hxd3电力机车主变压器常见故障研究 李强

hxd3电力机车主变压器常见故障研究李强

摘要：客运高速化，货运重载化，是铁路发展的趋势。随着这种趋势的发展，

标准化动车组及大功率和谐型机车也就应运而生。为顺应铁路重载运输发展需要，大连机车厂开始与加拿大庞巴迪公司开始展开多方面的技术合作，共同研发

HXD3B型大功率交流货运电力机车。文章对hxd3电力机车主变压器常见故障进

行了研究分析，以供参考。

关键词：hxd3电力机车；主变压器；常见故障

1 前言

电力机车主变压器是机车电传动结构中的心脏部分，它的性能好坏直接影响

到机车运行的安全。以HXD3型电力机车为例，它采用FPWＲ1型主变压器，采

取真空注氮，全密封结构。从该型车自2010年配属济南机务段运行状况来看，

尽管主变压器故障率不高，但是一旦出现故障就会造成重大的损失。轻则可能会

造成设备故障;重则会引发火情，危及正常的运输安全。因此，分析机车变压器的

故障原因，并采取相应的防范措施具有非常重要的意义。

2 HXD3B电力机车变压器功能简介

机车变压器运行条件非常特殊，它需要在22.5-29KV这样高跨度的电压区间

下实现电压的正常转换。HXD3B型电力机车采用的是JQFP-11620/25型主变压器，它能将25KV电压转变成机车需要的多种等级电压，满足机车上的各种电器的正

常工作。当机车在制动状态下，它能够实现能量的反馈，将制动过程产生的能量

回馈给接触网，实现能量的节约；机车在牵引状态下，主变压器将接触网提供的

额定电压（25KV）通过降压转变成1500V传输给每个变流器柜中的2组网侧脉冲

整流器（机车上共有3个变流器），但牵引电机要想实现正常运转还得经过中间

直流回路及电机逆变器环节，同时由中间直流回路经辅助变流器向辅机供电。机

车主电路主要由网侧电路、主变压器、主变流器及牵引电动机等组成。接触网电

流通过受电弓PG1或PG2进入机车，经25kV高压电缆入车内并经高压柜内的高

压隔离开关QS1或QS2和主断路器QF1相连，并依次穿过电流传感器TA1和TA2与主变压器TM的原边绕组A端子相连，经过主变压器原边，从X端子流出，再

通过6个并联的回流接地装置EB1～EB6，从轮对回流至钢轨。主变压器的6组牵引绕组分别经过3组变流柜，实现对机车牵引系统和辅助系统的供电。主电路按

其功能可以分为以下几部分：网侧变流器、中间直流电路、电机变流器、辅助变

流器及变流器的控制和保护等。

3 主变压器过热的原因、判定与处理

3.1冷却系统发生故障

冷却系统利用冷却风对主变压器进行降温，在车顶侧壁留有一个通风窗，冷

却塔的通风机就是从窗口处将风吸入，经过通风带，首先冷却的就是冷却塔中的

散热器。在这一流程中，通风是一个至关重要的环节，冷却系统中如果不能顺畅

通风，就不能实现冷却功能，无法排出油路所产生的热量，会使得主变压器不断

升温导致过热。冷却系统发生故障的情况有两种，一是塔内的通风机发生问题，

无法吸入冷却风;二是散热器出现故障，主要是堵塞。其中又分为通风滤网故障和

散热器故障，通风滤网发生堵塞会使得进入的冷却风数量降低，散热器的翅片发

生堵塞则会大大损耗过滤效率，最终影响到整个冷却系统内的通风量。

3.1.1判定冷却塔通风机故障的方法与相应的处理措施

冷却通风机中的故障主要有两种形式，一是电路故障;二是机械故障。不同的

故障有不同的判定方法和处理措施，主要有以下几点.1)判定是电路故障还是机械

