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核心提示：
鐵路運(yùn)輸是我國經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的大動脈，在我國交通體系中占有重要的地位。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國鐵路加快了以高速、重載、安全為主題的發(fā)展步伐。但行車安全是鐵路運(yùn)輸?shù)挠篮阒黝}，鐵路提速后對機(jī)車的安全性提出了更高更嚴(yán)的要求。機(jī)車主變壓器是電力機(jī)車的心臟部分，它的好壞直接影響到機(jī)車的行車安全。從電力機(jī)車主變壓器多年來運(yùn)行的狀況來看，主變壓器的故障率雖然不高，可是一旦出現(xiàn)故障就會造成很大損失。
近年來,電力機(jī)車主變壓器多次出現(xiàn)滲漏油故障,特別是有些新造的電力機(jī)車主變壓器也發(fā)生了該現(xiàn)象。主變壓器滲漏油不僅污染機(jī)車內(nèi)部電纜及設(shè)備影響變壓器及相關(guān)設(shè)備的外觀,造成不必要的損失;而且迫使主變壓器不得不停電檢修,造成一定的社會影響甚至危及行車安全。所以,如何解決滲漏油問題是提高主變壓器質(zhì)量的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)之一。
一、機(jī)車主變壓器的概況
(1)機(jī)車主變壓器的作用與運(yùn)行條件
電力機(jī)車主變壓器是交流電力機(jī)車上的一個重要部件[1]，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高電壓變換為供給牽引電動機(jī)及其他電機(jī)、電器工作所適合的電壓，其工作原理與普通電力變壓器相同。主變壓器安裝在交流饋電的電力機(jī)車動車上，把饋電電源變換為適當(dāng)?shù)闹麟娐冯娫春洼o助電路電源，為了能自由地改變電壓，使之適用于牽引電動機(jī)，交流電氣化的初期，變壓器的原邊或次邊繞組設(shè)有抽頭，可使電壓在一定的范圍內(nèi)變化，以實(shí)現(xiàn)牽引電動機(jī)的電壓控制(即速度控制)。后來采用半導(dǎo)體器件控制牽引電動機(jī)電壓，為此要把次邊繞組分成具有一定電壓的2個繞組，向半導(dǎo)體變流器供電。輔助電源從變壓器第3繞組獲取。
由于機(jī)車主變壓器工作在電力機(jī)車上，因此電力機(jī)車在運(yùn)行過程中所具有的一系列特點(diǎn)，必然要在主變壓器的實(shí)際工作中反映出來，結(jié)果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(diǎn)。主變壓器的工作條件及特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、經(jīng)常受到機(jī)械沖擊和連續(xù)而強(qiáng)烈地機(jī)械振動;
2、外型尺寸和重量有較嚴(yán)格限制(因?yàn)闄C(jī)車車體內(nèi)安放電氣設(shè)備的空間極為有限，而且機(jī)車軸重也有一定的規(guī)范);
3、接觸網(wǎng)波動范圍比較大，牽引負(fù)荷變化也比較大;
4、受大氣過電壓和操作過電壓的作用，同時低壓側(cè)有較高的短路或率;
5、當(dāng)采用改變主變壓器輸出電壓的方法來調(diào)節(jié)機(jī)車速度時，主變壓器的繞組需要安排較多的抽頭數(shù)目，以便進(jìn)行調(diào)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(huán)境是相當(dāng)惡劣的。
電力機(jī)車主變壓器運(yùn)行條件特殊，接觸網(wǎng)電壓變化大，機(jī)車額定工作電壓25kV，正常的工作電壓20~29kV，允許偏差+16%和-20%，故障運(yùn)行電壓為19kV。在實(shí)際運(yùn)行中，接觸網(wǎng)首端電壓有時達(dá)到31kV，機(jī)車再生制動時，網(wǎng)壓可達(dá)到32kV。而電力變壓器網(wǎng)壓變化率只有±5%。與一般變壓器相比，主變壓器的饋電電壓變動范圍大;另外，饋電的分段處有電力中斷，同時還伴有相位變化，所以主變壓器常受到大的電沖擊。
機(jī)車運(yùn)行時要求無流通過分相區(qū)，接觸網(wǎng)分相距離一般為20~40km。牽引變壓器要經(jīng)常斷開和接通。當(dāng)列車平均速度為80km/h時，機(jī)車主變壓器約15~ 30min投切一次。當(dāng)列車平均速度為200kn/ h時，則10~ 20min就要投切一次。
(2)變壓器基本結(jié)構(gòu)
主變壓器的基本結(jié)構(gòu)有芯式和殼式兩類。芯式結(jié)構(gòu)或殼式結(jié)構(gòu)是指變壓器鐵芯與繞組的相對位置而言。在我國，芯式變壓器在應(yīng)用上占有優(yōu)勢[2]。
從變壓器結(jié)構(gòu)方面來說，通常分為六大部分即繞組、鐵心、引線、器身、油箱和總裝。機(jī)車主變壓器也是由這幾部分組成的。其中繞組、引線、器身和總裝(涉及外絕緣)四大部分直接與絕緣有緊密的聯(lián)系，鐵心和油箱也涉及到絕緣問題。另外，絕緣問題無論是在變壓器制造過程中，還是在變壓器運(yùn)行中，往往都是最敏感，最直觀表現(xiàn)出來，所以電力變壓器各部件的絕緣成為變壓器制造廠家和使用部門最為關(guān)注，最為重視的問題。變壓器結(jié)構(gòu)可用圖2-1表示。
