和谐型机车主变压器渗漏故障处理的研究

李横江，赵桂发，雷金，陶炎文

（南车株洲电机有限公司，湖南 株洲412001）

铁路运输已经成为我国经济运行的重要大动脉，在我国交通体系中占据着首要地位。随着国民经济的迅速发展，我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。因此，机车行车安全是铁路运输的永恒主题，和谐型机车在线运行提速后对机车的安全性提出了更加严格的要求。机车主变压器是和谐机车的心脏部分，主变压器的运行情况直接影响到机车的行车安全。

最近几年，和谐型电力机车主变压器多次出现渗漏油故障，特别是有些新造的电力机车主变压器也发生了渗漏故障。主变压器渗漏油不仅污染机车内部电缆及相关设备的外观，造成不必要的损失；而且迫使机车不得不停电检修，造成一定的社会影响甚至危及行车安全。因此，如何解决机车主变压器的渗漏油问题是提高主变压器质量的关键所在。

1 和谐型电力机车主变压器的作用及运行条件

电力机车主变压器是交流电力机车上的一个重要部件，用来把接触网上取得的25kV高电压变换为供给牵引电机及其他电器工作需要的电压，主变压器是把馈电电源变换为适当的主电路电源和辅助电路电源，为了能自由地改变电压，使之适用于牵引电机，变压器的原边或次边绕组设有抽头，可使电压在一定的范围内变化，以实现牵引电机的速度控制。

由于机车主变压器工作在电力机车上，因此电力机车在运行过程中所具有的一系列特点，必然要在主变压器的实际工作中反映出来，因此就造成了主变压器具有不同于普通变压器的工作条件和特点。主变压器的工作条件及特点，主要表现在以下几个方面：①经常受到机械冲击和机械振动；②外型尺寸和重量有较严格限制，这主要是因为机车车体内安放电气设备的空间极为有限，而且机车轴重也有一定的规范；③接触网波动范围比较大，牵引电压变化也比较大；④当采用改变主变压器输出电压的方法来调节机车速度时，主变压器的绕组需要安排较多的抽头数目，以便进行调压。

综上所述，主变压器的工作条件与普通电力变压器截然不同，它的工作条件和工作环境是相当恶劣的。

2 机车主变压器的基本结构及常见故障

2.1 主变压器的基本结构

主变压器的基本结构有芯式和壳式两类。在我国，芯式变压器在应用上占有优势。

机车主变压器是由绕组、铁心、引线、器身、油箱和总装这几部分组成。其中绕组、引线、器身和总装直接与绝缘有紧密的联系。另外，绝缘问题无论在变压器制造过程中以及在变压器运行中，往往都是最敏感，最直观表现出来，所以变压器各部件的绝缘问题成为变压器制造厂家和使用部门最为最为重视的问题。

2.2 机车主变压器的常见故障

（1）按故障发生部位分类：①机车主变压器外部故障。油箱：焊接质量不好出现渗油，密封圈不好等问题。冷却装置：油泵、控制设备等问题。附件：绝缘套管、PT100、油流继电器等问题。②机车主变压器内部故障。绕组：绝缘击穿，断线，变形；铁心：铁心叠片之间绝缘不好，接地不好，铁心两点或多点接地；内部的装配问题：电压分节开关控制不到位，引线绝缘，绝缘油老化。

（2）按故障性质分类。变压器的内部故障主要有：过热性故障、放电性故障、油故障等类型。加速变压器寿命终结的根源是绝缘的老化。它使变压器逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能，容易产生局部放电，降低绝缘的工频及冲击击穿强度，缩短变压器的使用寿命。

