3 HXD1C牵引变压器结构与维护

HXD1C电力机车牵引变压器技术参数与维护前言•牵引变压器是电力机车的关键部件，用作将25kV的接触网电压变换为电力机车所需的各种低电压，以满足电力机车各种电机电器工作的需要。•7200kW电力机车牵引变压器主要以HXD1、HXD1B和UTY1机车牵引变压器为基本技术平台，吸收西门子变压器设计和结构的特点，分析和借鉴HXD1、HXD1B和UTY1机车牵引变压器的技术设计方案，克服HXD1和UTY1机车牵引变压器在运用过程中暴露的不足。•设计依据：TB/T1680IEC60310《铁路应用机车车辆牵引变压器和电抗器》•HXD1CTBQ35-8900/253.1基本原理变压器是利用电磁感应原理将一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压或多种电压的交流电能的静止感应电器。•变压器铁心单相壳式变压器铁心心式变压器铁心3.2技术指标及结构型号与基本参数高压绕组额定容量[kVA]8900低压绕组额定容量[kVA]6×1383高压绕组额定电压[V]25000低压绕组额定电压[V]6×970外形尺寸3040×1950×1320冷却介质矿物油（45#变压器油）高低压绕组之间阻抗电压[%]36（在6×1383kVA时）冷却方式ODAF（强迫导向油循环风冷）滤波电抗器个数2变压器总重[kg]≈11400变压器油重[kg]2550Page7接线原理图A1.12.11.22.23.13.2a7x74.24.1a85.15.26.16.2x8Xb7Page8•基本结构采用卧式结构，车体地板下吊挂式安装，变压器与高散热能力的冷却装置分离，它们之间用油管连接起来。储油柜安装在冷却柜内，它与变压器通过快速接头用软管连通。除A端子安装在油箱端部外，其余套管都在箱盖上。变压器与2个滤波电抗器共油箱。Page9变压器外形图Page10心式变压器，采用A级绝缘和45#矿物油。•主变压器的设计寿命约为30年。变压器冷却方式，采用强迫导向油循环风冷（ODAF），双冷却回路。变压器油流导向方式见图：3.3技术指标及结构Page11•铁心设计变压器铁心为单相型式，由两个支撑绕组的心柱和两个磁轭组成。铁心采用冷轧晶粒取向变压器用钢片，表面进行高温绝缘涂层处理方式生产。为了尽量减小铁心损耗并维持低噪音级，对叠片采取了精确冲孔和叠压。两个铁心柱用磁轭连接。轭片用非磁性螺栓连接到夹件上。在铁芯两旁设置钢夹板。心柱和钢板用玻璃纤维带绑扎，然后在干燥炉中进行硬化处理。变压器水平布置支撑牢固，从而能承受横向及纵向加速。Page12铁心照片Page13•绕组设计变压器设计为单向双柱式，轴向双分裂结构。变压器低压牵引绕组位于心柱内侧，采用层式线圈结构设计。高压绕组位于位于牵引绕组外侧，设计为饼式绕组。变压器低压辅助绕组位于心柱外侧，采用连续线圈结构设计。所有绕组线圈由换位导线（低压）和扁平矩形铜线（高压）制成。基本材料为高等级电解铜。结构紧凑、机械强度高。Page14Page15•引线设计引线采用压接工艺，采用铜棒和铜绞线连接到套管。支持件采用层压模板，紧固件采用绝缘螺杆和绝缘螺母。Page16•箱体油箱用来承受变压器带电部件的重量、两个电抗器重量以及绝缘液体的重量。变压器油箱安装在机车地板下方。盖板采用螺栓连接到变压器油箱，并采用垫圈紧固。油箱及油箱盖板的材质为钢。Page17Page18•变压器油箱内部组件及附件-1个高压套管，-1个高压绕组接地低压套管-17个低压绕组套管-2个谐振滤波电抗器-4个谐振滤波电抗器套管-符合IEC60296标准，包括含抗氧化剂特殊等级规定的矿物油-6个AOR80蝶阀-2个电阻温度计，每个电阻温度计设有2个Pt100温度传感器，采用插接接头。-2个油流继电器-1个软管连接到冷却塔的快速接头-2个注油阀-1个压力释放阀-2个油泵Page19高压A端子Page20低压出线套管Page21油泵压力释放阀Page22油流继电器Page23Page24蝶阀Page25呼吸器Page263.4保护系统1油温保护系统设有2个PT100温度传感器，分别检测油箱顶部的油温。