电力机车主变压器故障诊断
摘要：电力机车主变压器作为电力机车的核心部件，承担着保证机车正常连
续运行的重要责任，电力机车主变压器的故障与否已成为决定客货运输顺利高效
的重要因素之一。

关键词：电力机车；主变压器；故障；诊断；处理
电力机车主变压器运行中会受各种因素影响，需结合数字化、智能化、网络
化发展趋势，基于电力机车主变压器结构分析及系统定位，对各种信息和数据及时、准确、全面分析及判断，在有效确定电力机车主变压器故障类型及位置前提下，提供维修保养对策及方法,保证主变压器正常运行，实现电力机车设计指标
及工作目标，更好地满足当前铁路大提速及大发展的实际要求与需要。

一、机车主变压器特点
电力机车主变压器为适应其特殊应用条件，其在变压器铁芯结构、绕组分布、绕组匝数、铁芯最大磁密度等设计时都与一般电力变压器有很大不同，因此其在
正常、故障状态所表现出来的表征也不同。

1、电力机车主变压器是单相多绕组变压器，而一般电力变压器多为三相变
压器。

2、电力机车在运行中必然受机械冲击和连续而强烈地机械振动，因而电力
机车主变压器除受变压器本身电磁作用力外，还受机车运行机械冲击。

3、电力机车主变压器以四相限变流器或整流器作为负载，其正常工作时电
流具有较大高次谐波分量。

因此为降低铁芯损耗，其铁芯设计时采用的最大磁密
度比一般电力变压器值要低一些。

4、电力机车主变压器通风散热条件有限。

我国电力机车用主变压器经历了
从车内立式安装到车下安装的过程，但不论哪种安装形式，其始终处于室外、灰
尘严重环境中运行，使机车主变压器通风冷却装置易处于环境温度高、散热片被灰尘覆盖等影响通风散热条件下运行。

因此，电力机车主变压器的工作条件、机械结构等都与普通电力变压器截然不同。

虽然机车主变压器及电力变压器是一种电压等级变换装置，具有相同工作原理，但电力变压器研究成果并不能直接应用于机车主变压器。

二、电力机车主变压器运行中常见故障分类
1、根据故障位置分类。

①故障发生在变压器外部。

油箱故障是由于焊接时质量不达标，密封填圈差；电压分接开关传动装置故障是由于机械操作和控制部分的问题；冷却装置故障是由于风扇、控制设备和输油泵等出现问题；附件故障是由于绝缘套管、油位计、温度计和各种继电器等的问题。

②变压器内部故障。

绕组问题是因绝缘层被破坏，导致断线和变形；铁芯问题是叠片间的绝缘效果和接地效果不够好，当铁芯两点或多点接地时，铁芯螺栓绝缘被击穿。

实际上，内部装配配金具存在的问题是控制中因电压分节开关不到位，引线绝缘相对薄弱，绝缘油老化。

2、根据故障性质分类。

变压器内部故障包括过热、渗油等。

加速变压器不能继续使用的根本原因是绝缘老化，致使变压器逐渐失去了原有的机械、绝缘性能，易出现局部放电，使绝缘工频、冲击击穿强度处于下降状态，也使变压器使用寿命逐渐缩短。

三、电力机车主变压器过热问题诊断与处理
1、诊断。

电力机车主变压器过热一般来源于：①电力机车主变压器冷却系统故障。

系统中的通风机运转不良，不能吸收足够的风量作为冷却剂，导致电力机车主变压器过热。

冷却系统中散热器工作状态不稳定，尤其是散热片堵塞、过滤网污损等问题会降低冷却系统工作效率，不能有效发挥散热效果，而且会因代偿性能的过度消耗而产生新热源积累，从而导致电力机车主变压器过热故障。

②电力机车主变压器冷却系统维护不全引起的故障。

一些企业在日常维护保养中未做好开盖检查、叶片清洗、滤网更换、标准化清洁等相关操作，导致冷却系统杂
物堵塞、通风不良等，随着时间的推移，电力机车主变压器的冷却系统出现过热
问题。

