電力機車主變壓器故障處理的探討

1、電力機車主變壓器故障處理的探討設計題目：電力機車主變壓器故障處理的探討院（系）:電氣工程系專業(yè)：鐵道機車車輛姓名：劉占濱指導教師：王安明2011年4月10日關于電力機車主變壓器故障處理的探討摘 要：電力機車主變壓器是交流電力機車內(nèi)的一個重 要部件，其運行的可靠和連續(xù)性是機車的行車安全的保證。電力機車主變壓器的運行條件相對惡劣從電力機車主變壓 器多年來運行的狀況來看，主變壓器的故障率盡管不高，是 一旦顯現(xiàn)故障就會造成專門大缺失。本文要緊從變壓器的實 際理論動身，闡述了變壓器的一些常見故障，其中針對主變 壓器的滲漏問題進行系統(tǒng)分析，提出了故障的處理方法。關鍵詞：電力機車主變壓器；變壓器滲漏；故障處

2、理鐵路運輸是我國經(jīng)濟運行的大動脈，在我國交通體系中 占有重要的地位。隨著國民經(jīng)濟的迅速進展，我國鐵路加快 了以高速、重載、安全為主題的進展步伐。但行車安全是鐵 路運輸?shù)挠篮阒黝}，鐵路提速后對機車的安全性提出了更高 更嚴的要求。機車主變壓器是電力機車的心臟部分，它的好 壞直截了當阻礙到機車的行車安全。從電力機車主變壓器多 年來運行的狀況來看，主變壓器的故障率盡管不高，但是一 旦顯現(xiàn)故障就會造成專門大缺失。近年來，電力機車主變壓器多次顯現(xiàn)滲漏油故障，專門 是有些新造的電力機車主變壓器也發(fā)生了該現(xiàn)象。主變壓器 滲漏油不僅污染機車內(nèi)部電纜及設備阻礙變壓器及相關設 備的外觀，造成不必要的缺失;而且迫使主

3、變壓器不得不停 電檢修，造成一定的社會阻礙甚至危及行車安全。因此，如何 解決滲漏油問題是提高主變壓器質(zhì)量的關鍵項點之一。一、機車主變壓器的概況（1）機車主變壓器的作用與運行條件電力機車主變壓器是交流電力機車內(nèi)的一個重要部件1，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高電壓變換為供給牽引電動 機及其他電機、電器工作所適合的電壓，其工作原理與一般 電力變壓器相同。主變壓器安裝在交流饋電的電力機車動車 內(nèi)，把饋電電源變換為適當?shù)闹麟娐冯娫春洼o助電路電源， 為了能自由地改變電壓，使之適用于牽引電動機，交流電氣 化的初期，變壓器的原邊或次邊繞組設有抽頭，可使電壓在 一定的范疇內(nèi)變化，以實現(xiàn)牽引電動機的電壓操縱（即速

4、度 操縱）。后來采納半導體器件操縱牽引電動機電壓，為此要 把次邊繞組分成具有一定電壓的2個繞組，向半導體變流器 供電。輔助電源從變壓器第3繞組獵取。由于機車主變壓器工作在電力機車內(nèi)，因此電力機車在 運行過程中所具有的一系列特點，必定要在主變壓器的實際 工作中反映出來，結(jié)果就造成了主變壓器具有不同于一般變 壓器的工作條件和特點。主變壓器的工作條件及特點，要緊 表現(xiàn)在以下幾個方面：1、經(jīng)常受到機械沖擊和連續(xù)而強烈地機械振動；2、外型尺寸和重量有較嚴格限制（因為機車車體內(nèi)安放 電氣設備的空間極為有限，而且機車軸重也有一定的規(guī)范）；3、接觸網(wǎng)波動范疇比較大，牽引負荷變化也比較大；4、受大氣過電壓和操作

5、過電壓的作用，同時低壓側(cè)有 較高的短路或率；5、當采納改變主變壓器輸出電壓的方法來調(diào)劑機車速 度時，主變壓器的繞組需要安排較多的抽頭數(shù)目，以便進行 調(diào)壓。綜上所述，主變壓器的工作條件與一般電力變壓器截然 不同，它的工作條件和工作環(huán)境是相當惡劣的。電力機車主變壓器運行條件專門，接觸網(wǎng)電壓變化大， 機車額定工作電壓25kV，正常的工作電壓2029kV，承諾偏 差+16%和-20%，故障運行電壓為19kV。在實際運行中，接觸 網(wǎng)首端電壓有時達到31kV，機車再生制動時，網(wǎng)壓可達到 32kV。而電力變壓器網(wǎng)壓變化率只有土 5%。與一樣變壓器相 比，主變壓器的饋電電壓變動范疇大;另外，饋電的分段處 有電