在油温超过85℃后，牵引逆变器开始线性降低功率；当油温达到90℃时，功率降低到额定功率的70%。在油温超过90℃后，牵引逆变器被锁止。当油温超过95℃时，系统自动分断主断路器。牵引逆变器从油温85℃开始低功率运行，直到油温低于80℃。然后牵引逆变器恢复到正常运行。Page27电阻温度计(PT100)Page28•滤波电抗器主要技术参数型号TXL51型频率[Hz]100额定电流[A]1620电感值[mH]0.27冷却方式OFAF数量2功率持续制冷却介质矿物油（45#变压器油）Page29电抗器Page30序号试验项目型式试验例行试验特殊试验1外观检查○○-2极性试验○○-3绕组电阻测量○○-4变压器比测量○○-5空载电流及空载损耗测量○○-6阻抗电压及负载损耗测量○○-7温升试验○--8正规冷却特性试验--○9绝缘电阻测量○○-Page31序号试验项目型式试验例行试验特殊试验10介质损耗角正切测量○○-11工频耐电压试验○○-12感应耐电压试验○○-13雷击耐电压试验○--14油密试验○○※-15噪音测量--○16重量测量○○-※○表示应实行的项目。※例行试验应适用于每件产品。※型式试验和特殊试验仅适用于首批第一台产品。Page32主变压器维护说明•油位检查•在初期阶段，应通过副油箱的玻璃观测管检查变压器油位，检查周期为每两个月一次。其后，根据经验，检查周期可延长，通常该周期延长到六个月。由操作人员进行仔细检查。如果在检查中发现变压器大量损失油，那么不能操作变压器。•如果变压器没有消耗任何油液体，但是检查到油损失，那么必然是密封件漏油或者变压器油箱有一定的损坏。必须查明漏油原因（法兰、油泵或者冷却器连接件）并进行维修。必须重新加满损耗的变压器油，冷却系统不能有空气存在。Page33•定期检查呼吸器硅胶：如果多半已经变色，则须更换硅胶。或者在100～110℃烘干4小时后重复使用。•油泵检查：油泵轴承连续运行时间为5年约40000小时。如果发现油泵噪声和振动过大，必须更换轴承。•接地检查：检查主变压器的接地情况。•渗漏检查：检查箱沿、蝶阀、出线装置、油流继电器、电阻温度计、注油阀、油样活门、波纹管、快速接头等是否有渗漏油现象。Page34•电阻温度计检查：变压器箱盖上装有2个电阻温度计，装在温度计袋内，所有温度计袋内必须总是充满2/3变压器油。温度计接线必须正确、可靠。•蝶阀检查：变压器在油泵入口、出口，变压器进油口处装有蝶阀，必须注意蝶阀手柄开关位置，变压器运行时蝶阀必须是打开的。•密封部位检查：必须检查变压器各密封部位，如有漏油，必须及时更换密封件。•清洗：如果高低压瓷瓶表面很脏，必须进行清洗，然后涂上硅油脂。•主变压器及附件的电气连接与工作情况：检查出线装置、油流继电器、电阻温度计、压力释放阀等接线是否良好，各部件是否能正常工作。•直流电阻的情况：测量主变压器各绕组和电抗器绕组的直流电阻•绝缘情况：测量主变压器各绕组和电抗器绕组、平波电抗器绕组的绝缘电阻。•主变压器解体前的检查：解体前对变压器做绝缘电阻、直流电阻测量、油化验和对故障情况进行检查记录等工作。Page35Page36•变压器油：如果需要补油，必须补相同牌号的变压器油，不能与其他牌号的油混和。定期对变压器油进行化验。建议每2年一次。变压器油的颜色外观呈深色或黑色的程度表示变压器油的老化程度。•运行中油标准变压器油化验至少包括下列属性：1）纯度2）酸值3）碱值4）击穿电压5）质损耗因数测试变压器油的击穿电压，击穿电压允许值运行变压器油30kV酸值：0.5mgKOH/g碱值：1.25mgKOH/g若超过，建议换油。介质损耗因数(90℃)：0.1，若超过0.5，与厂方联系。Page37•排空当变压器出于整备状态，冷却器和副油箱注满变压器油时，完全排空布荷继电器。