电力机车牵引变压器故障诊断技术初探

电力机车牵引变压器故障诊断技术初探
摘要：牵引变压器属于电力机车的关键大部件，具备电压升降变换、功率传输与电力分配的功能。

其稳定，安全运行关系到整个系统供电的可靠性，是机车运行的可靠性与高效性的基础。

就当前的情况而言，电力机车中电气系统中发生故障是十分常见的。

究其原因，主要是针对电力机车故障诊断的检测手段还有所欠缺，预防性维护检修工作不到位，同时，大多数故障只能够在机车动态运行期间才能够被发现，缺少有力的预防措施。

牵引变压器造价高昂，要求相关从业人员明确故障发生的诱因并充分利用电力机车牵引变压器故障诊断技术，及时消除故障点，使得电力机车能够安全稳定地运行。

本文主要针对牵引变压器不同故障类型，对故障产生原因、故障的处理技术进行分析与论述，文章仅供参考。

关键词:电力机车、牵引变压器故障、技术分析
引言
一般情况下，电力机车牵引变压器在运行期间容易受到各种不确定因素的影响，发生故障。

为有效解决故障问题，工作人员应当结合电力机车数字化、智能化、网络化的发展趋势，立足于电力机车牵引变压器的结构分析和系统定位，对各类信息、数据进行及时、准确、全面地分析、研究和判断，确定故障的类型。

在此基础上，要制定符合实际情况的故障解决方案以及维护保养计划，确保牵引变压器能够正常运行，实现电力机车的设计价值，满足社会大众对于电力机车的需求。

1.变压器故障类型及产生原因
1.1线圈绕组故障
绕组故障是常见的故障类型，在系统运行过程中，线圈、引出线压接处等特殊区域容易出现故障，出现该故障的原因主要体现如下。

第一，变压器长期处于潮湿环境中，潮气或渗透到油箱内部，结露之后，在变压器运行过程中随着绝缘
油散布线圈绕组周围，导致其绝缘性能下降。

第二，线圈铜导线表面的尖端运行期间会出现短路问题，进而会产生较大的电动力，导致匝层间短路或绕组发生变化。

第三，绕组及引线与套管导电杆的连接处螺栓松动，运行期间产生局部放电现象，严重时可发生击穿，存在较大的安全隐患。

1.2铁心故障
铁心是变压器的重要组成部分，在运行期间能够为变压器提供磁通路径，其故障问题主要体现在以下几点。

第一，螺栓、铁片、绝缘拉杆等部位容易形成环流，低温过热，导致变压器整体温度上升。

第二，铁心叠片之间存在绝缘，如果运行期间绝缘失效，则会导致短路问题，发生高温过热的故障。

第三，铁心吊装过程中产生了磕碰，但安装时未及时发现，在磕碰处磁场发生畸变，导致过热烧损。

总而言之，铁心故障大部分由制造工艺问题引起，运行期间导致铁心过热，进而影响变压器运行稳定性。

1.3电气附件故障
为监测牵引变压器运行状态，记录故障发生时，变压器关键数据数值（如绝缘油温度、油流状态、箱体内压力是否达到上限等），因此当电气附件出现故障时，将导致数据反馈错误，机车微机误报故障等问题。

其故障部件主要集中在以下几处，第一，油泵由于长时间运转其转子动平衡量难免出现降低的情况，因此由于上述现象导致的轴承问题不在少数，例如球轴承外圈滚道、滚子、内圈滚道出现剥离、电蚀、热变色等问题，进而影响主变油泵正常运用。

第二，压力释放阀在运用过程中，由于维护不当，造成反馈触点误动作、阀体漏泄、线缆连接器松脱等问题，影响机车正常运用，其中反馈触点误动作可能直接造成微机系统报故障，发生击破。

