电力机车主变压器故障诊断技术分析
HXD3型电力机车主变压器常见故障分析及处理
HXD3 型电力机车主变压器常见故障分析及处理摘要：主变压器是电力机车的心脏，承担着整车供电的重任，主变压器的正常运行关系到电力机车的行车安全。
本文对电力机车主变压器检修过程中常见故障进行分析并提出解决方案，保证电力机车主变压器检修及运用的安全性和可靠性。
关键词：电力机车、主变压器、故障分析0前言我国铁路发展迅速，大功率电力机车已然成为普速列车和货运机车的主流。
截止2020年底电力机车数量占比全国铁路机车62.7%。
主变压器作为电力机车的核心部件，在检修过程中对故障点分析及处理尤为重要。
1、HXD3机车主变压器结构及原理HXD3型电力机车主变压器，主要由箱体、器身、套管、油箱及附属件组成。
主变压器为全密封结构，采用真空注油方式，通过氮气箱与储油箱之间的管路连接，对变压器运行过程中的油位进行调节，同时起到隔绝空气运用，减缓主变压器油劣化过程。
并采用强迫油循环风冷方式进行主变油冷却。
主变压器器身由铁芯、绕组及绝缘件等组成。
通过原边绕组与次边绕组的变比将从接触网接收的25kV高压电转化为机车各设备运行要求的电压等级，从而为整车提供动力。
2、主变压器检修常见故障及处理2.1低压套管烧损、老化低压套管由树脂伞裙和接线端子组成，树脂伞裙可以增大爬电距离，防止接线端子与变压器箱盖发生放电现象；接线端子为铜镀银材质，通过机车主电路大线与主变流柜连接。
在对主变压器C6修检修过程中，发现低压套管存在烧损现象，故障原因分析及处理如下：1.机车运用晃动及检修过程中拆装导致大线连接处螺栓松动，致使变流柜大线与铜接线端子接触不良，接触电阻变大导致低压套管发热氧化发黑，严重时发生放电、烧损节瘤；同时机车运用中套管表面脏污受潮导致绝缘降低，漏电流增加也会使套管发热老化。
此时需对套管进行清洁，可采用打磨镀银处理，严重者需更换套管，在日常运用中保证安装螺栓紧固到位、力矩符合要求，定期检查可杜绝此类现象。
2）机车运行过程中线路故障，导致电流过大，低压套管发热氧化发黑、烧损节瘤。
电力机车主变压器故障诊断
电力机车主变压器故障诊断摘要：电力机车主变压器作为电力机车的核心部件，承担着保证机车正常连续运行的重要责任，电力机车主变压器的故障与否已成为决定客货运输顺利高效的重要因素之一。
关键词：电力机车；主变压器；故障；诊断；处理电力机车主变压器运行中会受各种因素影响，需结合数字化、智能化、网络化发展趋势，基于电力机车主变压器结构分析及系统定位，对各种信息和数据及时、准确、全面分析及判断，在有效确定电力机车主变压器故障类型及位置前提下，提供维修保养对策及方法,保证主变压器正常运行，实现电力机车设计指标及工作目标，更好地满足当前铁路大提速及大发展的实际要求与需要。
一、机车主变压器特点电力机车主变压器为适应其特殊应用条件，其在变压器铁芯结构、绕组分布、绕组匝数、铁芯最大磁密度等设计时都与一般电力变压器有很大不同，因此其在正常、故障状态所表现出来的表征也不同。
1、电力机车主变压器是单相多绕组变压器，而一般电力变压器多为三相变压器。
2、电力机车在运行中必然受机械冲击和连续而强烈地机械振动，因而电力机车主变压器除受变压器本身电磁作用力外，还受机车运行机械冲击。
3、电力机车主变压器以四相限变流器或整流器作为负载，其正常工作时电流具有较大高次谐波分量。
因此为降低铁芯损耗，其铁芯设计时采用的最大磁密度比一般电力变压器值要低一些。
4、电力机车主变压器通风散热条件有限。
我国电力机车用主变压器经历了从车内立式安装到车下安装的过程，但不论哪种安装形式，其始终处于室外、灰尘严重环境中运行，使机车主变压器通风冷却装置易处于环境温度高、散热片被灰尘覆盖等影响通风散热条件下运行。
因此，电力机车主变压器的工作条件、机械结构等都与普通电力变压器截然不同。
虽然机车主变压器及电力变压器是一种电压等级变换装置，具有相同工作原理，但电力变压器研究成果并不能直接应用于机车主变压器。
二、电力机车主变压器运行中常见故障分类1、根据故障位置分类。
①故障发生在变压器外部。
SS4型电力机车主变压器潜伏性故障的分析和诊断
1主变压器异常现象的发展过程某SS4型电力机车上主变压器型号为TBQ8-4923/25。