下面从主变压器故障性质出发对主变压器渗漏油的故障部位及主要原因进行探讨。并从油箱结构设计以及现场处理等方面提出解决主变压器渗漏油故障的措施。

3 机车主变压器渗漏油的原因及处理措施

3.1 机车主变器渗漏油原因

电力机车主变压器渗漏油的部位主要有箱体及焊缝部位以及连接部位密封件的交界面。机车主变压器渗漏油故障的原因主要有：

（1）焊缝部位渗漏油原因。①设计缺陷：在进行机车主变压器油箱结构设计时，如果对局部应力集中部位分析不到位，则在机车运行一段时间后会容易出现油箱渗漏油故障。其次，在机车运行过程中，在长期经过某些特殊线路时，该部件受到较大的冲击载荷，当局部应力长期超过许用应力时，就会造成疲劳裂纹，从而导致主变压器渗漏油故障的发生。②制造工艺：在制造过程中，如果在进行工艺分析时，如果对一些结构的特殊要求没有注意，编制工艺时按一般结构焊缝进行处理或操作人员不严格遵守工艺规范，焊接顺序不对，焊缝高度过大或过小，主变压器油箱制作完成后焊接残余应力处理不当，都会导致危险焊缝缺陷的存在，从而产生渗漏油现象。

（2）密封件交界面渗漏油原因：①密封件的产品质量存在问题。②在电力机车主变压器的制作过程中各连接部位的密封件安装不当，整固不到位。③在电力机车主变压器大修及维护中密封件更换不及时，密封件失效。

3.2 机车主变压器渗漏油故障的处理措施

（1）主变压器油箱渗漏油的预防措施。对于因设计缺陷造成的油箱渗漏，除采用改进产品结构及加强结构分析，增加新产品运行考核等措施外，还可以利用先进的诊断手段，如采用计算机辅助结构分析软件进行强度和模态分析等，以减少设计缺陷。而对于制造原因造成的渗漏，应要求操作人员严格按专业焊接标准控制变压器油箱制造工艺，在变压器油箱组装焊接完成后还需采取正确的消除残余应力措施,如振动或时效处理等，以解决由于加工焊接过程造成的应力集中，确保变压器油箱加工过程中形成的应力集中区和缺陷数量最少，从而消除漏油隐患。

（2）现场处理措施。①焊缝渗漏，第一，焊缝渗漏故障主要是由于焊缝存在应力集中、夹砂、气孔或裂纹导致的，处理时在确定渗漏位置后，先用钢丝刷清理再用除油剂冲洗干净，用布反复擦拭，最后在渗漏点处进行补、堆焊处理。第二，主变压器发生渗漏油不严重时，可考虑带油焊修。在补焊过程中，我们多采用石棉绳、木锲等物预先将渗漏处堵死，然后再进行焊接；对不能预先塞死的渗漏处（如条裂），可以采用先一部分一部分地焊修，待渗漏处归结至一点后再用石棉绳、木锲塞死进行焊修；对于厚板上的小漏洞，先用小锤捻死，然后再焊接；对于微渗漏则一般采取先用电弧快速晃烤渗漏处四周，令其升温膨胀抑制油流,然后焊成。焊修时为防止烧穿，使漏处扩大，可以先在漏处上方进行适当加厚（即堆焊一下）。第三，如果漏油较严重，则须采用彻底的解决方法。在条件允许时可考虑先放油，吊芯后对漏油部位采用彻底的焊接补救方法。②密封件渗漏处理。密封件渗漏情况比较复杂，要具体问题具体分析。先确定密封失效的原因，在现场可以先紧固密封件两端的紧固螺栓，如果还解决不了问题则需更换变形或者损伤的密封件。此外，在电力机车变压器大修或安装过程中一方面要不断提高密封件质量，另一方面现场操作中要注意密封件的正确安装和检查，有问题的及时更换，最大限度防止密封件渗漏现象的发生。

4 结语

根据和谐型电力机车的运行情况来看，导致机车主变压器油箱造渗漏的原因还有很多：如密封安装面对接部件不平，部分油塞密封面设计不合理，以及密封面法兰钢板较薄、强度不够等现象。机车主变压器油箱漏油故障不同，因此相应的解决方法也不同，在实际工作中需要经过认真分析和总结，才能把电力机车主变压器油箱渗漏的预防及处理工作做的更好。通过对和谐型机车主变压器油箱渗漏油原因和相应处理措施的探讨，可以合理地减少油箱渗油的故障率以及减小主变压器油箱渗漏油产生的影响。