HXD1D型機車牽引變壓器布赫繼電器故障原因分析和對策

孫沐陽

【摘 要】牽引變壓器布赫繼電器又稱瓦斯繼電器，是一種氣體繼電器。HXD1D型機車牽引變壓器上配置的布赫繼電器安裝在牽引變壓器的冷卻循環(huán)系統(tǒng)中，位于牽引變壓器到儲油柜的連接管路上。運行期間，出現(xiàn)了布赫繼電器報警的問題，通過對布赫繼電器的構(gòu)造及報警原理的分析，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，得到了初步的報警原因論證，以及可行性的解決方案。

窗體頂端

【Abstract】Traction transformer Buchholz relay is also known as gas relay， it is a kind of gas relay. The Buchholz relay arranged on the traction transformer of type HXD1D locomotive is installed in the cooling circulation system of the traction transformer， and it is located on the connecting line of the traction transformer to the oil conservator. During the operation， there appeared the problem of Buchholz relay warning. Through the analysis of the structure and alarm principle of Buchholz relay， and combined with the actual situation of the scene， the preliminary demonstration of the cause of the alarm and the feasibility of the solution are obtained.

【關(guān)鍵詞】HXD1D；布赫繼電器；報警；原因分析；措施

【Keywords】HXD1D； Buchholz relay； alarm； cause analysis； measures

【中圖分類號】U264.36；U269.6 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0053-02

1 引言

HXD1D型電力機車由中車株洲電力機車有限公司研發(fā)制造，2014年6月份開始在我段逐步配屬HXD1D型電力機車，至目前共計配屬HXD1D電力機車共計72臺，在三年多的運用檢修中，布赫繼電器報警時有發(fā)生，影響了機車運用率和鐵路運行秩序。本文介紹了HXD1D機車布赫繼電器結(jié)構(gòu)、報警原理，并對報警原因進行了論證分析，同時提出了改進措施和建議。

2 我段HXD1D型機車布赫繼電器動作發(fā)生情況

梳理2016年1月至2107年2月我段配屬的HXD1D型電力機車布赫繼電器的碎修故障預(yù)報，共涉及9臺車，12件次預(yù)報，其中警告預(yù)報4件次，報警預(yù)報8件次。通過梳理12件次故障預(yù)報的各類數(shù)據(jù)，根據(jù)機車運行時間、LKJ及6A視頻，分析發(fā)現(xiàn)其中5件預(yù)報為HXD1D型機車在外段庫內(nèi)時，人為試驗所致。其余的7件故障預(yù)報為布赫繼電器動作導(dǎo)致警告或報警，均更換了布赫繼電器或牽引變壓器后良好。

3 布赫繼電器的構(gòu)造及作用原理

3.1 布赫繼電器的構(gòu)造

在通常工作狀態(tài)下，布赫繼電器內(nèi)部充滿了絕緣油，由于浮力的作用，浮子處在最高位置。布赫繼電器對HXD1D型機車牽引變壓器內(nèi)部絕緣油的流失、內(nèi)部繞組絕緣擊穿、鐵芯和繞組發(fā)熱和放電等故障產(chǎn)生的氣體及牽引變壓器內(nèi)部瞬時故障產(chǎn)生的過高涌流都能做出及時反應(yīng)，以警告或報警的方式予以提醒。

3.2 布赫繼電器工作原理

①氣體積累導(dǎo)致布赫繼電器動作。主要原因是牽引變壓器內(nèi)部有不明氣體，氣體可能是空氣，也可能由于牽引變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體（如乙炔等烴類氣體）。由于絕緣油中的氣體上升，擠壓絕緣油，造成絕緣油上浮子的運動，啟動警告開關(guān)。②牽引變壓器滲漏造成絕緣油流失導(dǎo)致布赫繼電器動作。牽引變壓器內(nèi)絕緣油發(fā)生流失，絕緣油水平面持續(xù)下降，通過浮子的運動，帶動開關(guān)元件，發(fā)出報警信號，機車跳主斷保護。③壓力波流沖擊導(dǎo)致布赫繼電器動作。當(dāng)牽引變壓器內(nèi)部發(fā)生瞬時或突發(fā)性故障（如電弧發(fā)電）時，由于巨大的能量使附近大量的絕緣油裂解，瞬時產(chǎn)生大量的氣體，來不及溶解與擴散，產(chǎn)生了向儲油柜方向運動的壓力波流，觸發(fā)開關(guān)動作，直接報警。

3.3 布赫繼電器動作原理

布赫繼電器警告、報警觸點電路原理圖（見圖1）

布赫繼電器有兩對報警觸點：①警告（WARNING）：DXM35輸入信號E37-01無布赫繼電器警告（低電平報警）；②報警（ALARM）：DXM35輸入信號E37-02無布赫繼電器報警（低電平報警）。