这是一种一体化变压器，除含有主变压器外，还含有平波电抗器和四个独立磁路的滤波电抗器，它们装在一个油箱里，共用一个冷却系统。
2011年12月，由某电力机车厂生产，2012年元月正式投入上线运行。
2012年3月入段进行第一次辅修，结合春季年鉴，变压器油需进行常规电气试验的监督化验，在实验分析中发现闭口闪点值为123o C ，同时进行了色谱分析H 2为682ppm ，C 2H 2为258ppm,总烃为1158ppm 。
根据GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》及GB/T7595-2008《运行中变压器油质量要求》，判断变压器可能存在电弧放电故障。
由于是新投入运行的机车，联系厂家来进行了三相变比测试、对地绝缘电阻和绕组间直流电阻的测量，未发现异常，又考虑到数值绝对值并不高，即使吊芯检查也很难找到故障点。
分析可能是由于气泡性放电引起的，考虑到安全因素，为了保证安全运行更换新的变压器油后进行试运行。
遂列入重点跟踪对象、监控其运行状况。
于2012年5月、8月、11月、2013年1月分析对机车进行例行监测，其色谱分析数据呈逐渐上升驱势，闭口闪点呈逐渐下降趋势。
于2013年5月22日，该机车正常返段进行第二次小修。
查“机统-28”，司机、保养均无任何故障报告。
但当天的气相色谱分析数据又发生了变化，结合常规分析项目数据，闭口闪点为118o C ，超出了GB/T7595-2008要求，据此及时扣车并进行检查处理，以免故障扩大。
2主变压器产生故障原因的分析主变压器内部常发生的故障主要有放电性故障和过热性故障两大类。
由于电或热故障的结果可以使某些C-H 键和C-C 健断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，基于变压器油烃类气体键能的不同，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应重新化合的顺序也不相同，而导致生成的气体顺序也不相同，变压器油中烃类气体化学能与产气顺序的关系见表1。
电力机车主变压器常见故障原因分析及预防措施
正 常情 况下 变压 器油 的氧化过 程进 行 的很 慢 ， 但 当变压器线圈发生局部过热、放 电、击穿 ，以及铁 心过热、接地等各种故 障时 ，故 障点 的热能会使烃 类化合物的键 断裂 而产生低分子烃类或氢气 。变 压器 内部存在的放 电、过热等故障还会导致故障区 附近的固体绝缘材料产生裂解 ，使纤维素断键 ，形 成碳的化合物 ，如 ＣＯ、ＣＯ 。综上所述 ，变压器油中 会溶解 有氢 气 （Ｈ ）、一氧 化碳 （ＣＯ）、二氧 化碳 （ＣＯ：）、甲烷 （Ｃｔｔ ）、乙烷 （Ｃ：Ｉ｛ ）、乙烯 （Ｃ Ｈ ）、乙 炔（ｃ Ｈ ）等微量气体 ，这些 气体为特性气 体 ，其中 把 烷 、乙烷 、乙烯 和 乙炔 含 量 的总 和称 为 总 烃 。 这些 气 体 的含量 与施 加于 这些 材料 上 的热 应 力 、电
２ 变压器 故障原因分析及故障处置
２．１ 放 电性 故 障 电力 机 车 主变 压 器 在 ２５ ｋＶ工 频 电压 下 的正
常运行寿命长短与其 绝缘介质 中有无局部放 电存 在密切联系。放电越弱 ，则正常运行寿命越长。局 部放 电对 绝 缘介 质 的破坏 主要 有如 下几 个方 面 ：
（１）电粒子冲击 绝缘介质 ，破坏其分子结构 ， 如纤维碎裂 ，因而绝缘介质受到损伤。并且 由于带 电粒子的撞击作 用 ，使绝缘 介质 出现局部 温度升 高，从而易引起绝缘层过热 ，严重 时就会 出现碳化 （见 图 １）。
在油浸式变压器中 ，变压器油是最基本的绝缘 材 料之 一 。变压 器油 具有 绝缘 、冷 却 、防潮 、灭 弧 等 作用 ，油品的质量直接影响变压器 的使用效果。变 压 器 油 的主要 成 分 有 环 烷烃 、烷 烃 、芳 香 烃 及 混 入 的杂质 ，各 种杂 质 特 别 是 水 分 和 气 体 ，对 油 的 耐 电 强度影 响很 大 。
SS4G型电力机车主变压器故障分析
