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hxd3b机车牵引变压器虚假过失分析

1虚假复杂性故障

2011年1月20日至5月22日，石家庄能源机械厂生产32辆hxd3b车辆，8辆hxd3b车辆发生了虚假故障（如表1所示），这对列车的正常运行和机车的使用产生了重大影响。

之所以把表1中的变压器过热故障称为虚假过热故障,是因为这类故障与平常所说的变压器过热(油温高)在故障现象上有很大不同。为了能准确判断牵引变压器过热故障是真实过热还是虚假过热,必须要了解清楚两者之间的区别。

2干预变量的真负和假负

2.1故障现象及分析

2011年5月6日,石家庄机务段HXD3B139机车在运行途中出现变压器过热故障,造成牵引封锁、主断路器断开。机车回段后,立即上车检查,发现变压器顶层油温、变压器出口1油温、变压器出口2油温分别为82℃、79℃、80℃,变流器1、2、3的冷却液温度分别为54℃、57℃、57℃,辅助变压器1、2、3的温度分别为92℃、59℃、92℃。查询故障记录,其中多次记录变流器冷却液温度高、变流器隔离、牵引电机隔离、牵引变压器过热、辅助变压器温度报警等信息。用手触摸车下变压器油管,感觉非常烫手,测量冷却塔1的风速为3.0~5.4m/s,冷却塔2的风速为0.2~4.0m/s。拆下通风滤网发现滤网上均有一层毛毯状柳(杨)絮。更换滤网后,测量冷却塔1的风速为11.0~14.2m/s,冷却塔2的风速为9.2~12.6m/s。开冷却塔风机通风冷却一段时间,变压器油温很快下降,变流器冷却液温度及辅助变压器温度也降低到常态。

从上例可以看出,牵引变压器真实过热故障是因机车车顶进气间的通风过滤网灰尘多、冷却风量不足而引起的。变压器过热故障发生的同时,一般伴随着辅助变压器过热、变流器冷却液温度高、变流器隔离等故障的发生,故障时的变压器油温、辅助变压器温度、变流器冷却液温度往往都比较高,超出正常值。机车在运行过程中如果因牵引变压器真实过热造成主断路器跳开后,往往需要停车冷却较长一段时间,才能合上主断路器。机车回段检查时,手触变压器油管会感觉烫手,测量冷却塔风速会远低于技术要求规定值。

2.2变压器感染故障

2011年4月28日,HXD3B143机车途中发生一次牵引变压器过热故障,机车回段检查时,变压器顶层油温、变压器出口2油温分别为36℃、32℃,而变压器出口1油温在72~84℃之间来回变化,更换出口1油温传感器仍无效。而后把出口1温度传感器的325#线甩掉,变压器出口1油温变为33℃。5月9日,HXD3B143机车在途中又发生一次牵引变压器过热故障,机车回段时变压器顶层油温、变压器出口1油温、变压器出口2油温分别为55℃、71℃、50℃。检查变压器油管温度正常,测量冷却塔风速也符合要求。当用手振动模拟量输入输出模块33A、34A的X4插头时,变压器出口1油温在几秒钟内上升到107℃,再次振动时,温度又降到50℃。

牵引变压器虚假过热故障的主要表现可以总结为:机车在牵引运行或停车过程中往往因变压器某一点油温值突然超过临界值造成牵引封锁或主断路器跳开,微机显示屏提示“变压器[TM1]过热”。变压器过热故障发生的同时,一般不会伴随辅助变压器过热、变流器冷却液温度高、变流器隔离等故障的发生。发生这类故障的机车,变压器油温一般都能在短时间内恢复正常,主断路器断开后不久就能合上。故障发生时,用手接触变压器油管不会感觉烫手,测量冷却塔风速也符合要求,变压器油温传感器工作正常,而变压器顶层油温、变压器出口1油温、变压器出口2油温这3个点的油温数值往往有一点过高,与另外两点的油温值相差过大,最少高10℃。在处理此类故障过程中发现,在振动或拍动这些机车TDMS柜内的模拟量输入输出模块33A、34A的X4插头时,这3个点中某一点的油温值往往会急速上升或下降,此时如果甩掉温度异常的油温传感器的一根接线,该点的温度值就能迅速下降到正常水平(三点的温差最大不大于8℃)。此类变压器过热故障不是变压器油温真的高,所以称此类故障为牵引变压器虚假过热故障。

3运行变量错误故障分析

要对牵引变压器虚假过热故障的原因进行分析,首先要了解HXD3B机车牵引变压器油温检测、保护的基本原理以及机车的布线方式。

3.1变压器顶油循环油路出口温度

HXD3B机车的牵引变压器设置3个PT100温度传感器(ST1、ST2、ST3),分别安装在变压器箱盖和2个出油管上,检测变压器顶层和2个油循环支路出口油温,依次被定义为变压器顶层油温、变压器出口1油温、变压器出口2油温。HXD3B机车变压器油温检测电路具有冗余设计,这3个PT100温度传感器实际均由2个温度传感器构成,一个与微机柜模拟量输入