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对6K型电力机车牵引变压器温度跟踪分析及建议

发表时间：2014-11-01 20:22 作者：来源：浏览：

冯振领赵庆国李霞

摘要：本文通过对一台6K机车牵引变压器在温度跟踪及检测中发现的问题进行了全面分析，提出了解决故障的方案及预防措施和建议，对机车变压器特别是SS7系列机车有一定借鉴作用。

关键词：牵引变压器，温度跟踪，分析，预测，建议

0 引言

郑州铁路局洛阳机务段配属的80台6K型电力机车1987年由日本进口，主要担当陇海线郑州北—新丰镇、洛阳北—襄阳北间货运牵引任务。自2007年6K机车牵引变压器开始大修以来，大修变压器油温高及漏油等问题日渐突出，不仅存在火灾安全隐患，也直接危及行车安全。本文通过对大修后8761940105号牵引变压器温度变化的持续跟踪，及时发现了故障隐患及大修时应特别注意的技术问题。这些问题不仅直接影响了变压器的大修质量，也降低其正常使用寿命，并存在安全隐患，必须妥善解决。

1 对8761940105号主变压器的调查

1.1对该变压器返大修前的温度跟踪及推测

大修日期	变压器温度跟踪情况	处理情况
2008.12	2009年3月12日温度达71度	2009年3月换国产散热器
	2009年7月20日温度达90度	扣车更换滤网后维持运用
	2009年11月2日和5日二次达70度	扣车冲洗散热器、更换滤网后维持运用
	2010年1月8日温度达60度	更换大修厂清洗过的散热器、滤网后维持运用
	2010年2月4日温度达60度	2010年3月返大修

表1 2009~2010年8761940105号变压器的温度跟踪及处理情况

该变压器于2008年12月随机车修程正常进行大修后，安装在6K-45号机车上。从表1看出，投入运用后油温持续偏高，2009—2010年2月间较6K机车变压器冬季平均温度高20度以上。经分析，首先怀疑散热器内部油路的清洁度，于2009年3月安装流量计测散热器流量仅51m³/h（额定流量为60m³/h），故更换国产新散热器，换后测量流量为75m³/h。但随后跟踪变压器温度仍持续偏高。

6K机车牵引变压器温度设定在90度保护，根据主变压器的“6度定则”，变压器绝缘运行的温度92℃时，寿命40年；温度98℃时，寿命20年；温度104℃时，寿命10年。即温度每升高或降低6℃，绝缘老化寿命降低一半或提高一倍。所以，对油浸变压器绕组长期使用的极限温度取98℃。6K机车变压器温度计测量的是油上层温度，在全年温度低于70度时其寿命较高。参照电力变压器相关手册，同样条件下运行的变压器，工作温度超出季节平均温度10度时，说明内部出现了问题。因此，我们怀疑8761940105号主变压器内部出现了故障，并存在安全隐患。

1.2该变压器油色谱分析数据跟踪分析

由于该变压器温度偏高，要求机务段化验室缩短色谱分析的频次，测量结果如下：

测量日期	分析项目及结果(μL/L)
测量日期	车号	油量	H2	CO	CO2	CH4	C2H4	C2H6	C2H2	总烃
2010年1月8日	6K-045	2.732T	29	27	697	6	3	7	1	17
2010年2月4日	6K-045	2.732T	26	51	1097	8	10	17	0	35
2010年2月20日	6K-045	2.732T	28	30	1015	15	6	24	1	46

表2 2010年1-2月间8761940105号主变压器色谱分析数据

从色谱分析测量的气体含量分析，该变压器H2含量明显较其它6K机车变压器偏高，但总烃含量不高。这说明该变压器内部还未出现明显放电，内部故障尚在量变阶段，仅造成了变压器温度偏高。

2 8761940105号主变压器的返厂修理

2.1该变压器绕组的测量

2010年3月，郑州局将该变压器返大修进行处理。下车测试时发现高压绕组UV和牵引绕组S12-13、S13-14绕组直流电阻值均超标（按大修规程规定出厂不能超过标准值的±5%或出厂值的±2%）。，如下表3所示：

测量绕组	UV	S12-S14	S12-S13	S13-S14
标准值（75℃）	0.5972	0.001618	0.0008207	0.0008100
带套管测量	0.6384	0.001958	0.001179	0.0011758
超标百分比	+6.9%	+21%	+43.66%	+45.2%
取下套管测量	0.6300	0.001840	0.001099	0.0010854
超标百分比	+5.5%	+13.7%	+33.91%	+34%

