關(guān)于動(dòng)車(chē)組主變壓器故障模式的分析

沈輝

摘要：動(dòng)車(chē)本身零件多系統(tǒng)復(fù)雜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性強(qiáng)并且特殊等問(wèn)題，動(dòng)車(chē)的故障維修也就越來(lái)越嚴(yán)重。動(dòng)車(chē)發(fā)展和應(yīng)用是必然趨勢(shì)，動(dòng)車(chē)主變壓器的故障對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行影響很大，故障模式影響分析是可靠性分析的常用方法，以動(dòng)車(chē)組主變壓器為分析對(duì)象，按照功能對(duì)其組成部件進(jìn)行分組，繪制功能框圖說(shuō)明主變壓器內(nèi)部能量、物質(zhì)、信號(hào)的傳遞過(guò)程，逐一分析主變壓器的故障模式、故障原因、故障影響及故障檢測(cè)方法，因此本文介紹了動(dòng)車(chē)集團(tuán)公司主變壓器，分析了主變壓器的故障情況，討論了主變壓器故障的主要原因，分析了故障的影響。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組;主變壓器;故障模式

一、車(chē)輛調(diào)壓變壓器

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的迅速提高，高鐵在我國(guó)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，高鐵具有穩(wěn)定性強(qiáng)，運(yùn)行速度快并且安全性高的優(yōu)點(diǎn)。但是正式因?yàn)楦哞F運(yùn)行速度比較快，所以一旦發(fā)生事故，相關(guān)工作人員必須要在短時(shí)間內(nèi)采取有效的安全措施，才能確保高速鐵路的安全運(yùn)行。所以將安全保障系統(tǒng)應(yīng)用在高速鐵路電力分配系統(tǒng)中，可以全面有效地控制高速鐵路的運(yùn)行，以最大程度確保高速鐵路在實(shí)際運(yùn)行中的安全和穩(wěn)定。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)效率低，配電混亂并且能耗大，浪費(fèi)嚴(yán)重等缺點(diǎn)。由于電氣設(shè)備設(shè)施安裝位置不科學(xué)，對(duì)列車(chē)運(yùn)行安全影響不大，電力控制系統(tǒng)落后，智能化程度低，列車(chē)空間相對(duì)狹小，各種控制設(shè)備配置不合理，對(duì)于運(yùn)營(yíng)運(yùn)輸和售后等工作要求都比較高，并且檢測(cè)效率低，與此同時(shí)，調(diào)試和故障處理成本較低，且不斷增加。CRH2車(chē)輛主變壓器除了傳統(tǒng)變壓器的繞組和鐵芯外，還包括冷卻裝置，動(dòng)車(chē)系統(tǒng)的保護(hù)裝置，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)量模塊和連接組件，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。動(dòng)車(chē)內(nèi)部系統(tǒng)中的主變壓器部件較多，其原理是高壓電接收的電能通過(guò)插頭傳送到繞組和鐵心，通過(guò)低壓端將牽引變壓器，主變壓器的信號(hào)發(fā)送到模塊，變壓器和溫度傳感器，通過(guò)氣體繼電器等設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)主變壓器的相關(guān)工作，主變壓器的冷卻方式采用油冷卻，變壓器的油流流向冷卻回路，油熱交換器冷卻后進(jìn)行空氣冷卻然后回到油箱，降低主變壓器的溫度，避免變壓器過(guò)熱引起的故障。