打开排空阀，通过观测玻璃观察继电器室的变压器油位上升，当变压器油开始释放时，关闭塞门。Page38部件检修序号故障现象/信息直接原因处理方法/测量/测试1温度计；无指示或指示错误，机械故障等电阻温度计故障更换有故障电阻温度计2油泵不规则运行、运行噪音、轴承故障、绕组故障、阻塞、漏油等油泵故障更换有故障油泵3压力释放阀无信号或信号错误，机械故障、不动作压力释放阀故障更换压力释放阀4油流继电器无信号或信号错误，机械故障、不动作油流继电器故障更换油流继电器5变压器烧损短路、过压等更换有故障变压器Page39•内部故障及原因电气原因：短路过压电压波动较大频率波动较大谐波波动较大直流电压太高-部件冷却回路故障：冷却器或管道阻塞油泵故障冷却器通风机故障变压器油损耗单向法兰片故障单向法兰片闭合机械原因：振动外部物质侵入Page40•外部征兆。•-变压器油箱变形。•-变压器油箱、管道或冷却器漏油。•-布荷继电器内有气体。•-变压器油中有污物放油：用带有专用放油工具的软管将放油阀连接至储油桶内，将储油桶置于低于放油阀高度的位置，旋开放油阀并完全泄放变压器油。拆卸变压器出线装置与连接的母线上的螺栓。拆除电阻温度计、油流继电器、压力释放阀的连线。拆除变压器油箱与车体连接的油管路、接地线、快速接头、A端子连线。拆除油箱安装座与车体之间的安装螺栓。将变压器从车下运出，吊到预定位置。拆卸变压器的出线装置、电阻温度计、油流继电器、压力释放阀。拆卸变压器油箱与箱盖的螺栓以及箱盖中间的拉杆螺母，卸去箱盖并吊到指定位置。拆卸铁心夹件与油箱之间的安装螺栓以及油箱之间的接地线。拆除电抗器与油箱之间的安装螺栓及接地线。将变压器器身和电抗器吊到预定的存放位置。Page41主变压器的拆卸解体：将油箱内底部出油口处的密封圈拿出。更换所有密封件。检查表面绝缘纸有无破损，颜色和韧性如何，用手按是否有弹性；检查绝缘包扎是否完好；检查的压板是否松动，线圈座是否被压破，导线是否变形。检查装置是否牢靠，接地线有无断裂现象。检查线圈、引线等部位是否有放电痕迹和烧损情况。检查引线的支持件和铜排的安装是否良好，紧固件是否松动。检查绕组老化程度。绝缘胶带是否有韧性、弹性，是否已脆化，用手按是否出现裂纹；各种绝缘材料外观颜色是否变深，纸制绝缘材料是否由浅黄色变成深褐色；绝缘纸板和底部垫块是否有油泥和爬电痕迹。检查主变压器25kV套管是否清洁，是否有裂损、缺边及放电痕迹等。变压器安装座进行探伤。所有检修完成后，对变压器、电抗器器身进行干燥处理。在空气中停留时间超过下述规定时应进行烘干处理：干燥天气（即空气的相对湿度不超过65%）-16小时潮湿天气（即空气的相对湿度不超过75%）-12小时空气的相对湿度达到或超过75%时，吊盖检查后应烘干。Page42Page431、油泵拆卸a)关闭油泵，确保不带电。b)打开端子盒，断开电缆。拆下电缆。c)关闭油泵前后的蝶阀。打开油泵上方联管放气塞。准备接油盆，以防止油流到外面。d)卸下油泵的安装螺栓和油泵进、出油口的蝶阀侧法兰的螺栓。e)轻轻晃动油泵，将油泵内的油倒出。当油流完以后，更换油泵。这时应更换新的密封垫。拆下油泵，并更换。注意：确保新油泵中正确的油流方向，确保新油泵的正确旋转方向。Page44a)准备一个油盆，放在油管下方。b)在更换油流继电器之前，务必先关闭油流继电器前、后的蝶阀，蝶阀为铸铝结构，蝶阀的开关键具有防松功能，并可指示“开”和“关”的方向。转动蝶阀的开关键并指示在“关”的位置。并确认蝶阀处于关闭状态。c)用干净棉布擦拭油流继电器以及安装联管周围污垢。用螺丝刀打开接线盒，拆开油流继电器的接线。d)用扳手慢慢拆开油流继电器在油管上的安装螺栓，让联管内变压器油徐徐流下。待不再有油流下时，拆除原油流继电器，安装合格的油流继电器,注意把表面擦拭干净。2、油流继电器拆卸Page45a)从端子盒取下插头。b)从温度计槽取出电阻温度计。c)验证温度计槽内充满其容量2/3的变压器油。d)将新电阻温度计用螺栓拧到温度计槽中。e)连接插头。f)将盖板用螺栓拧到电阻