表3 8761940105号主变压器高压绕组UV和牵引绕组S12-13、S13-14冷态电阻测量值

经与大修厂家现场共同解体、确认，拆除低压套管测试结果仍超标，测试时扯动引线头，发现绝缘电阻值不稳定，时大时小。

2.2检查处理情况：

经开箱去除S12、S13引线外包绝缘，发现牵引绕组和原边绕组内部联接头和绕组中间引出线处接触不良（如图1）。大修单位分别对绕组出线与引线的连接头和引出线的接头压接后焊接。冷却后测直流电阻值与标准值偏差-0.00085%。在测试过程中来回扯动引线头直流电阻无变化。而对UV为0.6384，超出6.9%，未进行处理。出厂时变压器辅助绕组cnd测量值超标4.9%，接近标准值的上限。

图1 牵引绕组引线S12-S13重新压接处

3 原因分析

从该变压器的运行跟踪及与厂家共同测量、解体可明显看出，该台变压器油温偏高的主要原因是牵引绕组和原边绕组内部联接头和绕组中间引出线处接触不良，绕组电阻在机车运用中随振动不断变化，造成内部电流和磁场的不断变化，温升逐渐升高。另外还有3个次要因素：①散热器内部油流量因油泥堵塞变小。大修时需对散热器内部油翅片进行冲洗。同时绝缘板变形未更换也影响流量致线圈散热不良。②查2009年3月入厂试验中可看出，绝缘全部合格，但吸收比均不合格，在1.15以下，说明大修后变压器在一个中修期未到时重新受潮。受潮绕组局部放电量增大，对变压器温度也有影响。③解体过程发现变压器绕组未清除表面油泥，其油泥沉积处放电并对接地屏放电。烘干后油泥固化在线圈上，影响散热。

4 该变压器返修后的温度跟踪分析对其未来运行状态的预测

4.1 2010—2011年间的温度跟踪情况

2010年4月变压器回段后，安装到6K-83机车并投入运用。2010年夏天温度达71度2次，清扫惯性过滤器和滤网后正常，未出现90度的高温。2010年冬季11月28日测试为54.4度，较2009年同期降10度。但随时间推移，2011年5月先于其他机车达71度，2011年冬季达65.6度，比6K变压器平均温度高25度。温度仍呈逐年升高趋势。

日期	温度跟踪情况
2010年	2010年4月15日60度换温度纸；4月18日达71度更换滤网试纸观察用；6月23日临修，清惯性过滤器；7月20日达71度，换滤网；11月为54.4度；12月5日为60度，比6K变压器冬季平均温度高20度。
2011年	2011年5月22日达71度1次；8-10月65.6度；11月-12月达65.6度，比6K变压器冬季平均温度高25度。

表4 返修后8761940105号主变压器的温度跟踪情况

4.2 2011年间对该变压器的测量分析

测量绕组	UV	S22-S24	S23-S24	cn
标准值（75℃）	0.5972	0.001651	0.0008096	0.001289
测量值（75℃）	0.6552	0.001563	0.0008575	0.001356
超标百分比	+9.7%	-5.3%	+5.9%	+5.2%

表5 2011年7月对8761940105号主变压器绕组的测量

2011年7月，6K83机车正常大修时，机务段对该变压器再次进行了测量，发现原边绕组UV的冷态电阻值超标百分比由2010年3月的+6.9%长至+9.7%，同时牵引绕组S22-24和辅助绕组cn也出现了异常。

4.3 对该变压器未来运用状态的预测及建议

从变压器的温度跟踪可看出大修厂对牵引绕组的处理收到了一定的效果，但由于未处理绕组UV和cn的超标问题，且变形的绝缘板未换、绕组油泥沉积未清除，成为影响变压器温升的隐患。根据该变压器的跟踪分析，我们预测，如果长期运用，不进行彻底处理，在未来3年内其温度将随内部绕组电阻值的增长而升高，达到90度保护的概率将大大增加，不但直接影响变压器正常运用，也降低了其使用寿命。

因此建议大修厂家：

①应该认真对待机务段反馈的变压器油温高问题，采取措施进行变压器绕组接头处的处理，彻底消除故障隐患。

②应该严格按照铁道部大修规程的要求把好绕组冷态电阻的出厂关，超标准值±5%和超变压器制造出厂值±2%的变压器严禁出厂。

③清洗变压器散热器不仅要重视风翅片，也应重视内部油翅片的清洁。

④大修执行工艺时应特别注意内部绕组的清洁度，更换变形的绝缘板，严格进行清洁烘干等工作，防止留下隐患。

5 结束语

由于机务段受试验条件、检测手段等因素的制约，不易发现变压器内部存在的潜伏故障，因此，大修厂家在变压器大修时关注每一个可能影响运用可靠性的技术问题。针对8761940105号主变压器质量问题，郑州局将持续跟踪并在故障出现前及时落修，督促大修厂家从根本上进行整治，消除变压器火灾隐患，确保安全运用。

参考文献：

⑴ 钟洪璧，高占邦，王正官，王世阁：《电力变压器检修与试验手册》北京，中国电力出版社，1999。

⑵ 钱旭耀：《变压器油及相关故障诊断处理技术》北京，中国电力出版社，2006。