浅析和谐1型机车变压器A端子故障

【摘 要】变压器A端子作为将电能引入机车的重要构成部分，在大功率交流机车中已经广泛的应用，其可靠性直接影响到机车正常的运行。本文对A端子结构、参数、安装要求进行了介绍，并对和谐型机车在运用过程出现的变压器A端子故障进行统计，根据故障现象分析了其故障原因。

【关键词】A端子；统计；故障；原因

Analysis the fault of HXD1 locomotive

transformer’s A terminal

LIHui

（Maintenance services branch，CSR，Zhuzhou Electric Locomotive Co.，Ltd， Hunan Zhuzhou 412001， China）

Abstract： A terminal of the transformer as bring power into the locomotive's main component has been widely used in high power AC locomotive. Its reliability will directly affect the normal operation of locomotive. In this paper， A terminal’s structure， parameters， installation requirements were introduced， and also statistic the fault of the AC locomotive the transformer’s A terminal， then analysis the fault according to the phenomenon.

Key words： A Terminal； Structure； Fault Analysis；

一、引言

和谐1型机车采用25kV电流制。车顶设备包含2个受电弓、2个车顶隔离开关、1个高压互感器、1个主断路器、1个接地开关和1个避雷器，它们与变压器之间用一根高压电缆和A端子连接。

电能是通过接触网-受电弓-隔离开关-主断路器-电流互感器-高压电缆-A端子-变压器-主变流柜-牵引电机（如图1）。电能进入牵引电机后，转化成动能，驱动机车运行。

A端子作为将电能引入机车的干路上的重要构成部分，其可靠性影响到机车的正常运行。

二、A端子故障现象

和谐1型机车上线运行来，多次发生变压器A端子放电炸裂的故障。

截止到2011年8月份，由于变压器A端子故障，导致更换变压器的HXD1C型机车共计27台。通过故障信息统计和现场情况分析，A端子故障发生时间主要集中在2011年，故障率较高的批次为2010-7XX。A端子故障主要表现为整体炸裂并漏油，安装法兰紧固螺栓附近开裂，树脂材料碳化，中心导电杆熔毁后有凹陷状，表面有磨砂状颗粒。

三、A端子结构及其安装要求

A端子中间为黄铜导电杆，主绝缘体是环氧树脂浇注的实心绝缘护套，导电杆中心有一圈金属屏蔽网，又叫屏蔽电极，起到改善内部电场分布的作用，参见图2。金属屏蔽网有2个外部接地引出点，外部通过黄绿接地线与变压器外壳接地。

A端子六点整体法兰安装，参见图3。

根据螺母的类型、法兰材质选择的紧固力矩，而且要求六点对角安装，全部预紧后再定扭紧固。法兰安装与水平面的夹角>30°度时需重新考虑A端子材料强度和力矩。

高压电缆总成的T型头与变压器A端子的安装过程如图4所示。

四、故障分析

（一）电气原因

A端子的屏蔽电极制造工艺上圆滑过渡处理不当，或者存在毛刺，会造成导电杆对屏蔽电极放电，导致A端子炸裂。

A端子为环氧树脂材料，分户内、户外树脂两类，其温高脆性高，温低韧性高。在真空浇注A端子时，若金属导电杆与环氧树脂的热膨胀系数相差很大，会形成气隙，同时环氧树脂材料本身若不均匀，会存在气泡或瑕疵。环氧树脂材料的介质损耗角的正切值（tgσ），该值直接影响环氧树脂材料的发热和损耗，若该值发生改变，会使材料正常温度超过产品的耐受温度。这都会造成A端子局部放电使绝缘破坏，导电杆过流升温，导致绝缘材料炸裂或接地线炸开。

A端子应用在温度变化大、振动冲击强烈的机车使用环境，机车在运行过程中频繁过分相、开合主断，这些会造成电动力和电冲击。若A端子存在局部细小裂纹，电冲击累计会造成对金属放电，最终使A端子炸裂。

A端子在30℃时，工作电压为36kV，额定载流量是630A。正常工作温度升高时，端子本身的额定载流量会低于630A。此时，如果产生了过流，会造成A端子炸裂。

（二）机械原因

A端子六点整体法兰安装，根据螺母的类型、法兰材质选择适合的紧固力矩，六点对角安装，全部预紧后再定扭紧固。若安装工艺不当或紧固力矩选择不合适，在加上在机车运行过程中对T型头的机械载荷，会导致A端子强度出现损伤，造成A端子炸裂。

A端子和T型头在螺栓紧固时存在机械配合不当。从A端子螺纹损伤情况可以看出，高压电缆接头紧固螺栓与A端子连接时存在安装不当或匹配的问题，从而使高压电缆接头与A端子安装面不能很好的压紧，造成A端子放电和T型头烧损。

在装配T型头时，A端子会产生机械应力集中点。A端子的环氧树脂为脆性材料，在机车运行过程中，T型头会使A端子内应力集中加剧，造成环氧树脂产生局部裂纹，A端子的应力场和电场因此改变，会使裂纹处产生局部放电，放电电流逐渐加大，最后沿A端子表面爬电，随着裂纹不断的扩大，最终使A端子对地击穿，导致A端子炸裂。