6、力中斷，同時還伴有相位變化，因此主變壓器常受到大 的電沖擊。機車運行時要求無流通過分相區(qū)，接觸網(wǎng)分相距離一樣 為2040km。牽引變壓器要經(jīng)常斷開和接通。當列車平均速 度為80km/h時，機車主變壓器約15 30min投切一次。當 列車平均速度為200kn/ h時，則10 20min就要投切一次。（2）變壓器差不多結(jié)構主變壓器的差不多結(jié)構有芯式和殼式兩類。芯式結(jié)構或 殼式結(jié)構是指變壓器鐵芯與繞組的相對位置而言。在我國， 芯式變壓器在應用上占有優(yōu)勢2。從變壓器結(jié)構方面來說，通常分為六大部分即繞組、鐵 心、引線、器身、油箱和總裝。機車主變壓器也是由這幾部 分組成的。其中繞組、引線、器身和總裝（涉及

7、外絕緣）四大 部分直截了當與絕緣有緊密的聯(lián)系，鐵心和油箱也涉及到絕 緣問題。另外，絕緣問題不管是在變壓器制造過程中，依舊 在變壓器運行中，往往差不多上最敏銳，最直觀表現(xiàn)出來， 因此電力變壓器各部件的絕緣成為變壓器制造廠家和使用 部門最為關注，最為重視的問題。（3）運行中的常見故障類型1、按故障發(fā)生部位分類：變壓器外部故障油箱:焊接質(zhì)量不行，密封填圈不行；電壓分接開關傳動 裝置:機械操動部分，操縱部分等問題;冷卻裝置:風扇，輸 油泵、操縱設備等問題；附件:絕緣套管、溫度計、油位計、 各種繼電器等問題。變壓器內(nèi)部故障繞組:絕緣擊穿，斷線，變形;鐵心:鐵心疊片之間絕緣 不行，接地不行，鐵心兩點或多點

8、接地及鐵心螺栓絕緣擊穿; 內(nèi)部的裝配金具問題：電壓分節(jié)開關操縱不到位，引線絕緣 薄弱;絕緣油老化。2、按故障性質(zhì)分類變壓器的內(nèi)部故障要緊有:過熱性故障、放電性故障、 油故障等類型。加速變壓器壽命終結(jié)的根源是絕緣的老化。 它使變壓器逐步喪失原有的機械性能和絕緣性能，容易產(chǎn)生 局部放電，降低絕緣的工頻及沖擊擊穿強度，縮短變壓器的 使用壽命。下面從故障性質(zhì)動身對主變壓器滲漏油的故障部 位及要緊緣故進行詳細論述。并從油箱結(jié)構設計、制造工藝 和現(xiàn)場處理等方面提出解決主變壓器滲漏油故障的措施。二、滲漏油的部位電力機車主變壓器滲漏油的部位要緊有箱體及附件的 焊縫部位以及連接部位密封件的交界面。（1）焊縫部位

9、主變壓器包括油箱、箱蓋、儲油柜、散熱器、凈油器、 安全氣道等組件，這些組件差不多上通過施焊或者連接件來 完成組裝的。組焊完成后假如焊縫部位存在夾砂、氣孔、隱 性裂紋，或者現(xiàn)場操作中沒有完全排除殘余應力等都會造成 焊縫部位滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。實際運用中電力機車主變壓器 的滲漏油通常大部分是這些部件上滲漏油，據(jù)資料顯示，其 中SS3,SS4型機車主變壓器就曾發(fā)生多起焊接部件滲漏油現(xiàn) 象。（2）連接部位密封件的交界面在電力機車主變壓器外部安裝有冷卻器、油泵、管路、 蝶閥以及出線端子板等部件，這些部件之間的連接面差不多 上通過密封件（密封圈和密封膠等）來進行密封的。這些密封 件由于自身老化以及質(zhì)量緣故,

10、極易造成主變壓器運行過程 中密封失效現(xiàn)象，導致滲漏油故障。（1）焊縫部位滲漏油緣故設計缺陷。在對SS3,SS 4等車型所發(fā)生的主變壓器儲油 柜及散熱器由于焊接缺陷造成滲漏油現(xiàn)象的分析處理中發(fā) 覺:關于慣性及批量漏油現(xiàn)象，往往與結(jié)構設計有一定的關 系。結(jié)構設計時假如對局部應力集中部位分析不深刻、或者 存在設計缺陷，則機車通過一定時刻運行后,會導致滲漏油 故障。其次，在機車運行過程中，在某些專門線路及專門區(qū) 段時,該部件受到?jīng)_擊載荷，當局部應力長期超過許用應力 時,就會造成疲勞裂紋，從而導致主變壓器滲漏油現(xiàn)象的發(fā) 生。另外，設計時某些結(jié)構缺陷如沒能發(fā)覺并處理好往往會 導致批量主變壓器油箱滲漏油現(xiàn)象