SS4G型电力机车主变压器故障分析SS4G型电力机车主变压器故障分析科技信息工程技术SS4G型电力机车主变压器故喧分析沈阳铁路机械学校潘德永[摘要]主变压器是电力机车的心脏部件,做好主变压器的故障分析能够在很大程度上保证电力机车的机车质量.本文从SS4G型电力机车型号为TBQ--4923/25主变压器的基本结构,常见故障,预防主变压器损对于SS4G型坏的主要措施等方面进行了阐述,电力机车的运用和检修工作提出了建设性的建议.[关键词]主变压器故障损坏预防一,TBC卜-4923/25主变压器基本结构TB0-_4923/25主变压器是一种一体式变压器,除包含有主变压器外,还含有平波电抗器和四个滤波电抗器,它们装在一个油箱里,共用一个冷却系统.主变压器由下油箱,上油箱,变压器身,油保护装置,冷却系统,其他附属装置等组成.其主体部分变压器器身由铁心,线圈,绝缘件等组成.二,常见故障l,变压器漏油,油位不符合要求,油温高,变压器油化验指标不符合要求.漏油处所主要有箱体钢板存在砂眼,砂眼在运行中受振动及变压器油晃动冲击穿孔,引起漏油;箱体间箱沿密封胶圈老化,未压装好,或紧固螺母未紧到位而引起箱体间密封胶圈处漏油;各接线端子密封件,油路密封件老化或压偏引起漏油等.在现场就曾发生过SS4G7008机车更换完油泵,油路密封件压偏引起严重漏油形成机破的教训(注:所有密封胶圈均为耐油橡胶).在变压器油表中放入一个红色的玻璃球,用于指示油位,油表旁边有刻度:+40"12,+2O?,一30~C,这些刻度是指主变压器未工作时,在环境温度分别是+40?,+20~C,一30?时,储油柜里的油应具有的油位,由于漏油或添加变压器油时不注意会引起油位不符合要求.之所以要按规定添加变压器油是因为储油柜设计为:在高温(+4O?)并在变压器持续运行时,油不溢出储油柜;在低温(一25?)且变压器不工作时,储油柜中应有油.变压器的油位与油温是对应的,如果冷态油位合适而油温持续上涨屠油温表)引起油位上涨,主要原因是油冷却系统出现问题.原因有变压器风机反转,机车侧墙滤网堵塞变压器风机进风量不足,冷却器芯子的波纹形散热片被灰尘等脏东西堵塞影响散热效果,也有蝶阀处于半关闭引起抽循环不畅等原因.变压器油温高多发生在炎热的夏季, 因为在冬季还可以靠主变医器的外壳来散热.变压器油化验项目主要有11项,主要指标有3项:耐压?30KV, 闭iSI闪点?137?,水分<25ppm,耐压值是考验绝缘性能的,闭口闪点是考验不易燃烧性的.水分含量超标会引起绝缘不良,在实际生产中, 变压器油内含水引起变压器油不达标现象发生较多.除了检验以上三个主要指标以外,还可以对烧损或发生故障的变压器油进行色谱分析,分析出油内非正常成分,通过非正常成分来源找出故障原因.2,变压器外围电路故障.变压器是通过各铜排连线与引线端子相连的,外围电路故障引起机车电路不正常工作,有时外围电路的故障有时也会引起主变压器内部故障.外围电路故障主要有:铜排随接螺丝松动,在大电流下引起烧损;铜排支架松动引起铜排震动裂损或距离近放电烧损;铜排变形引起距离近放电,或铜线辫距离近放电,按照电压等级一般要求铜排,线辫距离在20mm以上;雨水进入连通铜排间或铜排对地放电;铁丝,工具等物品遗留在变压器上,运行中滑落到带电导线附件引起短路,接地等故障;电流传感器引线(电子电路)与铜排间磨损放电等.也有主变压器的原边端子A连接的高压电流互感器对车体放电,x端子接线接磨断股烧损的现象.3,变压器内部接地.变压器器身通过绝缘材料与油箱绝缘,同时在变压器内部使用了一些金属螺丝,螺栓,垫片和绝缘螺丝等.由于厂家检修工艺执行不到位,变压器在长期运行中,受机车振动影响,变压器油流作用以及电磁力作用,安装螺丝出现松动,脱落,一方面减少了器身与油箱间绝缘距离,引起接地;另一方面也可能是变压器绕组放电,烧损,变形.变压器较为严重的破损是绕组放电,烧损,变形,放电的原因之一是变压器油不清洁(杂质一般随油流运动,在流速较缓处沉淀下来),在变压器绕组绝缘包扎不良或未包绝缘处如果沉积物较多,就会发生绕组对铁心放电,破坏变压器油绝缘性能的瞬间还会产生对箱体放电,放电点附件线圈绝缘就会烧损.如果硅机组二极管或晶闸管击穿,而机车上的保护装置不动作或动作迟缓,如熔断器不跳开,过流保护不动作等就会使变压器两组线圈在巨大电动力的作用下互相作用,挤靠在一起,同时线圈缠绕松劲度发生变化.