當(dāng)布赫繼電器持續(xù)動作，布赫繼電器下浮子隨著絕緣油液面的下降也慢慢下降，此時機車會持續(xù)布赫繼電器警告。當(dāng)絕緣油液面下降到布赫繼電器報警整定值位置時，與下浮子相連的永久磁鐵立即使兩組干簧管觸點斷開，即12-13常閉觸點斷開，8-9常閉觸點斷開。由于布赫繼電器的12-13常閉觸點串接于主斷硬件回路，一旦布赫繼電器持續(xù)動作，且達到報警時，主斷硬件回路斷開。在12-13常閉觸點斷開的同時，8-9常閉觸點也斷開，送往DXM35的高電平變?yōu)榈碗娖叫盘枺摰碗娖叫盘柾ㄟ^DXM35向機車CCU發(fā)出布赫繼電器報警提示，同時微機屏顯示相關(guān)報警信息，延時2秒后，機車跳主斷保護，如果布赫繼電器報警出現(xiàn)2次，主斷將被鎖定。

4 布赫繼電器故障動作原因分析

4.1 機車牽引變壓器內(nèi)部發(fā)生瞬時或突發(fā)性故障

由于故障產(chǎn)生的巨大能量使得附近大量的油裂解，產(chǎn)生大量的氣體，來不及溶解與擴散，涌入機車布赫繼電器內(nèi)，超過擋板流速整定值而報警。

4.2 布赫繼電器內(nèi)部有非故障特征組分的自由氣體

這些自由氣體主要是氮氣、氧氣、氫氣、少量烴類等氣體，原因為牽引變壓器長時間做功，絕緣油中含氣量達到飽和狀態(tài)，因油溫升高，受熱分解或壓力的改變而釋放氣體進入布赫繼電器的頂部，迫使布赫繼電器內(nèi)部油位下降，使得布赫繼電器動作。

4.3 牽引變壓器某處漏氣形成負壓

該負壓由油流流動時所產(chǎn)生，使其存在一定壓力差?？赡苁抢鋮s系統(tǒng)密封不嚴造成牽引變壓器內(nèi)部進入空氣，也可能是潛油泵密封不良進入空氣，空氣在牽引變壓器內(nèi)部長時間循環(huán)后，最終聚集在布赫繼電器內(nèi)部，引起布赫繼電器動作。

4.4 HXD1D型機車潛油泵本身故障或缺陷

如潛油泵長時間缺相運行、接線不當(dāng)導(dǎo)致潛油泵反轉(zhuǎn)或燒損都會產(chǎn)生可燃性氣體，造成布赫繼電器動作。

4.5 牽引變壓器及布赫繼電器本身振動較大

主要原因是機車，速度控制不當(dāng)產(chǎn)生過度沖擊；導(dǎo)致絕緣油內(nèi)部壓力波流過大，流量激增，使得布赫繼電器產(chǎn)生流量報警誤動作。

5 相關(guān)措施及進一步建議

5.1 防止空氣進入牽引變油箱內(nèi)

HXD1D型機車牽引變壓器真空濾油、注油、檢修或更換相關(guān)部件時，應(yīng)防止大量空氣進入牽引變壓器油箱內(nèi)。在相關(guān)工作結(jié)束后，進行高壓試驗，循環(huán)油泵后對布赫繼電器進行排氣，盡量將剩余空氣全部排盡。

5.2 保證布赫繼電器質(zhì)量良好

HXD1D型機車C4、C5修時，結(jié)合牽引變壓器真空濾油的契機，將布赫繼電器下車進行校驗，避免由于布赫繼電器本身質(zhì)量問題產(chǎn)生警告、報警誤動作。

5.3 平穩(wěn)操縱機車

乘務(wù)員操縱機車時，盡可能減少列車發(fā)生較大的慣性沖擊，防止布赫繼電器因振動較大產(chǎn)生報警誤動作。

5.4 加強牽引變相關(guān)部件檢查

結(jié)合機車出入庫及修程，重點檢查絕緣油的油位是否符合標準，檢查牽引變壓器的冷卻循環(huán)系統(tǒng)及合口是否有漏、滲痕跡、潛油泵的對地絕緣及密封是否良好等。

5.5 做好布赫繼電器的排氣工作

進入修程，重點做好HXD1D型機車布赫繼電器的排氣工作，特別是機車高壓試驗后也應(yīng)落實排氣作業(yè)。

5.6 建議對氣體成分進行分析

建議添加設(shè)備對布赫繼電器的氣體也進行色譜分析，通過氣體含量與絕緣油中的實測值進行比較，能更好地確定牽引變壓器內(nèi)部是否存在故障。

【參考文獻】

【1】何成才.電力機車牽引變壓器油箱體裂紋故障的分析及處理[J]. 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009（01）：18-19.