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 (4)

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 (5)

2.1 SS4型电力机车主变压器运行检修概况 (5)

2.2色谱分析检测情况 (5)

3变压器油箱内电器设备故障的诊断及处理检查 (6)

3.1故障发展趋势分析 (6)

3.2故障性质的诊断、处理及检查 (6)

4结束语 (7)

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 (7)

4.2强化油中溶解气体分析（DGA ）跟踪检测工作 (7)

参考文献： (8)

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SS理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。该机车配属乌兰察机务段，一直担当乌兰察至包头间的货运牵引任务。截止至目前，该机车总走行11001192km架间走行32182km其间此机曾两次中修（周期修制），主变压器等充油电器未见异常。

2.2色谱分析检测情况

自从2009年11月16日首次对SS4号机车A端（也称A节）主变压器（容量：

4760kVA油质量：2125kg;油保护方式：开放式）进行变压器油气相色谱分析，发现油中特征气体严重超过国家标准提出的注意值&*（。此后变压器就一直处于跟踪分析状态，