线圈间的焊接使用银铜焊,焊接不好在大电流下同样会产生虚接,放电烧损.三,预防变压器损坏的主要技术措施1,保证变压器油的油位,油温,油质.按规定填加变压器油,尤其注意的是在东北地区变压器油使用45#油,日常注意检查干燥剂颜色,更换变粉红或红色的干燥剂,油箱体及各接缝,接头外观无漏油处所.日常检查变压器油色应该是无色透明的,机车小修时化验变压器油的品质,中修时放出变压器油使用真空滤油机进行过滤,滤掉油内杂质.每次检修过程清洗空气滤网,保证变压器风机吸风正常,中修时清扫冷却器芯子的波纹形散热片,保证散热片通风良好,更换变压器风机时检查转向符合要求,管路蝶阀开闭良好.2,保证外围电路作用良好.各引出铜排平直,铜排间距在20ram以上,支架牢固;铜排连接及铜排与接线端子连接紧固,电流传感器等其他带电体与铜捧间无偏磨放电;硅机组二极管,晶闸管无短路烧损,熔断器作用良好,中修时检测均流特性良好,要求两并联管子之间均流系数大于85%,防止两个管子中的一个流过电流过大而短路;变压器室车顶无漏雨,附近无遗留工具,铁丝等杂物.3,新造机车,大中修时加强内部检修和检测,发生故障时准确判断处理.变压器器身的主要检修方法为用充有干净,清洁的变压器油油枪冲洗器身各部,并用棉布擦试各部分.外观检查各绕组及器身,线圈绝缘无破损,过热,线圈层问无异物,各绝缘无变色,灼痕,器身清洁无残留物;接线片无折断,裂纹,器身焊接部分无开焊,用开I:1扳手对称均匀紧固器身紧固螺栓,压钉,胶木螺母.另外在主变压器的检修和运用过程中,一定要注意器身吊出后注意防潮和防止异物进入,器身放回后加油后不能马上加载,必须让器身在油中充分浸泡,让油循环后排出其中气体.对SS4G型电力机车的主变压器的故障判断分析是一种对机车电器有一个整体了解,对变压器结构较为熟悉,并积累了一定经验基础上的综合判断.主变压器是电力机车的心脏部件,做好主变压器的故障分析在很大程度上能够保证电力机车的机车质量.(上接第292页)包起来,切断冷桥.窗台板常做成砖砌挑窗台板等. 寒冷地区的外墙若采用导热系数小的新型保温材料,砌筑的砂浆用普通砂浆砌筑时,灰缝处因热阻不足也容易形成冷桥,此时应该改善砌筑砂浆的保温性能,使用导热系数小的保温砂浆,如水玻璃矿渣砂浆 (水玻璃+砂+磨细矿渣)等代替普通砂浆,减少灰缝厚度,提高砌筑精度.六,设置"温度阻尼区"所谓"温度阻尼区"就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次像热闸一样阻止外冷风的直接渗透,减少外墙,外窗的热损失.例如:在住宅中,将北阳台的外墙,外窗全部用封闭阳台封闭起来; 外门设防风门斗,防止冷风倒灌;屋顶采用坡屋顶,设置阁楼;住宅中的楼梯间设成封闭式的,对屋顶上人孔采用封闭处理等措施均能收到良好的均能效果.当然,节能建筑设计涉及的面很广,除上述几方面外,还包括多方面的因素.如适当减少南向阳台的设置,因为每层南向阳台均产生对下一户的冬季日辐射的遮挡;充分利用太阳能,设置各种类型的太阳能集热设施和装置等,并且建筑节能与结构,给排水,供暖,通风和电气等各个专业均紧密相关.因此,实现建筑节能是一项重大的系统工程,它需要各个环节,各个部门,各个专业的相互配合,共同努力,取得共识,才能实现节能目标.参考文献[1]谢塘开.浅议建筑节能设计.建筑知识,2001(3) [2]宋春华.选择资源节约型发展模式.建筑,2004(1) [3]民用建筑节能设计标准JGJ26[4]全国民用建筑工程设计技术措施.中国建筑标准设计研究院 2005虫...——293...——。
电力机车主变压器技术状态监测及评估方法分析
电力机车主变压器技术状态监测及评估方法分析摘要：变压器是电力机车的核心设备，以实现机车上各种电机、电器的需要。
变压器一旦发生故障，会影响运输旅客与货物的效率。
本文介绍一台HXD3B机车故障时，根据油中溶解气体的色谱分析结果结合主变压器技术状态监测，判断出变压器内部存在过热故障，然后通过返厂检查找到故障的过程。
关键词：电力机车；色谱分析；主变压器技术状态监测；1.电力机车主变压器故障气体产生机理简述油浸式变压器大多采用油纸组合绝缘。
当变压器内部发生故障时，绝缘油和油浸纸会因受热分解而产生烃类气体[1]。