2、处理。

先判断冷却系统的故障类型，检查冷却塔、通风机和电机的工作
状态，特别是系统中的接地电阻阻值，以避免因短路、断路和三相不平衡引起的
机械性故障。

必须更换有问题的设备，以保证电力机车主变压器在短时间内解决
问题，为电力机车主变压器高效率、高安全运行奠定基础。

应通过声音和温度判
断来确定冷却系统工作状态，尤其是区分异常声音、振动与温度的能力，快速识
别叶片卡顿、运行啸声和轴承故障等常见问题，丰富维护经验及保养技能。

根据
电力机车主变压器技术规范及实际运行情况，对冷却系统进行保养，对散热器表
面进行开盖检查，保持风道的畅通，及时更换散热滤网，定期清理系统堵塞物，
确保电力机车车主变压器通风良好。

四、电力机车主变压器信号传输问题诊断及处理
1、诊断。

电力机车主变压器信号传输系统由数据采集器、传感器、检测回
路等器件及网络组成，信号传输问题主要表现为采集器故障、传感器失灵和高回
路电阻，也可分为感应故障及模块连接故障。

作为电力机车主变压器信号传输起
始点，传感器过热误报和电阻异常等是常见的故障类型。

其原因主要受信号传输、接地质量和接触牢固度的影响。

加强对电力机车主变压器传感器的检测，能有效
防止信号传输问题。

对于电力机车主变压器信号传输骨干网而言，模块间连接不
良是导致传输故障的主要因素，由于各功能模块在设计技术、功能区域、适应范
围等的差异，在形成信号模块体系中存在连接、性能不兼容与不匹配，导致信号
传输中模块间紧固、连接问题。

2、处理。

要采取从整体到部分、从外到内的原则，明确信号传输问题的表
象及实质，提出有针对性的解决方案，在最短时间内排除信号传输故障。

应整体
断电，并使用高精度自动万用表或欧姆表检测信号网络系统的电阻值，以确定信
号传输问题的范围，明确数据和信号间偏差的原因，并有效提高信号传输问题的
处理效率。

应检查并检测故障部位，以获得故障组件及零部件的电阻值，应通过
开箱检查及端子测量相结合的方式检查功能部件的运行状态与连接情况，对接触
不良、紧固不良、损坏的线路应重新紧固或更换，并应重新检查电信号及电阻值，
以稳定信号传输质量。

若传感器及回路有故障，必须更换。

更换时，注意更换部
件及电线的技术参数和运行要求，尽量使用统一的标准零部件，并反复检验核心
数值，确保零部件及网络符合电力机车主变压器信号传输要求及规范。

五、电力机车主变压器渗油问题诊断及处理
1、诊断。

电力机车主变压器渗油问题发生在运维过程中，特别是在长时间、大负荷工作后，常发生漏油现象。

漏油原因为：①电力机车主变压器管路系统连
接存在问题，尤其是法兰盘及管路紧固中，密封胶垫密封不严，连接件间过度挤压，在长时间、大负荷工作状态下，易出现薄弱部位，导致油品渗漏。

②电力机
车主变压器管路在焊接中存在砂眼和裂缝等,运行中因油压高、腐蚀性物质腐蚀
等原因，导致薄弱部位的恶化现象，最终在电力机车主变压器管路上形成漏点，
造成渗油问题。

③由于振动及应力产生的物理性疲劳，电力机车主变压器管道在
拐角和变径等关键部位出现金属疲劳及材料老化，高压与长期运行后出现破损及
开裂,导致主变压器渗油。

2、处理。

应本着及时发现、迅速处理原则，妥善处理，避免因漏油导致电
力机车主变压器运行不稳定，延长电力机车主变压器使用寿命。

针对电力机车主
变压器连接环节的渗油问题，采用检视方法确定渗油位置及性质，紧固法兰件和
密封胶垫,若紧固后仍存在渗油现象，应将电力机车主变压器的油排出，然后更
换密封垫、法兰盘和连接器件，拧紧密封件，最后将油注入电力机车主变压器内部。

对于电力机车主变压器焊接部位存在的焊接缺陷，应先将电力机车主变压器
的油排出，通过检视仪器检查确定焊接薄弱部位，拆卸后补焊或加强处理，做好
相应紧固及密封后重新注入变压器油，并在加压和加温基础上确定薄弱部位状况，有效解决焊接薄弱部位的渗油问题。

参考文献：
[1]呼明.电力机车主变压器的故障诊断及分析处理[J].山东工业技
术,2016(02)．
[2]冯立国.电力机车主变压器故障诊断[J].黑龙江科学，2021(06).。