故障。首先可以检查冷却塔通风机的脱扣有没有跳开，如果跳开的话就将主断先

断开，将脱扣再闭合起来，重新合上主断。重合之后脱扣如果正常，则是由于弓

网瞬间过电而导致的脱扣，线路没有发生故障;如果脱扣仍然跳开，通风机的线路则出现了问题，要么短路或者断路。这种时候应该使用万用表对电机接线盒上的

三相绕组进行检测，看其是否平衡，如果结果为否，通风机的线路则发生了故障，此时应该对通风机进行更换。2)判断是不是机械故障，还可以直接通过声音来判断。机车在正常工作时如果能够听到通风机运转中有异常声音，则需要断电检查，手动转动风机的叶片，看会不会发生卡滞，如果发生卡滞，可能是风机叶片损坏

或者是轴承发生故障，这两种情形都需要对通风机进行更换。

3.1.2判断散热装置是否堵塞的方式和相应的维修措施

散热器中发生堵塞会直接影响到冷却系统的正常工作，降低冷却性能，提高

空气过滤过程中的耗损，判断散热器是否发生堵塞以及如何进行维护有以下方法。

1)当冷却塔的通风模式开启到三级的时候，散热器下部的风速应该分别达到以下

的要求:一号冷却塔处测量得出的点风速应该为8m/s，平均风速应为10m/s;二号

冷却塔处测量得出的点风速应该为7m/s，平均风速应为9m/s。一旦无法达到这

个标准，则需要对车体滤网进行更换，否则无法确保有足够的进风量。2)在对车

体滤网进行更换后如果仍不能达到第一点中要求的标准，则要考虑是不是散热翅

片上附着了东西产生堵塞，对散热器的表面要进行开盖检查，清洗散热翅片以保

障其清洁，维护风道的通畅。3)滤网的维护和更换时期应当结合机器运转的地区

具体条件来决定。4)机车在使用过程中要定期入库，对冷却塔也要做定期的清洁

工作，及时清理堵塞物，保障通风。

3.2温度信号传输回路损坏

HXD3型机车中用来监测主变压器油温的系统主要有以下几个组成部分:传感器、检测回路以及数据采集电路，判断油温的高低主要依据检测回路上的电阻值。因此，当温度信号传输回路出现问题的时候，对电阻值判断失误，会出现机车报

告变压器过热而实际上没有过热的假过热情形。故障有两种形式，一是温度传感

器发生故障;二是模拟量输入和输出模块的连接插头故障。

3.2.1分析温度传感器故障的原因，进行判断和处理

根据上文我们可以看出当温度传感器发生故障后，有可能发生误报过热的情况。判断温度传感器是否发生故障可以通过以下几个步骤。1)对整体机器进行断电，将万用表调至欧姆档，测量列车的微机网络控制系统柜侧XP403插头内的信号，每组都使用两个针头的电阻。得出的数据应该是信号组之间的偏差在1n以内，具体数值为10511052。2)测试出来的电阻值如果不正常，将端子箱打开，检

查电线有没有接触不良或者发生损坏。3)电线如果没有问题检测的数据仍然有问题，这个时候可以认定是温度传感器发生了故障，需要对温度传感器进行更换。

3.2.2判断33A、34A连接插头发生的故障以及相应的处理方法

在机务段对机车进行实际操作的过程中遇到的误报过热问题中，大多数都是

因为33A、34A的连接插头发生了故障，在机车的工作过程中，插座和插针之间

会发生震动，插针的表面会直接接触到电阻，这个时候33A、34A会发生异常变化，控制系统所受到的电信号因此并不准确，此时就会发生误报的情形。机车变

压器一旦发生过热，在经历电路检查和机械检查，并且排除温度感染器故障的可能，基本上就可以认定为是连接插头发生问题，此时的处理方法主要有以下几种。

1)由于机车运行过程中会发生长时间连续的震动，插针有可能发生松动，可以将