速变压器寿命终结的根源是绝缘的老化。 它使变压器逐步丧失原有的机械性能和绝缘性能，容易产生 局部放电，降低绝缘的工频及冲击击穿强度，缩短变压器的 使用寿命。下面从故障性质动身对主变压器渗漏油的故障部 位及要紧缘故进行详细论述。并从油箱结构设计、制造工艺 和现场处理等方面提出解决主变压器渗漏油故障的措施。二、渗漏油的部位电力机车主变压器渗漏油的部位要紧有箱体及附件的 焊缝部位以及连接部位密封件的交界面。（1）焊缝部位

9、主变压器包括油箱、箱盖、储油柜、散热器、净油器、 安全气道等组件，这些组件差不多上通过施焊或者连接件来 完成组装的。组焊完成后假如焊缝部位存在夹砂、气孔、隐 性裂纹，或者现场操作中没有完全排除残余应力等都会造成 焊缝部位渗漏油现象的发生。实际运用中电力机车主变压器 的渗漏油通常大部分是这些部件上渗漏油，据资料显示，其 中SS3,SS4型机车主变压器就曾发生多起焊接部件渗漏油现 象。（2）连接部位密封件的交界面在电力机车主变压器外部安装有冷却器、油泵、管路、 蝶阀以及出线端子板等部件，这些部件之间的连接面差不多 上通过密封件（密封圈和密封胶等）来进行密封的。这些密封 件由于自身老化以及质量缘故,

10、极易造成主变压器运行过程 中密封失效现象，导致渗漏油故障。（1）焊缝部位渗漏油缘故设计缺陷。在对SS3,SS 4等车型所发生的主变压器储油 柜及散热器由于焊接缺陷造成渗漏油现象的分析处理中发 觉:关于惯性及批量漏油现象，往往与结构设计有一定的关 系。结构设计时假如对局部应力集中部位分析不深刻、或者 存在设计缺陷，则机车通过一定时刻运行后,会导致渗漏油 故障。其次，在机车运行过程中，在某些专门线路及专门区 段时,该部件受到冲击载荷，当局部应力长期超过许用应力 时,就会造成疲劳裂纹，从而导致主变压器渗漏油现象的发 生。另外，设计时某些结构缺陷如没能发觉并处理好往往会 导致批量主变压器油箱渗漏油现象

11、发生。制造工艺缘故。在主变压器制造过程中假如在进行工 艺分析时，对一些结构的专门要求没有注意，编制工艺时按 一样结构焊缝进行处理;或焊接操作人员不严格遵守工艺规 范，焊接顺序不对,焊缝高度过大或过小，主变压器油箱制作 完成后焊接残余应力处理不当;同时加上在产品检验过程中 的疏忽或检验手段的缺乏，都会导致危险焊缝缺陷的存在， 从而产生渗漏油现象。（2）密封件交界面渗漏油缘故密封件的产品质量存在问题。在电力机车主变压器的制作过程中各连接部位的密 封件安装不当，整固不到位。在电力机车主变压器大修及爱护中密封件更换不及 时,密封件失效。四、渗漏油现象的处理（1）预防措施关于由设计缘故造成的油箱渗漏，除

12、采纳改进产品结构, 加强结构分析，增加新产品运行考核等措施外，还能够借助 先进的先期诊断手段，如采纳运算机辅助结构分析软件进行 强度和模态分析等，以减少设计缺陷。而关于制造缘故造成 的渗漏，应要求操作人员严格按专业焊接标准操纵变压器油 箱制造工艺，在变压器油箱组装焊接完成后还需采取正确的 排除残余应力措施，如振动或时效处理等，以解决由于加工 焊接过程造成的应力集中，确保变压器油箱加工过程中形成 的应力集中区和缺陷数量最少，从而排除漏油隐患。（2）现场处理措施焊缝渗漏第一，焊缝渗漏故障要紧是由于焊缝存在应力集中、夹 砂、气孔或裂纹导致的，处理时在确定渗漏位置后，先用钢丝 刷清理，再用除油剂冲洗洁

13、净，用净布反复擦拭，最后在渗漏 点处进行补、堆焊处理。第二，主变压器发生渗漏油不严峻时，可考虑带油焊修。 在补焊过程中，我们多采纳石棉绳、木锲等物预先将渗漏处 堵死，然后再进行焊接;对不能预先塞死的渗漏处（如条裂）， 能够采纳先一部分一部分地焊修，待渗漏处归结至一点后再 用石棉绳、木锲塞死进行焊修;关于厚板上的小漏洞，先用小 锤捻死，然后再焊接;关于微渗漏则一样采取先用电弧快速 晃烤渗漏处四周，令其升温膨胀抑制油流，然后焊成。焊修时 为防止烧穿，使漏处扩大，能够先在漏处上方进行适当加厚 （即堆焊一下）。采纳带油焊修时严禁长时刻施焊，焊修点最 好在油面下100200 mm处;箱内无油时严禁施焊。

14、由于带油 补焊是处理渗漏油的临时措施,仍旧存在再次渗漏的可能性, 因此在适当时候必须严格按焊缝返修工艺进行清根返修。在 现场处理渗漏油现象消逝后，还需进行认真跟踪观看，确保 不阻碍电力机车主变压器的正常运行。第三，假如漏油较严峻，则须采纳完全的解决方法。在 条件承诺时可考虑先放油，吊芯后对漏油部位采纳完全的焊 接补救方法。件承诺时可考虑先放油，吊芯后对漏油部位采 纳完全的焊接补救方法。第四，抽真空排油法。使变压器内部形成负压,变压器 油不再渗漏,现在能够补焊，然而，抽真空时负压不宜过高， 以内外压力相等为宜。密封件渗漏处理密封件渗漏情形比较复杂,要具体问题具体分析。先确 定密封失效的缘故，在现场能够先紧固密封件两端的紧固螺 栓，假如还解决不了问题则需更换变形或者损害的密封件。 此外，在电力机车变压器大修或安装过程中一方面要不断提 高密封件质量，另一方面现场操作中要注意密封件的正确安 装和检查，有问题的及时更换，最大限度防止密封件渗漏现 象的发生。五、结语实际上造成渗漏的缘故还有专门多：如密封安装面对接 部件不平（出现马蹄形状），部分油塞密封面设计不合理，以 及密封面法兰钢板较薄、强度不够，不