南耀庭

铁路运输是我国经济运行的大动脉，在我国交通体系中占有重要的地位。随着国民经济的快速发展，我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。但行车安全是铁路运输的永恒主题，铁路提速后对机车的安全性提出了更高更严格的要求。机车主变压器作为电力机车的心脏部分，它的好坏直接影响到机车的行车安全。从电力机车主变压器多年运行的情况来看，主变压器的故障率虽然不高，可一旦出现故障就会造成很大损失。

近年来，我段SS4电力机车主变压器多次出现渗漏油故障，特别是有些新造或大修后的电力机车主变压器也发生了这种现象。主变压器渗漏油不仅污染了机车内部的电缆和设备，影响主变和相关设备的外观，造成不必要的损失；且迫使主变不得不停电检修，造成检修停时增加，增加了人力成本和检修费用的支出。因此如何解决渗漏油问题就成为提高主变压器质量的关键问题之一。

一、电力机车主变压器的概况

   （1）机车主变压器的作用与运行条件

电力机车主变压器是电力机车上的一个重要部件，它是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机、电器工作所适合的电压，其工作原理与普通电力变压器相同。主变压器安装在机车中部以保持机车的平衡，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，必然会在主变压器的实际工作中反映出来，结果就造成了主变压器具有不同与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连续强烈地机械振动；

2、外形尺寸和重量有较严格的限制（因机车车体内安放电气设备的空间极为有限，且机车轴重也有一定的规范）；

3、接触网波动范围较大，牵引负荷变化也较大；

4、经常受到大气过电压和操作过电压的侵扰；

5、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变压器截然不同，它的工作条件和工作环境是相当恶劣的。

    电力机车主变压器运行条件特殊，接触网网压变化大，机车额定工作电压25KV，正常的工作电压在20—29KV之间，允许偏差+16%和-20%。与一般变压器相比，主变压器的馈电电压变动范围大；另外，馈电的分段处有电力中断，同时还伴有相位变化，所以主变压器经常受到大的电冲击。机车运行时要求无流通过分相区，接触网分相距离一般为20—40km。主变压器要经常断开和接通。当列车平均速度为80km时，机车主变压器约15—30min投切一次。当列车平均速度为200km/h时，则10—20min就要投切一次。

   （2）主变压器的基本结构

    SS4机车主变压器是分裂变压器（径向分裂），它由下油箱、上油箱、器身、油保护装置、冷却系统及其他附属装置等组成。其中绕组、铁芯、引线、器身和总装（涉及外绝缘）四大部分直接与绝缘有紧密的联系，铁芯和油箱也涉及到绝缘问题。因此，无论是变压器制造过程中，还是在变压器运行过程中，绝缘问题往往都是最敏感最直观地表现出来，所以主变压器各部件的绝缘成为变压器制造厂家和使用部门最为关注和重视的问题。

   （3）运行中的常见故障类型

     1、按故障发生部位分类：

     1》变压器外部故障

     油箱：焊接质量不好，密封垫圈不好；冷却装置不良，如：主变风机；潜油泵；散热器等不良；附件不良，如：绝缘套管、温度计、油位计等问题。

     2》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及铁心螺栓绝缘击穿，内部掉进工具，绝缘油老化等问题。

     2、按故障性质分类

    变压器内部故障主要有：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，降低耐冲击击穿强度，缩短变压器的使用寿命。

    二、主变压器渗漏油故障及采取的措施

    电力机车主变压器渗漏油的部位主要有箱体及附件的焊缝部位以及连接部位密封件的交界面。

1．     焊缝部位

     主变压器包括油箱、箱盖、储油柜、散热器、管道等组件，这些组件都是通过

施焊或者连接件来完成组装的。组焊完成后如果焊缝部位存在夹砂、气孔、隐性裂纹，或现场操作中没有完全消除残余应力等都会造成焊缝部位渗漏油现象的发生。如SS4机车主变压器就发生过多起焊接部位渗漏油现象

2．     连接部位密封件的交界面

    在电力机车主变压器外部安装有散热器、潜油泵、管路、蝶阀以及出线端子板等部件，这些部件之间的连接面都是通过密封件（密封圈和密封胶）来进行密封的。这些密封件由于自身老化以及质量原因，极易造成主变压器运行过程中密封失效现象，导致渗漏油故障。

3．     渗漏油故障的原因

1》     焊缝部位渗漏油原因

    设计缺陷。在对SS4机车所发生的主变压器散热器由于焊接缺陷造成渗漏油现象的分析处理中发现：对于惯性及批量漏油现象，往往与结构设计有一定的关系。结构设计时如果对局部应力集中部位分析不深刻、或者存在设计缺陷，则机车经过一定时间运行后，会导致渗漏油故障。其次，在机车运行过程中，在一些特殊线路及特殊区段时，该部件受到冲击负荷，当局部应力超过应有应力时，就会造成疲劳裂纹，从而导致主变压器渗漏油现象的发生。

制造工艺原因。在主变压器制造过程中如果在进行工艺分析时，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；或焊接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；同时在产品检验过程中的疏忽或检验手段的缺乏，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

密封件的产品质量存在问题

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。

    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。

4．     渗漏油现象的处理

1》预防措施

     对于由设计原因造成的油箱渗漏，除采用改进产品结构，加强结构分析，增加新产品运行考核等措施外，还可以借助先进的先期诊断手段，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中造成的应力集中，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）             焊缝渗漏处理

     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，用净布反复擦拭，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，多采用石棉绳、木楔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，待漏修处归结至一点后再用石棉绳、木楔塞死进行焊修；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（即堆焊以下）。采用带油焊修时严禁长时间施焊，焊修点最好在油面下100—200mm处；箱内无油时严禁施焊。由于带油补焊是处理渗漏油的临时措施，仍旧存在再次渗漏的可能性，因此在适当时候必须严格按焊缝返修工艺进行清根返修。在现场处理渗漏油现象消失后，还需进行认真跟踪观察，确保不影响电力机车主变压器的正常运行。

    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。

    第四，抽真空排油法。使变压器内部形成负压，变压器油不再渗漏，此时可以补焊，但是抽真空时负压不宜过高，以内外压力相等为宜。

（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受损的密封件。此外，在电力机车主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，有问题及时更换，最大限度防止密封件渗漏现象的发生。

三、结语

    实际上造成渗漏的原因还很多：如密封安装面对接部件不平（呈现马蹄形状），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，不足以保持密封效果等现象。渗漏油故障不同，解决问题的方法也不同，实际工作中需要我们认真分析和总结，以便把电力机车主变压器渗漏的预防及处理工作做的更好。

参考文献

[1]张有松 朱龙驹. 韶山4型电力机车[M].北京：中国铁道出版社