11、發(fā)生。制造工藝緣故。在主變壓器制造過程中假如在進行工 藝分析時，對一些結(jié)構的專門要求沒有注意，編制工藝時按 一樣結(jié)構焊縫進行處理;或焊接操作人員不嚴格遵守工藝規(guī) 范，焊接順序不對,焊縫高度過大或過小，主變壓器油箱制作 完成后焊接殘余應力處理不當;同時加上在產(chǎn)品檢驗過程中 的疏忽或檢驗手段的缺乏，都會導致危險焊縫缺陷的存在， 從而產(chǎn)生滲漏油現(xiàn)象。（2）密封件交界面滲漏油緣故密封件的產(chǎn)品質(zhì)量存在問題。在電力機車主變壓器的制作過程中各連接部位的密 封件安裝不當，整固不到位。在電力機車主變壓器大修及愛護中密封件更換不及 時,密封件失效。四、滲漏油現(xiàn)象的處理（1）預防措施關于由設計緣故造成的油箱滲漏，除

12、采納改進產(chǎn)品結(jié)構, 加強結(jié)構分析，增加新產(chǎn)品運行考核等措施外，還能夠借助 先進的先期診斷手段，如采納運算機輔助結(jié)構分析軟件進行 強度和模態(tài)分析等，以減少設計缺陷。而關于制造緣故造成 的滲漏，應要求操作人員嚴格按專業(yè)焊接標準操縱變壓器油 箱制造工藝，在變壓器油箱組裝焊接完成后還需采取正確的 排除殘余應力措施，如振動或時效處理等，以解決由于加工 焊接過程造成的應力集中，確保變壓器油箱加工過程中形成 的應力集中區(qū)和缺陷數(shù)量最少，從而排除漏油隱患。（2）現(xiàn)場處理措施焊縫滲漏第一，焊縫滲漏故障要緊是由于焊縫存在應力集中、夾 砂、氣孔或裂紋導致的，處理時在確定滲漏位置后，先用鋼絲 刷清理，再用除油劑沖洗潔

13、凈，用凈布反復擦拭，最后在滲漏 點處進行補、堆焊處理。第二，主變壓器發(fā)生滲漏油不嚴峻時，可考慮帶油焊修。 在補焊過程中，我們多采納石棉繩、木鍥等物預先將滲漏處 堵死，然后再進行焊接;對不能預先塞死的滲漏處（如條裂）， 能夠采納先一部分一部分地焊修，待滲漏處歸結(jié)至一點后再 用石棉繩、木鍥塞死進行焊修;關于厚板上的小漏洞，先用小 錘捻死，然后再焊接;關于微滲漏則一樣采取先用電弧快速 晃烤滲漏處四周，令其升溫膨脹抑制油流，然后焊成。焊修時 為防止燒穿，使漏處擴大，能夠先在漏處上方進行適當加厚 （即堆焊一下）。采納帶油焊修時嚴禁長時刻施焊，焊修點最 好在油面下100200 mm處;箱內(nèi)無油時嚴禁施焊。

14、由于帶油 補焊是處理滲漏油的臨時措施,仍舊存在再次滲漏的可能性, 因此在適當時候必須嚴格按焊縫返修工藝進行清根返修。在 現(xiàn)場處理滲漏油現(xiàn)象消逝后，還需進行認真跟蹤觀看，確保 不阻礙電力機車主變壓器的正常運行。第三，假如漏油較嚴峻，則須采納完全的解決方法。在 條件承諾時可考慮先放油，吊芯后對漏油部位采納完全的焊 接補救方法。件承諾時可考慮先放油，吊芯后對漏油部位采 納完全的焊接補救方法。第四，抽真空排油法。使變壓器內(nèi)部形成負壓,變壓器 油不再滲漏,現(xiàn)在能夠補焊，然而，抽真空時負壓不宜過高， 以內(nèi)外壓力相等為宜。密封件滲漏處理密封件滲漏情形比較復雜,要具體問題具體分析。先確 定密封失效的緣故，在現(xiàn)場能夠先緊固密封件兩端的緊固螺 栓，假如還解決不了問題則需更換變形或者損害的密封件。 此外，在電力機車變壓器大修或安裝過程中一方面要不斷提 高密封件質(zhì)量，另一方面現(xiàn)場操作中要注意密封件的正確安 裝和檢查，有問題的及時更換，最大限度防止密封件滲漏現(xiàn) 象的發(fā)生。五、結(jié)語實際上造成滲漏的緣故還有專門多：如密封安裝面對接 部件不平（出現(xiàn)馬蹄形狀），部分油塞密封面設計不合理，以 及密封面法蘭鋼板較薄、強度不夠，不