集宁机务段呼南整备车间 内蒙古呼和浩特市 010010
摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，铁路工程建设越来越多。随着国内列车多次大提速、单列机车持续地增大了牵引吨位，对车辆以及机车的装备维护及检修都提出了更为严格的要求。笔者重点研究了对电力机车中的主变压器故障进行诊断的相关技术，希望能够更好地增强机车的保障与检修水平，改进相关的诊断理论和技术，更好地提升电力机车在运行过程中的可靠性及安全性。
关键词：SS4G机车；保护电路；电阻过热；原因分析；改进措施
引言
电力机车主变压器将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。存在于主变压器中的冷却油为普通矿物油，变压器油采用氮气密封保护，使油不与外界环境相通，防止其劣化。
1电力机车主变压器简述
和谐三系列电力机车上装载的主变压器相对于常见的开放式变压器而言有所不同，这是一种全密封性的变压器。而开放式变压器内部的储油柜和油枕被新的设计取代，即以油箱和氮气室作为连接。这种形式下必须将变压器内的油和空气进行隔离处理，这是为了防止变压器油吸收空气中的水分，失去绝缘性，缩短自身的使用周期。所以对变压器的密封性提出了很高的要求，并且全密封结构的变压器能够避免变压器频繁换油，这实际上是避免了对其进行维护，使用全密封设计的另一个原因是变压器油的注入方式采用的是真空注入的。
2变压器在使用过程中产生的各类问题的原因
1）连接管路的法兰盘中的密封胶垫被过度挤压，发生损坏。2）管路在焊接过程中有漏点。基于此，对渗油问题可以采取以下措施：1）针对法兰盘位置处的渗油，可以重新紧固法兰紧固件，擦干净渗油，如果检查的时候仍然发生渗油现象，则要排出变压器管路内部的油，将渗漏段管路换上新的密封垫再进行紧固，利用真空抽注的方法将变压油注入到管路中即可。2）焊接处漏点产生渗油，要先将管路内部的变压油排出，渗漏处的管路卸下后进行补焊并重新装配，将渗漏段管路换上新的密封垫再进行紧固，利用真空抽注的方法将变压油注入到管路中即可。
3电力机车主变压器次边保护电路电阻过热故障及改进设计
3.1过电压吸收电阻原理与作用
过电压吸收电阻与吸收电容串联后组成阻容保护电路，分别并联在主变压器4个牵引绕组上，用以限制或吸收大气过电压、电网变化过电压、操作过电压、整流器换向过电压等。它是利用电容能够吸收能量、电容两端电压不能突变以及电阻能够消耗能量的特性进行工作的，SS4G型机车主变压器四个牵引绕组过电压吸收电阻（73R、74R、83R、84R）采用RXG800A，6.2Ω，800W两根电阻并联的形式分别安装于开关柜后。
3.2基于振动信号的机车主变压器故障诊断技术研究
充分地借助振动信号来诊断变压器中的铁芯故障的相关特点，在此基础上建立了以混合粒子群优化算法为基础的小波神经网络训练算法。重点完成了下列活动：（1）从变压器等效电路以及麦克斯韦方程组出发，借助变压器等效电路的相关矩阵方程以及电磁场系统自身的矩阵方程组，将变压器电磁场自身的藕合方程组推导出来。（2）ANASYS软件被用来针对HXD1C型机车用的相关牵引变压器开展了相应的实体有限元建模，对它在受到电磁力作用时的具体振动状况进行了分析。在调整模型中绕组加载电流的具体数值大小，对处在大小不等的加载电流如何影响绕组的振动信号进行了分析。
（3）借助大小不等的预应力，对各种绕组的预紧力的具体大小情况进行模拟，分析了绕组振动信号在受到各种预紧力作用下的变化，提出绕组中的轴向预紧力及其在受到一定电磁力的具体影响下，所形成的轴向振动100Hz加速度能量之间存在的二次映射关系比较良好。所以，在对变压器绕组轴向100Hz振动加速度能量能进行检测的过程中，能够更好地诊断以及监测变压器绕组的实际预紧力的大小。（4）设计了一种小波神经网络训练算法，它以混合粒子群优化算法为基础，在诊断电力机车中牵引中的相关主变压器方式中的铁芯松动的相关故障的过程中。运用了这种算法训练的相关小波神经网络。从具体实践来看，这种量子计算理论可以进一步提升粒子的计算速度，运用免疫优化理论以及混沌理论，能够在一定程度上强化粒子群自身的全局搜索水平。从MATLAB仿真测试来看，这种算法训练的相关小波神经网络，对以振动信号为基础的电力机车中牵引中的相关主变压器方式中出现的铁芯松动的相关故障诊断进行收敛、诊断精度也会更高。
3.3解决负载电阻过热问题
对SS4G机车局部安装和布线结构检查发现，其安装和布线的不合理是造成散热不良、局部过热和绝缘破坏的主要原因。针对这一情况，采取以下措施能有效解决负载电阻过热问题。1）针对环氧玻璃布板容易烧损的问题，采用瓷绝缘子进行代替，同时在设计时瓷绝缘子支撑增高25mm，可以有效解决因过热导致的环氧玻璃布板烧损问题。2）引出线进行调整，将以往的2.5m2调整为6mm2高压聚稀烃电缆，该改进措施可以有效解决接头与电阻引出铜排接触面小、引发导线和接头发热。3）采用螺栓安装进行固定，在安装铁板上钻孔。改进后的RC电路电阻的散热情况得到了大幅度改善，在近2a的使用过程当中，因电阻过热烧损问题而产生的故障降低了95%，有效提高了设备运行的安全性。
3.4以DGA数据为基础的机车主变压器故障诊断技术研究
首先论述来了DGA技术的相关原理以及既有的多种DGA诊断算法：（1）有机地整合不同的DGA诊断方式，而且密切联系电力机车中的主变压器的相关特点，以DGA技术为基础，全方位地设计了诊断机车主变压故障的方法和基本流程。（2）可以对其进行实例分析，对以DGA技术为基础，全方位地设计了诊断机车主变压故障的方法和基本流程的正确性及有效性进行检验。（3）可以采取相应的自组织RBF神经网络训练算法。这种算法能够充分地借助平均粒距D（t）对粒子的集中程度进行描述，与Gaussian结合起来，随机数根据一定的概率，增加PSO算法内的相关惯性因子W，强化其的全局搜索能力，在此过程中也应该将Gaussian-PSO算法以及FCM算法密切结合起来，运用在选择RBF神经网络隐层的相关节点以及优化网络连接的相关权值的过程中，而且还应该通过葡萄酒、莺尾属植物的相关数据集来验证相关算法。（4）笔者在具体诊断电力机车主变压器DGA故障的相关技术中，运用了自组织RBF神经网络训练算法，已经获得的历史数据集被用来训练UI及测试由这个算法建立而成的RBF神经网络，从相关试验结果来看，在一定程度上表明了这种算法的诊断精度更高，然而需要较长的训练时间。
结语
综上所述，电力机车主变压器次边保护电路电阻过热故障的改进方案，既无需对PFC柜进行大的改造，又能解决RC电路电阻过热烧损的问题，实用性较好。尽管该改造设计增加了部分材料成本费用，但相对比改造前因电阻发热导致的主变压器故障损失来讲，安全经济效益非常明显。
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