由于具有不同化学键结构的碳氢化合物在高温下有着不同的热稳定性，故绝缘油在各不相同的故障性质、故障能量密度下产生不同成分、不同含量的烃类气体，可根据各种烃类气体的不同含量和一段时间区间内某一种或多种烃类气体含量的变化，判断出变压器是否存在故障或何种类型的故障以及故障的发展趋势。
2.气相色谱分析判断故障的常用方法2.1根据油中气体含量限值进行判断正常运行的变压器，油中气体含量很少，其中可燃性气体含量更低。
但当变压器发生故障时，故障性质不同，分解产生的烃类气体种类及含量也不同[2]。
因此可根据产生气体的特性、种类及含量判断故障性质。
2.2根据故障点的产气速率判断故障有时特性气体的种类和含量还不能完全判断变压器有无故障，由于故障点的产生气体速率快慢与故障能量大小、故障部位、故障点的温度等有关，所以为了准确判断故障，考虑故障发展趋势，还需结合产气速率综合判断。
2.3三比值法判断变压器故障当变压器存在故障时，油纸会因受热分解而产生烃类气体，由于含有不同化学键结构的碳氢化合物有着不同的热稳定性，所以绝缘油随着故障点温度的升高，依次裂解生成烷烃、烯烃和炔烃。
三比值法是指用C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6三项比值的不同结果对应不同的编码来判断变压器的故障情况。
1.故障实例分析3.1故障概述配属某铁路局机务段HXD3B0046机车运行至鄄城-菏泽区间时，机车报布赫继电器KP44.2动作，主断路器自动断开。
SS4型电力机车主变压器绕组故障的检测及诊断
SS4型电力机车主变压器绕组故障的检测及诊断摘要：从SS4G电力机车主电路和辅助电路的基本原理入手，分析了主电路包括:高压供电电路、整流调压电路、牵引供电电路、馈电制动电路、PFC电路和保护电路；辅助电路包括单相和三相供电系统的基本原理，三相负载电路和保护电路。
介绍了现有故障诊断系统的基本分类，着重分析了专家系统和神经网络故障诊断系统的基本原理组成，以及两种故障诊断系统的优缺点，并制定了组合诊断的策略。
关键词：SS4型电力机车；主变压器绕组；故障的检测；诊断；电力机车电气系统的故障诊断研究已变成保证机车安全运行、减少机破事故发生的一个丞待解决的课题。
因此，以“SS4G型电力机车故障诊断系统”为研究对象，针对机车主辅电路常见故障，结合已有的经验提取故障特征，通过深入研究，寻求更可靠的诊断策略，构建诊断思路并设计应用软件界面模型。
一．电力机车故障诊断方法的沿革在机车运转任务越来越重的今天，运行中故障不可避免地发生，不论是故障类型还是故障设备都在发生着变化，部分故障如果没有效的控制就会造成巨大损失甚至会给社会带来严重后果，对故障诊断系统的深入研究已经是机务部门迫在眉睫的课题。
机车故障诊断系统最具障碍，也是最困难的一点就是，诊断对象是一个实时变化、动态的系统。
在这个系统中部件类型多，故障的特征形式多样多变，故障与故障之间有交叉，动态性极强，在这样一个结构复杂的多层次的动态系统中进行全面准确的诊断是面临的一个难题。
解决这一难题唯一的方法是开放的选择诊断方法，兼容并包，不能单一地依靠一种方法诊断目前已认知的故障类型。
从目前各国诊断技术的应用来看，电力机车故障诊断技术已经走向了检测诊断一体化、在线与离线结合诊断、并结合智能诊断技术等。
各种诊断技术的发展与革新也将现有的各种故障诊断方法划分为三大类：基于动态数学模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法。
其中基于动态数学模型的方法包括：参数估计法、状态估计法等。
SS4型电力机车主变压器的检测分析与故障诊断
