HXD1D型机车牵引变压器布赫继电器故障原因分析和对策

【摘 要】牵引变压器布赫继电器又称瓦斯继电器，是一种气体继电器。HXD1D型机车牵引变压器上配置的布赫继电器安装在牵引变压器的冷却循环系统中，位于牵引变压器到储油柜的连接管路上。运行期间，出现了布赫继电器报警的问题，通过对布赫继电器的构造及报警原理的分析，结合现场实际情况，得到了初步的报警原因论证，以及可行性的解决方案。

窗体顶端

【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.

【关键词】HXD1D；布赫继电器；报警；原因分析；措施

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

【中图分类号】U264.36；U269.6 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0053-02

1 引言

HXD1D型电力机车由中车株洲电力机车有限公司研发制造，2014年6月份开始在我段逐步配属HXD1D型电力机车，至目前共计配属HXD1D电力机车共计72台，在三年多的运用检修中，布赫继电器报警时有发生，影响了机车运用率和铁路运行秩序。本文介绍了HXD1D机车布赫继电器结构、报警原理，并对报警原因进行了论证分析，同时提出了改进措施和建议。

2 我段HXD1D型机车布赫继电器动作发生情况

梳理2016年1月至2107年2月我段配属的HXD1D型电力机车布赫继电器的碎修故障预报，共涉及9台车，12件次预报，其中警告预报4件次，报警预报8件次。通过梳理12件次故障预报的各类数据，根据机车运行时间、LKJ及6A视频，分析发现其中5件预报为HXD1D型机车在外段库内时，人为试验所致。其余的7件故障预报为布赫继电器动作导致警告或报警，均更换了布赫继电器或牵引变压器后良好。

3 布赫继电器的构造及作用原理

3.1 布赫继电器的构造

在通常工作状态下，布赫继电器内部充满了绝缘油，由于浮力的作用，浮子处在最高位置。布赫继电器对HXD1D型机车牵引变压器内部绝缘油的流失、内部绕组绝缘击穿、铁芯和绕组发热和放电等故障产生的气体及牵引变压器内部瞬时故障产生的过高涌流都能做出及时反应，以警告或报警的方式予以提醒。

3.2 布赫继电器工作原理

①气体积累导致布赫继电器动作。主要原因是恳变压器内部有不明气体，气体可能是空气，也可能由于牵引变压器内部故障产生的气体（如乙炔等烃类气体）。由于绝缘油中的气体上升，挤压绝缘油，造成绝缘油上浮子的运动，启动警告开关。②牵引变压器渗漏造成绝缘油流失导致布赫继电器动作。牵引变压器内绝缘油发生流失，绝缘油水平面持续下降，通过浮子的运动，带动开关元件，发出报警信号，机车跳主断保护。③压力波流冲击导致布赫继电器动作。当牵引变压器内部发生瞬时或突发性故障（如电弧发电）时，由于巨大的能量使附近大量的绝缘油裂解，瞬时产生大量的气体，来不及溶解与扩散，产生了向储油柜方向运动的压力波流，触发开关动作，直接报警。

3.3 布赫继电器动作原理

布赫继电器警告、报警触点电路原理图（见图1）

布赫继电器有两对报警触点：①警告（WARNING）：DXM35输入信号E37-01无布赫继电器警告（低电平报警）；②报警（ALARM）：DXM35输入信号E37-02无布赫继电器报警（低电平报警）。

当布赫继电器持续动作，布赫继电器下浮子随着绝缘油液面的下降也慢慢下降，此时机车会持续布赫继电器警告。当绝缘油液面下降到布赫继电器报警整定值位置时，与下浮子相连的永久磁铁立即使两组干簧管触点断开，即12-13常闭触点断开，8-9常闭触点断开。由于布赫继电器的12-13常闭触点串接于主断硬件回路，一旦布赫继电器持续动作，且达到报警时，主断硬件回路断开。在12-13常闭触点断开的同时，8-9常闭触点也断开，送往DXM35的高电平变为低电平信号，该低电平信号通过DXM35向机车CCU发出布赫继电器报警提示，同时微机屏显示相关报警信息，延时2秒后，机车跳主断保护，如果布赫继电器报警出现2次，主断将被锁定。

4 布赫继电器故障动作原因分析

4.1 机车牵引变压器内部发生瞬时或突发性故障

由于故障产生的巨大能量使得附近大量的油裂解，产生大量的气体，来不及溶解与扩散，涌入机车布赫继电器内，超过挡板流速整定值而报警。

4.2 布赫继电器内部有非故障特征组分的自由气体

这些自由气体主要是氮气、氧气、氢气、少量烃类等气体，原因为牵引变压器长时间做功，绝缘油中含气量达到饱和状态，因油温升高，受热分解或压力的改变而释放气体进入布赫继电器的顶部，迫使布赫继电器内部油位下降，使得布赫继电器动作。

4.3 牵引变压器某处漏气形成负压

该负压由油流流动时所产生，使其存在一定压力差。可能是冷却系统密封不严造成牵引变压器内部进入空气，也可能是潜油泵密封不良进入空气，空气在牵引变压器内部长时间循环后，最终聚集在布赫继电器内部，引起布赫继电器动作。

4.4 HXD1D型机车潜油泵本身故障或缺陷

如潜油泵长时间缺相运行、接线不当导致潜油泵反转或烧损都会产生可燃性气体，造成布赫继电器动作。

4.5 牵引变压器及布赫继电器本身振动较大

主要原因是机车，速度控制不当产生过度冲击；导致绝缘油内部压力波流过大，流量激增，使得布赫继电器产生流量报警误动作。

5 相关措施及进一步建议

5.1 防止空气进入牵引变油箱内

HXD1D型机车牵引变压器真空滤油、注油、检修或更换相关部件时，应防止大量空气进入牵引变压器油箱内。在相关工作结束后，进行高压试验，循环油泵后对布赫继电器进行排气，尽量将剩余空气全部排尽。

5.2 保证布赫继电器质量良好

HXD1D型机车C4、C5修时，结合牵引变压器真空滤油的契机，将布赫继电器下车进行校验，避免由于布赫继电器本身质量问题产生警告、报警误动作。

5.3 平稳操纵机车

乘务员操纵机车时，尽可能减少列发生较大的惯性冲击，防止布赫继电器因振动较大产生报警误动作。

5.4 加强牵引变相关部件检查

结合机车出入库及修程，重点检查绝缘油的油位是否符合标准，检查牵引变压器的冷却循环系统及合口是否有漏、渗痕迹、潜油泵的对地绝缘及密封是否良好等。

5.5 做好布赫继电器的排气工作

进入修程，重点做好HXD1D型机车布赫继电器的排气工作，特别是机车高压试验后也应落实排气作业。

5.6 建议对气体成分进行分析

建议添加设备对布赫继电器的气体也进行色谱分析，通过气体含量与绝缘油中的实测值进行比较，能更好地确定牵引变压器内部是否存在故障。

【参考文献】

【1】何成才.电力机车牵引变压器油箱体裂纹故障的分析及处理[J]. 郑州铁路职业技术学院学报，2009（01）：18-19.