和諧型機車主變壓器滲漏故障處理的研究

李橫江，趙桂發，雷金，陶炎文

（南車株洲電機有限公司，湖南 株洲412001）

鐵路運輸已經成為我國經濟運行的重要大動脈，在我國交通體系中占據著首要地位。隨著國民經濟的迅速發展，我國鐵路加快了以高速、重載、安全為主題的發展步伐。因此，機車行車安全是鐵路運輸的永恒主題，和諧型機車在線運行提速后對機車的安全性提出了更加嚴格的要求。機車主變壓器是和諧機車的心臟部分，主變壓器的運行情況直接影響到機車的行車安全。

最近幾年，和諧型電力機車主變壓器多次出現滲漏油故障，特別是有些新造的電力機車主變壓器也發生了滲漏故障。主變壓器滲漏油不僅污染機車內部電纜及相關設備的外觀，造成不必要的損失；而且迫使機車不得不停電檢修，造成一定的社會影響甚至危及行車安全。因此，如何解決機車主變壓器的滲漏油問題是提高主變壓器質量的關鍵所在。

1 和諧型電力機車主變壓器的作用及運行條件

電力機車主變壓器是交流電力機車上的一個重要部件，用來把接觸網上取得的25kV高電壓變換為供給牽引電機及其他電器工作需要的電壓，主變壓器是把饋電電源變換為適當的主電路電源和輔助電路電源，為了能自由地改變電壓，使之適用于牽引電機，變壓器的原邊或次邊繞組設有抽頭，可使電壓在一定的范圍內變化，以實現牽引電機的速度控制。

由于機車主變壓器工作在電力機車上，因此電力機車在運行過程中所具有的一系列特點，必然要在主變壓器的實際工作中反映出來，因此就造成了主變壓器具有不同于普通變壓器的工作條件和特點。主變壓器的工作條件及特點，主要表現在以下幾個方面：①經常受到機械沖擊和機械振動；②外型尺寸和重量有較嚴格限制，這主要是因為機車車體內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范；③接觸網波動范圍比較大，牽引電壓變化也比較大；④當采用改變主變壓器輸出電壓的方法來調節機車速度時，主變壓器的繞組需要安排較多的抽頭數目，以便進行調壓。

綜上所述，主變壓器的工作條件與普通電力變壓器截然不同，它的工作條件和工作環境是相當惡劣的。

2 機車主變壓器的基本結構及常見故障

2.1 主變壓器的基本結構

主變壓器的基本結構有芯式和殼式兩類。在我國，芯式變壓器在應用上占有優勢。

機車主變壓器是由繞組、鐵心、引線、器身、油箱和總裝這幾部分組成。其中繞組、引線、器身和總裝直接與絕緣有緊密的聯系。另外，絕緣問題無論在變壓器制造過程中以及在變壓器運行中，往往都是最敏感，最直觀表現出來，所以變壓器各部件的絕緣問題成為變壓器制造廠家和使用部門最為最為重視的問題。

2.2 機車主變壓器的常見故障

（1）按故障發生部位分類：①機車主變壓器外部故障。油箱：焊接質量不好出現滲油，密封圈不好等問題。冷卻裝置：油泵、控制設備等問題。附件：絕緣套管、PT100、油流繼電器等問題。②機車主變壓器內部故障。繞組：絕緣擊穿，斷線，變形；鐵心：鐵心疊片之間絕緣不好，接地不好，鐵心兩點或多點接地；內部的裝配問題：電壓分節開關控制不到位，引線絕緣，絕緣油老化。

（2）按故障性質分類。變壓器的內部故障主要有：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的根源是絕緣的老化。它使變壓器逐漸喪失原有的機械性能和絕緣性能，容易產生局部放電，降低絕緣的工頻及沖擊擊穿強度，縮短變壓器的使用壽命。

下面從主變壓器故障性質出發對主變壓器滲漏油的故障部位及主要原因進行探討。并從油箱結構設計以及現場處理等方面提出解決主變壓器滲漏油故障的措施。

3 機車主變壓器滲漏油的原因及處理措施

3.1 機車主變器滲漏油原因

電力機車主變壓器滲漏油的部位主要有箱體及焊縫部位以及連接部位密封件的交界面。機車主變壓器滲漏油故障的原因主要有：

（1）焊縫部位滲漏油原因。①設計缺陷：在進行機車主變壓器油箱結構設計時，如果對局部應力集中部位分析不到位，則在機車運行一段時間后會容易出現油箱滲漏油故障。其次，在機車運行過程中，在長期經過某些特殊線路時，該部件受到較大的沖擊載荷，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故障的發生。②制造工藝：在制造過程中，如果在進行工藝分析時，如果對一些結構的特殊要求沒有注意，編制工藝時按一般結構焊縫進行處理或操作人員不嚴格遵守工藝規范，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，都會導致危險焊縫缺陷的存在，從而產生滲漏油現象。

（2）密封件交界面滲漏油原因：①密封件的產品質量存在問題。②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。③在電力機車主變壓器大修及維護中密封件更換不及時，密封件失效。

3.2 機車主變壓器滲漏油故障的處理措施

（1）主變壓器油箱滲漏油的預防措施。對于因設計缺陷造成的油箱滲漏，除采用改進產品結構及加強結構分析，增加新產品運行考核等措施外，還可以利用先進的診斷手段，如采用計算機輔助結構分析軟件進行強度和模態分析等，以減少設計缺陷。而對于制造原因造成的滲漏，應要求操作人員嚴格按專業焊接標準控制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消除殘余應力措施,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和缺陷數量最少，從而消除漏油隱患。

（2）現場處理措施。①焊縫滲漏，第一，焊縫滲漏故障主要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干凈，用布反復擦拭，最后在滲漏點處進行補、堆焊處理。第二，主變壓器發生滲漏油不嚴重時，可考慮帶油焊修。在補焊過程中，我們多采用石棉繩、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），可以采用先一部分一部分地焊修，待滲漏處歸結至一點后再用石棉繩、木鍥塞死進行焊修；對于厚板上的小漏洞，先用小錘捻死，然后再焊接；對于微滲漏則一般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，可以先在漏處上方進行適當加厚（即堆焊一下）。第三，如果漏油較嚴重，則須采用徹底的解決方法。在條件允許時可考慮先放油，吊芯后對漏油部位采用徹底的焊接補救方法。②密封件滲漏處理。密封件滲漏情況比較復雜，要具體問題具體分析。先確定密封失效的原因，在現場可以先緊固密封件兩端的緊固螺栓，如果還解決不了問題則需更換變形或者損傷的密封件。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量，另一方面現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象的發生。

4 結語

根據和諧型電力機車的運行情況來看，導致機車主變壓器油箱造滲漏的原因還有很多：如密封安裝面對接部件不平，部分油塞密封面設計不合理，以及密封面法蘭鋼板較薄、強度不夠等現象。機車主變壓器油箱漏油故障不同，因此相應的解決方法也不同，在實際工作中需要經過認真分析和總結，才能把電力機車主變壓器油箱滲漏的預防及處理工作做的更好。通過對和諧型機車主變壓器油箱滲漏油原因和相應處理措施的探討，可以合理地減少油箱滲油的故障率以及減小主變壓器油箱滲漏油產生的影響。