SS4型电力机车主变压器的检测分析及故障诊断学院名称：专业名称：年级班别：姓名：指导教师：目录摘要 (3)1. SS4型电力机车主变压器的特点以及组成 (3)1.1 SS4型电力机车主变压器特点: (3)1.2 SS4型电力机车主变压器的组成 (5)2. SS4型电力机车主变压器运行检修概况及色谱分析检测情况 (6)2.1 SS4型电力机车主变压器运行检修概况 (6)2.2 色谱分析检测情况 (7)3 变压器油箱内电器设备故障的诊断及处理检查 (7)3.1 故障发展趋势分析 (7)3.2 故障性质的诊断、处理及检查 (8)4 结束语 (9)4.1 SS4型电力机车主变压器油箱内电器故障诊断的特殊性及讨论 (9)4.2 强化油中溶解气体分析（DGA）跟踪检测工作 (9)参考文献： (10)摘要主变压器(又称为牵引变压器),是交-直流传动电力机车中的重要电器设备,用来将接触网上取得的单相工频交流25KV高压电降为机车各电路所需的电压.主变压器的工作原理与普通单相降压电力变压器基本相同,但由于其工作条件特殊,特别是为了满足机车调压,整流电路的特殊要求,故在主变压器的设计及结构型式上均有自身的特点.目前，采用溶解气体分析法（简称DGA）检测变压器油中溶解气体，对主变压器运行状态进行诊断是维护变压器安全的重要手段。
以前的资料介绍过SS1、SS3型机车主变压器内部故障的诊断实例。
但是，对于应用较多、结构相对复杂的SS4型电力机车主变压器故障的诊断实例未见过报道。
本文就是基于这样的原因，首先阐述了SS4型电力动车主变压器的特点及组成，然后叙述了SS4型电力机车变压器运行检修概况及色谱分析检测情况，然后再阐述变压器油箱内电器设备故障的诊断及处理检查，最后得出SS4型电力机车主变压器油箱内电器故障诊断的特殊性及讨论.关键词：主变压器溶解气体色谱分析1.SS4型电力机车主变压器的特点以及组成1.1 SS4型电力机车主变压器特点:(1)绕组多为满足机车调压及辅助设备用电的需要,主变压器除同侧高压绕组外,二次侧低压绕组有:牵引绕组,辅助绕组,励磁绕组及采暖绕组等多个绕组,有的绕组还有多个抽头.为保证各绕组之间耦合程度适当,有些绕组还需交叉布置,这就给绕组的绕制和装配带来一定的难度.(2)电压波动范围大我国干线电气化铁道接触网的额定电压为()KV,即允许电网电压在19-29KV 范围内波动,这就要求主变压器的铁心和绕组绝缘结构设计应留有足够的裕量,磁路的磁通密度不能过高,以满足高网压下正常工作的要求.(3)负载变化大随着机车运行条件的变化,主变压器的负载变化范围很大,这就要求主变压器应能承受较大的负载变化,并具有一定的过载能力,以保证机车可靠运行.(4)耐振动机车运行中产生的冲击和振动将不可避免地传给主变压器,这就要求主变压器各部件应具有足够的机械强度,所有连接紧固件应有防松装置.(5)对阻抗电压要求高因主变压器二次侧绕组有较高的短路故障机率,故绕组抽头间的阻抗电压不能太小,以满足机车对调压整流电路和短路保护的要求.(6)重量轻,体积小,用铜多为满足机车总体布置及减轻自重的需要,主变压器与同容量的电力变压器相比,应具有较轻的重量和较小的体积.这就要求主变压器在设计上采用钢导线,高导磁率的冷轧电工钢片,强迫油循环冷却;工艺上采用真空干燥,真空注油等措施,来减轻重量和缩小体积.由于变压器绕组多,容量大,故用钢量特别多.通常,一般电力变压器的铜重与铁重之比为1:4左右;而主变压器一般为1:2,有的甚至达到1:1.用钢量多不但使主变压器造价高,而且还使冷却困难,冷却器庞大,这不利于变压器的轻量化.1.2 SS4型电力机车主变压器的组成主变压器由器身,油箱,保护装置,冷却系统和出线装置等部件组成.(1) 器身由铁心,绕组(线圈),器身绝缘和引线装置等组成.(2) 油箱是油浸式主变压器的外壳,变压器的器身就放在充满变压器油的油箱内.对油箱的基本要求是:(1)在保证内部必要的绝缘距离条件下,尽可能减小体积,以节约用油;(2)应具有必要的真空强度,以便在检修时能利用油箱进行真空干燥;(3)油箱外部各种附件的布置应便于安装和维护.变压器的器身放在充满变压器油的油箱中.由于主变压器与平波电抗器共用油箱,下油箱形状呈凸字形,大腔用于安装主变压器的器身,小腔用于安装平波电抗器.两腔之间设置一块铝板,用以隔磁.下油箱由钢板焊接而成.在油箱壁上焊有吊攀,用以起吊整台变压器,油箱壁上焊有安装板,安装板上有安装孔,用螺栓通过橡胶垫把变压器固定在车体上.箱壁四周焊有一些加强筋板.箱壁上装有压力释放阀,以便迅速排出箱内过高的压力.另外,在箱壁上还开有冷却系统的进出口管道,油冷却器就安装或固定在箱壁上.油箱上装有油管,用于接通油路.在油箱壁的下部装有50活门和一个油样活门,50活门用于注油,滤油和放油;油样活门用于取油样,以对变压器油进行化验.