二、動(dòng)車(chē)組主變壓器故障模式分析

故障模式是車(chē)輛主變壓器的主要故障模式，分為功能故障分析和潛在故障分析兩種，功能性故障主要是主變壓器或其部分發(fā)生故障，無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致主變壓器功能下降或喪失。該功能故障主要有繞組短路，測(cè)量元件損壞等，等主變壓器的潛在故障主要是指主變壓器或部分功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，屬于指示功能故障，通過(guò)監(jiān)測(cè)和識(shí)別主變壓器可能發(fā)生的故障狀態(tài)，在主變壓器中潛在的故障主要包括變壓器的漏油和異常噪音等問(wèn)題，甚至?xí)霈F(xiàn)裂紋和堵塞等情況，這些潛在故障不僅不會(huì)對(duì)主變壓器的正常使用產(chǎn)生重大影響，甚至可以忽略其影響，但故障發(fā)生時(shí)間長(zhǎng)，變壓器就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，給變壓器帶來(lái)更大的問(wèn)題，從潛在故障向功能性故障的轉(zhuǎn)換直接影響主變壓器的正常使用。變壓器使用的冷卻方式是油冷卻導(dǎo)致變壓器故障模式漏油，這可能與鑄件本身質(zhì)量不高有關(guān)，系統(tǒng)的密封性下降，出現(xiàn)焊接缺陷，漏油現(xiàn)象相對(duì)較少因此不會(huì)造成系統(tǒng)功能的失效，但如果這個(gè)問(wèn)題長(zhǎng)期得不到改善或變壓器不及時(shí)注油，變壓器可能無(wú)法達(dá)到過(guò)熱或預(yù)期的油冷卻效果，從而導(dǎo)致主變壓器內(nèi)的溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)突然升高，絕緣層的熱解會(huì)污染變壓器內(nèi)的油質(zhì)，降低變壓器的功能，降低列車(chē)速度。

三、動(dòng)車(chē)組主變壓器故障原因分析

動(dòng)車(chē)組主變壓器故障的主要原因是根據(jù)變壓器的故障模式進(jìn)行有針對(duì)性的分析，總體上有兩種故障原因，包括直接原因和間接原因。由于電子設(shè)備和主變壓器及其相關(guān)部件的物理或化學(xué)成分和狀態(tài)的變化，動(dòng)車(chē)的變壓器發(fā)生絕緣老化問(wèn)題，或者是由油污染等引起的變壓器功能和潛在故障，后者主要是人為或環(huán)境因素造成的，可能導(dǎo)致主變壓器故障，如供電線(xiàn)路故障或安裝不合理，可能導(dǎo)致變壓器間接故障。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，由于列車(chē)振動(dòng)和摩擦引起的螺栓開(kāi)裂和松動(dòng)，可能導(dǎo)致主變壓器故障。

四、故障檢測(cè)方法分析

故障檢測(cè)方法可為主變壓器及其組成部件的維修與測(cè)試提供依據(jù)，一般分為事前檢測(cè)與事后檢測(cè)，對(duì)于潛在故障模式，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)事前檢測(cè)。目前主變壓器僅在進(jìn)行規(guī)定幾級(jí)維修和平時(shí)庫(kù)檢時(shí)，對(duì)其進(jìn)行不同程度的檢查與維修，即事前檢測(cè)，其他均等到發(fā)生故障后做事后檢測(cè)。最典型的事前檢測(cè)是定期檢測(cè)主變壓器油，通過(guò)分析油中溶解氣體的成分、特征氣體含量和變化趨勢(shì)等，可判斷主變壓器是否存在內(nèi)部潛在故障及故障的性質(zhì)。主變壓器的事后檢測(cè)主要有保壓試驗(yàn)、無(wú)損探傷、電氣性能試驗(yàn)、動(dòng)作性能試驗(yàn)、吊芯檢查、功率及電流測(cè)試。等適用于主變壓器的故障檢測(cè)方法還可以分為目視檢查、離機(jī)檢査、原位測(cè)試等。組件滲漏油，干燥劑變色，零部件松動(dòng)及翅片、濾網(wǎng)臟堵等通過(guò)目視檢查即可發(fā)現(xiàn)故障位置及嚴(yán)重程度;絕緣損壞，壓力釋放閥工作異常，測(cè)量組件損壞等故障現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法處理，只能進(jìn)行離機(jī)檢查;油泵、風(fēng)機(jī)不工作、油流繼電器損壞可采用原位測(cè)試的方法來(lái)檢測(cè)故障。

五、結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段動(dòng)車(chē)組主變壓器的故障模式多種多樣，極大地影響了動(dòng)車(chē)組的安全高效運(yùn)行，因此為了提高變壓器運(yùn)行的可靠性，必須預(yù)防和解決變壓器的相關(guān)故障，預(yù)防和控制變壓器故障指望有幫助。

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