第三，温度继电器由于使用时间的不断增长，其电阻值产生漂移，导致主变油温检测反馈异常。

1.4低压套管故障
低压套管在系统运行期间起到固定引线和对地绝缘的作用，其易发故障有以下几点。

第一，套管密封件老化或随着故障修拆卸后未及时更新，后续会出现渗油漏油的问题。

第二，套管往往会匹配绝缘瓷瓶，起到一定的保护及绝缘作用。

如果长时间使用，会造成杂质堆积，引发套管表层污闪。

第三，套管长期使用之后，自身由于氧化导致导电气性能下降，局部电阻增加，产生过热现象。

1.5引线故障
引线故障也是很常见的故障之一，在实践中，还可以依照故障位置将其分为
外引线故障和内引线故障。

在外引线故障方面，外引线经常会出现接触不良的问题，发生故障的概率很大，故障原因大部分由紧固件松动引起。

而在内引线方面，变压器内部绕组与外部接线之间的连接，接头的工艺水平与故障发生率息息相关。

内引线故障原因主要有接触不良、引线断路以及短路问题。

首先，接触不良是最
为常见的引线故障，如果发生这一故障，会导致引线短时间内温度急速上升，引
线接头容易被烧断。

其次，引线断路会导致变压器出现失电和甩负荷的问题，最
终导致变压器停运。

最后，引线短路可能会导致绕组相间短路，造成更严重的故障，影响系统的正常运行。

1.6布赫继电器动作故障
变压器内部持续的轻微放电后，绝缘油在高温环境中裂化分解，绝缘油中气
体含量不断增加，再随着冷却油的循环堆积在布赫继电器中，当气体总量累计到
一定量之后，促使布赫继电器动作报警，机车跳主断。

2.故障处理方法
2.1直观巡视检查法
直观巡视检查法是最为直观，最为简单的故障处理方式，也属于最基本的维
护手段。

在实践中，巡视检查需要指派专门的人员进行详细的检查工作。

具体而言，应当以变压器为一个基本单元，结合实际运行情况制定日常运行点检表，工
作人员则需要充分利用自己所掌握的理论知识以及经验，对比表格上的内容标准
进行合理的检查工作，及时发现异常情况并予以处理，有效监控变压器的运行状态。

巡查中应包含的基本项点有，油流继电器显示是否正常，表针在正常范围内；常温下，微机显示油温是否与环温相当，无过高或过低现象；油泵运行过程中是
否有异音，运行噪音规律且稳定；各个阀门关闭状态良好，压力释放阀周围无渗
漏油现象或痕迹，反馈触点未动作；铜排、电缆连接处紧固件紧固状态良好，防
缓线无松动等。

2.2溶解性气体分析技术
油中溶解性气体分析技术在变压器故障处理中得到了广泛的应用，是工作人
员掌握变压器运行状态的重要手段。

变压器在使用期间，在热和电的双重作用下，
会出现老化，进而会产生C
2H
4
、H
2
、CO、CO
2
这类油中溶解性气体，这些气体在变
压器管道当中容易腐蚀管道，导致变压器内部绝缘性能下降。

经过有效分析测试
之后，可以明确气体的成分、产气率等特性，并利用比值法、特征气体法判断变
压器故障的类型，从而尽快诊断故障，解决故障。

举例而言，可以利用专用的取
油样工装抽取绝缘油，对绝缘油中的气体，进行气相色谱分析，从而检测出变压
器是否存在接地，断路等故障。

2.3局部放电在线监测技术
部分主变压器装有局部放电在线监测技术，该技术也是检测变压器绝缘故障
的主要方式，在实践中，如果变压器内部运行条件恶劣，内部部件出现故障时，
会由于局部场强过高而产生局部放电。

在放电的过程中，很容易产生超声波、电
脉冲等现象，这时工作人员可以利用超声波检测法、电脉冲检测法等对局部放电
的数据进行合理监测，从而快速确定变压器内部故障点，对快速解决故障奠定基础。

2.4红外测温技术
红外测温技术自身就具备灵敏度高、方便快捷的优点。

变压器运行期间，如
若出现线路短路、超负荷运转等问题，变压器箱体内局部温度升高，或者整体油
温小幅度升高。

这时，可以有效利用红外探测器，接收热辐射信号，经过一系列
的处理过后，可以将其转化为标准视频信号，再利用监视器显示红外热像示意图，由此可对状态检修中重点部位实施准确的判断，在故障处理中做到有的放矢。

3.结束语
综上所述，电力机车中，牵引变压器的故障会直接影响到电力机车的使用效果以及使用年限，在实践中，需要明确故障所产生的原因，并有针对性地提出有效的解决方式，加强变压器的维修与保养工作，降低故障发生的概率，使得整个系统能够更加安全稳定地运行。

参考文献：
[1]唐建生.电力机车牵引变压器故障诊断算法研究与系统设计[D].武汉理工大学,2017.
[2]张文玺.探析电力机车牵引变压器故障诊断技术[J].山东工业技
术,2016(02):151.
[3]付强.电力机车牵引变压器故障诊断技术研究[D].中南大学,2013.。