油箱壁上装有压力释放阀.箱底的钢板上设置多个定位钉,以对变压器,平波电抗器定位.箱底上设有放油塞,用于放净箱底残存的变压器油.箱壁多处开有长方形孔,上部的方孔是安装出线装置用的,下部的方孔是作为手孔用的,用于平波电抗器的底部安装.(3) 变压器油是从石油中提炼出来的优质矿物油.在油浸式变压器中,变压器油既是一种绝缘介质,又是一种冷却介质.因此,对变压器油的要求是:介质绝缘强度高,粘度低,网点高,凝固点低,酸值低,灰粉等杂质及水分少.变压器油中只要含少量水分和杂质就会使绝缘强度大为降低(含0.004%水分时,绝缘强度降低约50%).此外,变压器油在较高温度下长期与空气中的氧接触时会逐渐老化,在油中生成不传热的悬浮物,堵塞油道,并使酸值增加,绝缘强度降低,这对变压器的安全运行是十分不利的.(4) 主变压器运行中产生的所有损耗将转变为热能,使各部件的温度升高,当主变压器温升超过规定的限值,将使绝缘损坏,直接影响主变压器的使用寿命(20～30年).因此,主变压器必须具有相应的散热能力.(5) 主变压器各绕组的引线从油箱内引至油箱外时,必须采用出线装置,以便使带电的导线与接地的油箱绝缘.2. SS4型电力机车主变压器运行检修概况及色谱分析检测情况2.1 SS4型电力机车主变压器运行检修概况这里介绍的SS4型电力机车是铁道部株洲电力机车工厂1993年7月生产的SS4号机车。
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电力机车主变压器故障诊断技术分析
摘要：随着城市化和工业化进程加快，电力机车已成为公共交通的重要出行方式。
电力机车主变压器是作为其关键装置之一，通过将高压交流电源转换成适用于电力机车的低压直流电源，为电力机车提供稳定的电力支持。
但电力机车主变压器在长期使用中容易出现各种故障，如短路、绝缘损坏等问题，制约电力机车的正常运行和使用寿命。
因此，发展适用于电力机车主变压器的故障诊断技术已成为值得讨论的领域。
就此，文章结合电力机车主变压器的相关故障诊断技术进行分析，旨在为技术人员提供指导建议。
关键词：电力机车；主变压器；故障诊断
前言
电力机车主变压器是电力机车牵引系统中最重要的零部件之一，其正常运行状态对于保证机车的可靠性和安全性具有重要的意义。
如果主变压器出现故障，将会对机车的行车安全带来严重的影响，甚至会导致不良的后果。
因此，对为了提升电力机车主变压器的故障诊断和处理效率，要分析电力机车主变压器存在的故障问题，提出相应的故障诊断技术措施，进一步保障电力机车主变压器的正常运行。
1电力机车主变压器概述
电力机车的主变压器主要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。
1.1主变压器的结构与接线原理
因电力机车是移动性交通工具，其运行过程中的负荷过大、震荡过大，电力机车上的主变压器和一般形式的变压器是并不相同的，电力机车在运行过程中受到的外部冲击和震荡，必然会影响车载变压器的正常运行状态。
国内电力机车上
的变压器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。
电力机车主变上的故障通常由各个组成部分所引起。
由于主变压器是牵引机车行驶的设备，会给电力机车提供动能负荷，所以电力机
车的主变压器供电的接触网也会时刻发生变化。
以HXD3C型的电力机车为例，该
车采用主变压器是JQFP-10160/25型号的设备，可以将接触网的25kV电压转化
为该车运行所需的各类低电压，进而维持电力机车的稳定运行。
1.2主变压器的保护配置
电力机车的主变压器设备属于油浸式变压器设备，运行状态包括正常的工作
状态与不正常的工作状态及故障状态三种。
其中，不正常的状态之所以和故障状
态做出区分，是因为不正常的状态指代的是过负荷运行状态、油箱漏油状态、油
位降低状态机油温过高状态等，这些运行状态虽然不正常，但多数情况下还可以
维持运行，而故障状态则是受严重危害，不能再勉强维持电力机车的正常运行。
如果检测到变压器已处于不正常的状态时，继电保护装置会立即发出报警信号。
2电力机车主变压器常见的故障