(3)運(yùn)行中的常見故障類型
1、按故障發(fā)生部位分類:
①變壓器外部故障
油箱:焊接質(zhì)量不好，密封填圈不好;電壓分接開關(guān)傳動裝置:機(jī)械操動部分，控制部分等問題;冷卻裝置:風(fēng)扇，輸油泵、控制設(shè)備等問題;附件:絕緣套管、溫度計(jì)、油位計(jì)、各種繼電器等問題。
�、�變壓器
近年來,電力機(jī)車主變壓器多次出現(xiàn)滲漏油故障,特別是有些新造的電力機(jī)車主變壓器也發(fā)生了該現(xiàn)象。主變壓器滲漏油不僅污染機(jī)車內(nèi)部電纜及設(shè)備影響變壓器及相關(guān)設(shè)備的外觀,造成不必要的損失;而且迫使主變壓器不得不停電檢修,造成一定的社會影響甚至危及行車安全。所以,如何解決滲漏油問題是提高主變壓器質(zhì)量的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)之一。
一、機(jī)車主變壓器的概況
(1)機(jī)車主變壓器的作用與運(yùn)行條件
電力機(jī)車主變壓器是交流電力機(jī)車上的一個重要部件[1]，用來把接觸網(wǎng)上取得的25kV高電壓變換為供給牽引電動機(jī)及其他電機(jī)、電器工作所適合的電壓，其工作原理與普通電力變壓器相同。主變壓器安裝在交流饋電的電力機(jī)車動車上，把饋電電源變換為適當(dāng)?shù)闹麟娐冯娫春洼o助電路電源，為了能自由地改變電壓，使之適用于牽引電動機(jī)，交流電氣化的初期，變壓器的原邊或次邊繞組設(shè)有抽頭，可使電壓在一定的范圍內(nèi)變化，以實(shí)現(xiàn)牽引電動機(jī)的電壓控制(即速度控制)。后來采用半導(dǎo)體器件控制牽引電動機(jī)電壓，為此要把次邊繞組分成具有一定電壓的2個繞組，向半導(dǎo)體變流器供電。輔助電源從變壓器第3繞組獲取。
由于機(jī)車主變壓器工作在電力機(jī)車上，因此電力機(jī)車在運(yùn)行過程中所具有的一系列特點(diǎn)，必然要在主變壓器的實(shí)際工作中反映出來，結(jié)果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(diǎn)。主變壓器的工作條件及特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、經(jīng)常受到機(jī)械沖擊和連續(xù)而強(qiáng)烈地機(jī)械振動;
2、外型尺寸和重量有較嚴(yán)格限制(因?yàn)闄C(jī)車車體內(nèi)安放電氣設(shè)備的空間極為有限，而且機(jī)車軸重也有一定的規(guī)范);
3、接觸網(wǎng)波動范圍比較大，牽引負(fù)荷變化也比較大;
4、受大氣過電壓和操作過電壓的作用，同時低壓側(cè)有較高的短路或率;
5、當(dāng)采用改變主變壓器輸出電壓的方法來調(diào)節(jié)機(jī)車速度時，主變壓器的繞組需要安排較多的抽頭數(shù)目，以便進(jìn)行調(diào)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(huán)境是相當(dāng)惡劣的。
電力機(jī)車主變壓器運(yùn)行條件特殊，接觸網(wǎng)電壓變化大，機(jī)車額定工作電壓25kV，正常的工作電壓20~29kV，允許偏差+16%和-20%，故障運(yùn)行電壓為19kV。在實(shí)際運(yùn)行中，接觸網(wǎng)首端電壓有時達(dá)到31kV，機(jī)車再生制動時，網(wǎng)壓可達(dá)到32kV。而電力變壓器網(wǎng)壓變化率只有±5%。與一般變壓器相比，主變壓器的饋電電壓變動范圍大;另外，饋電的分段處有電力中斷，同時還伴有相位變化，所以主變壓器常受到大的電沖擊。
機(jī)車運(yùn)行時要求無流通過分相區(qū)，接觸網(wǎng)分相距離一般為20~40km。牽引變壓器要經(jīng)常斷開和接通。當(dāng)列車平均速度為80km/h時，機(jī)車主變壓器約15~ 30min投切一次。當(dāng)列車平均速度為200kn/ h時，則10~ 20min就要投切一次。
(2)變壓器基本結(jié)構(gòu)
主變壓器的基本結(jié)構(gòu)有芯式和殼式兩類。芯式結(jié)構(gòu)或殼式結(jié)構(gòu)是指變壓器鐵芯與繞組的相對位置而言。在我國，芯式變壓器在應(yīng)用上占有優(yōu)勢[2]。
從變壓器結(jié)構(gòu)方面來說，通常分為六大部分即繞組、鐵心、引線、器身、油箱和總裝。機(jī)車主變壓器也是由這幾部分組成的。其中繞組、引線、器身和總裝(涉及外絕緣)四大部分直接與絕緣有緊密的聯(lián)系，鐵心和油箱也涉及到絕緣問題。另外，絕緣問題無論是在變壓器制造過程中，還是在變壓器運(yùn)行中，往往都是最敏感，最直觀表現(xiàn)出來，所以電力變壓器各部件的絕緣成為變壓器制造廠家和使用部門最為關(guān)注，最為重視的問題。變壓器結(jié)構(gòu)可用圖2-1表示。
(3)運(yùn)行中的常見故障類型
1、按故障發(fā)生部位分類:
①變壓器外部故障
油箱:焊接質(zhì)量不好，密封填圈不好;電壓分接開關(guān)傳動裝置:機(jī)械操動部分，控制部分等問題;冷卻裝置:風(fēng)扇，輸油泵、控制設(shè)備等問題;附件:絕緣套管、溫度計(jì)、油位計(jì)、各種繼電器等問題。
�、�變壓器
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