CRH3型动车组四级修牵引变压器检修技术浅析.docx

CRH3型动车组四级修牵引变压器检修技术浅析

摘要：随着我国高速铁路行业的快速发展，越来越多的高速动车组逐步充实到铁路运输中，大大缓解了每年春运、暑运及其他运输高峰期间的客运压力。由于长期重载、持续运行使得高速动车组的相关性能逐步下降，对动车组进行必要的检修和维护变得尤为重要。作为动车组的核心大部件的牵引变压器，担负着保证动车组正常持续运行的重要职责，进而，牵引变压器的检修工作，对保证动车组安全、可靠、舒适运行有着重要意义。
关键词：动车组、四级修、牵引变压器、油检验
引言
CRH3型动车组四级检修[1]是动车组运行到240万公里时，对各系统全面分解检修，必要时进行车体的涂装。通过专业化的检修维护，保证和恢复动车组基本性能，确保高速动车组的运行安全和使用寿命，满足铁路运输生产的需要。牵引变压器作为动车组核心大部件，对动车组安全、可靠运行起着决定性作用。通过油检验对变压器运行状态进行预判，对牵引变压器已损坏、老化部位及器件进行检修和更换，最后经牵引变压器出厂试验油和再次油检验判断检修后的电气和机械性能是否达标，确保其稳定运行至下次高级检修修程。
1牵引变压器组成
主变压器是动车组牵引系统的核心部件，通过六个V型衬吊装TC02/TC07车体下，其功能是将电弓从接触网接受的1AC25KV50Hz高压交流电，降为适用于列车系统的电压，为牵引变流器提供稳定、可靠电能。
牵引变压器主要由变压器本体、油泵、冷却单元和膨胀油箱组成，如图1所示。
图1牵引变压器组成示意图
1，变压器本体；2，膨胀油箱（芯式）；3，吸湿器；4，冷却单元；5，油泵；6，温度传感器；7，油流继电器；8，高压端子；9，低压端子；10，高压接地端子；11，油位观察窗；12，风机；
变压器本体内为铁芯和绕组。铁芯的计算和设计与4低压和4高压绕组的特点相符。铁芯由2个轭架和2个柱构成。铁芯为冷轧、角铁制作的铁板，具有耐高温和绝缘表面。为降低损耗和噪音级，铁芯片已进行了充分的堆叠和压制。两个柱通过两个树脂浸渍带压制。绕组为分层型绕组，通过强制冷却以环层方式固定在铁芯上。为防止绝缘材料长期运行后收缩，绕组已被充分烘干。绕组被紧密压实以备在短路时能够支撑轴向力。所有绕组的绝缘，均采用是聚芳基酰胺材料。为防止电容性负载，磁性铁芯要接地。接地带由绝缘铜线构成，连接在铁芯和压挤框架、油箱内侧之间。
变压器油作为冷却介质，通过油泵使其在变压器本体与冷却单元之间强迫循环，通过冷却单元风机进行风冷。
膨胀油箱独立于变压器本体固定在车体的顶部，膨胀油箱和变压器本体通过管路连在一起。膨胀油箱通过吸湿器与外界空气联通，满足运行过程中由于油温的变化导致的油位变化。检修运输时，使用螺钉将膨胀油箱固定在变压器本体油箱盖上。
变压器上采取了多种保护措施，以防变压器过载，包括电气差动保护、变压器油流量监测和冷却管路温度监测。
2牵引变压器检修流程
牵引变压器四级修检修流程如图所示：
图2牵引变压器四级检修流程图
（1）入场状态检查
铭牌序列号检查，膨胀油箱和吸湿器检查，高压、低压及零相端子检查，温度传感器、油流继电器、油泵检查，油箱尺寸检查。
（2）冷却单元、油泵和联管组装
更换油泵与法兰之间的密封垫圈、长联管与油箱下部管路法兰之间的密封垫圈，连接长、短联管与冷却单元散热器进、出口蝶阀，调整并测量冷却单元安装尺寸，预紧螺栓，并施加扭矩。
（3）真空注油
将牵引变压器推入真空罐，将辅助储油柜和主变压器连接，启动真空机组，对真空注油室抽真空，真空注油室内真空度达到工艺要求后，启动真空滤油机，将绝缘油注入变压器。
（4）压力检漏
主变压器压力检漏：将膨胀油箱与主变压器断开，连接辅助储油柜，将辅助储油柜升高至距离主变压器箱底4米的高度，保持12小时以上。用手触摸检查主变压器所有的密封面和油路连接处。
膨胀油箱压力检漏：将吸湿器从膨胀油箱上拆除，安装压力检漏工装，向膨胀油箱充干燥空气至0.03MPa，保持压力12小时，气压下降不超过30%。
3牵引变压器油检验
牵引变压器油检验包含：酸值试验、介电强度试验、介质损耗试验、微水试验和气相色谱分析试验。
（1）酸值试验
酸值表示绝缘油中含有酸性物质的数量，代表绝缘油中有机酸的含量，是判断绝缘油油质老化程度的一种标志，是判断绝缘油能都继续使用的重要指标。标准值：≤0.1mgKOH/g。（入厂检/过滤后）
（2）介电强度试验
介电强度并不是用来评定绝缘油质量的标准，而是一项常规试验。它是用来阐明绝缘油被水和其他悬浮物质物理污染的程度，以及打算注入设备前进行干燥和过滤是否适宜。标准值：U≥30kV（入厂检）/40kV（过滤后）。
（3）介质损耗试验
介质损耗是绝缘液体的固有质量和污染程度的重要指标。介质损耗可用于解释所要求的介电特性发生偏离的原因，也可解释其对于使用该液体的设备所产生的潜在影响。标准值：tgδ≤4%。
（4）微水试验
通过化学反应，通过测量电解消耗电量，计算得到变压器绝缘油中的水分含量。标准值：含水量≤35ppm（入厂检）/15ppm（过滤后）。
（5）气相色谱分析试验
通过对溶解气体中氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）气体含量分析，判定变压器内部可能存在的故障，不同故障类型产生的气体如表1所示。标准值：氢气（H2）<150ppm，乙炔（C2H2）<5ppm，总烃含量<150ppm。
表1不同故障类型产生的气体[2]
4牵引变压器电气试验
牵引变压器四级修电气试验包含：变比极性试验、绝缘试验和直流电阻试验。
（1）变比极性试验
检查绕组匝数是否正确，检查分接开关状况，检查绕组有无层、匝间金属性短路等现象。通过极性试验判断线圈绕向是否正确。
（2）绝缘试验
绝缘试验是一项常规试验，绝缘电阻等于直流电压与泄漏电流之比。泄漏电流取决于绝缘材料的状况，介质受潮、表面脏污或局部有缺陷导致泄漏电流显著增加。
（3）直流电阻试验
检查绕组焊接质量、分接开关接触状态、绕组或引出线有无折断短路的现象。
结束语
本文以CRH3型动车组牵引变压器四级修为分析对象，对牵引变压器四级检修流程、绝缘油检验和电气试验等技术要点进行了详细介绍，综合多年的检修检验，能够保证动车组四级检修后牵引变压器安全、可靠运行，有效地降低了运用中的故障率，提高了运用维护水平。
参考文献：
[1]和谐3C/380B（L）/380BG/380CL型动车组四级检修规程.中国铁路总公司，2017.
[2]GBT7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].
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