2.1绝缘老化
随着时间的推移，电力机车主变压器的绝缘材料会受到各种原因的影响出现
绝缘性能下降的问题，这种情况被称为“绝缘老化问题”。
绝缘老化主要有两种方式：热老化和电老化。
热老化是由于主变压器长期在
高温环境下工作，或者因为电力机车主变压器热油泵、冷却风扇等组件出现故障
导致的温度升高，造成绝缘材料分子逐渐分解和损坏，出现绝缘电阻下降的问题。
而电路老化是由电场作用引起的材料老化现象，主要表现为材料的电气性能发生
了变化，如绝缘材料的介电强度下降、电容值变化等。
2.2内部短路
内部短路问题是电力机车主变压器常见的故障问题之一，指的是主变压器内
部绕组发生了互通电短路导致故障。
这种故障可能由于绝缘老化、导体间隙过小、
湿度问题、过载、外部电击等原因造成。
内部短路会使得主变压器传输的电能互
相叠加导致发热过快，引起局部温度升高，从而引发故障，情况严重的可能会导
致主变熔毁。
2.3内部绕组接触不良
内部绕组接触不良也将会导致电力机车主变压器出现故障，通常是受到连接
点腐蚀、机械损伤等因素影响，导致主变压器出现温度升高、电气性能下降、噪
音等问题。
当绕组接头出现问题时，电流通过的区域变窄，电流密度升高，引发
短路、绕组发热等问题。
3电力机车变压器故障诊断技术措施
3.1变压器振动诊断技术
变压器振动诊断技术是一种常用的电力机车主变压器故障诊断方法，通过检
测变压器振动的变化特征来诊断变压器存在的故障。
振动信号的动态演变方式会
随着变压器内部故障的不同而发生变化，有助于预测故障的发生及严重程度，可
以帮助机车维修人员及时采取正确的维修措施，保证电力机车的安全和可靠运行。
基于变压器内部故障会引起变压器内部产生振动信号，当变压器内部受到短路、
接触不良、绝缘老化和机械损伤等故障时就会导致变压器内部的物理振动，利用
加速度传感器、振动传感器等仪器，将变压器产生的振动信号捕获并放大处理，
通过特定的算法分析，实现变压器故障的诊断。
变压器振动诊断技术是非接触式
检测，无需拆卸变压器进行检修，减少维修成本。
同时对变压器内部不同位置的
故障进行有效地判别和分析，包括绕组间短路、接头不良、轴承与机构的机械损
伤等故障。
3.2热红外成像技术
热红外成像技术是利用红外辐射原理来监测物体或设备温度分布情况的非接
触式成像技术。
通过对物体发出的热辐射进行探测、转换和处理，将其转化为可
视化的热图像，使人们直观地观察到目标物体的温度分布情况，对目标物体或设
备的运行状态进行在线监测，是提高其效率和可靠性的一种高效检测技术。
在电力机车主变压器故障诊断中，热红外成像技术非常有效，主要原因是主
变压器在故障状态下通常会伴随温度升高的现象，这种现象可以被热红外成像技
术所探测并转化为图像。
通过对变压器表面温度的实时监测和比对，可以快速地
发现温度异常和错位现象，有效识别故障部位。
在分析热红外成像诊断结果时，
要综合考虑目标场景中温度分布的影响因素，譬如环境温度、气象条件等，同时
要充分考虑监测周期和频次。
3.3绝缘电阻测量技术
绝缘电阻测量技术是常见的电气测试技术，用于判断变压器绕组绝缘的状态。
在电力机车主变压器故障诊断中，绝缘电阻测量技术是常用的一种方法之一，在
实际监测中，其实现方法和测量方法各有不同。
在直流电压法中，通常采用的是高压电源作为电源，对被测绕组两端施加相
对较大的电压，通过电表对电压和电流进行测量，得到绕组的直流电阻。
直流电
阻法存在测量方法简单，适用范围广，易于掌握，具有经济实惠等特点。
但却不
能确定绕组内部的局部损伤，同时也存在电压的过高问题；在交流电压，低频信
号法中，通常采用的是低幅值、低频率电压信号来对绕组绝缘进行检测。
结语
电力机车主变压器的运行可能受到多方面因素的影响，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。
就此，我们应充分发挥信息化、智能化的作用，科学诊断主变压器的运行故障，明确故障的具体位置和种类，采取科学的维护保养方式，对主变压器的故障进行及时准确的诊断和排除，进一
步推进机车安全性和正常运行发展。
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