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HXD3B机车布赫继电器保护动作原因分析及改进措施
配属在北京铁路局丰台机务段的HXD3B第0058号机车，在正常运用7.2万公里后，陆续出现了几次布赫继电器二级保护动作现象。该变压器返厂进行拆检检查。
一、入厂检查 1.例行试验
变压器按照例行试验的内容进行了检查，并且工频耐压和感应耐压试验是按照新造产品等级实施的，各项指标均符合试验大纲的要求，说明该变压器的电气及绝缘性能没有问题。
2.油样分析
对该变压器油进行了采样，经色谱分析，气体含量超标，说明变压器内部有局部放电、过热现象。但油耐压值为45kV，大于标准规定的35kV，油的绝缘性能满足运用要求。
3.开箱检查
对变压器放油后进行了开箱检查。
首先用力矩扳手检查全部器身固定和端子安装螺栓，均无松动现象，证明了变压器安装方式合理、可靠。
其次查找放电点，在将变压器器身吊出后，发现器身I柱线圈侧的上下夹件与油箱底部的安装面处有黑色粉末，并且金属表面有电蚀现象。三个谐振电抗器处未发现放电现象。
根据这些现象可以判断：只有在器身I柱线圈侧的上下夹件与油箱底部的安装面处产生放电现象，放电电弧将变压器油裂解产生气体及黑色碳化粉末，在气体积累达到250ml时造成布赫继电器二级保护动作。拆检后发现的碳化现象见图
1、图2所示。
图1 箱体上油道孔边缘有碳化粉末 图2 夹件油管外侧有碳化粉末
二、原因分析
根据HXD3B型电力机车牵引系统的总体要求，牵引变压器在全部牵引绕组工作时对短路阻抗要达到57%。阻抗的大小是由变压器的漏磁通决定的，这么大阻抗需要的漏磁通非常大，在器身夹件与油箱未能可靠接触情况下，漏磁通就会在夹件上产生悬浮电位。如果夹件与油箱的间隙很大，夹件的悬浮电位不能击穿油隙，则不会产生放电；而如果夹件与油箱底部紧密接触没有间隙，夹件与油箱等电位，也能消除夹件的悬浮电位；只有当两者间的距离恰好为放电间隙时，才可能在夹件与油箱间产生电流为几百毫安～几安培电弧放电。器身夹件与油箱之间放电主要有以下两点原因：
一是设计考虑不周全，没有加装可靠接地装置。设想夹件底部与油箱面能充分接触。但个别油箱底部或器身夹件因焊接变形，不能保证两者的安装接触面紧密贴实，恰好为放电间隙时会产生放电现象。
二是个别油箱内表面喷绝缘漆时，对油箱底部与器身夹件间的安装接触表面防护不够，安装接触表面附着有绝缘漆，造成夹件与油箱间存在接地电阻，可能会产生放电现象。
根据上述分析，变压器出现电弧放电属于制造过程中的偶发事件。
三、整改措施
对于大功率牵引变压器而言，由于尺寸限制和漏磁通比较大，很容易出现局放现象。经检测，油绝缘性能满足绝缘要求，能够保证机车的正常运用，不会带来安全隐患。为了彻底避免放电现象的发生，要求连车公司制定了下述整改措施：
1.加强夹件和油箱的制造质量控制，尽量保证接触面贴合。2.在靠近箱底侧的上下夹件两端开设螺纹孔，在油箱内壁与之对应的附近位置各增加一个接地座，共4个，用35mm2接地线将夹件和油箱箱壁连接，保障夹件的可靠接地，以避免此类局放的发生。出现问题后，连车公司想从新造的变压器开始改进。为尽快消除隐患，我们要求未出厂的所有变压器全部进行改造。最终确定自第201台变压器开始实施改造。目前厂内的变压器已全部改造完成，共计36台已生产的变压器进行了开箱改造。改造位置如图
3、图4所示。
图3 在夹件筋板加装接地线 图4 在箱体上焊接接地座
3.对已投入运行的机车，如果出现布赫继电器二级保护动作现象，并经分析确定为局部放电引起的，立即对变压器进行检查修复，以保证机车的正常运行。
4.对于正常运用的机车，建议在检修时对变压器进行增加接地座新方案改造，提高变压器夹件接地的可靠性。
四、反思
HXD3B主变压器出现这样的现象，但为什么HXD3机车主变压器没有接地不良的问题呢。主要原因是两种变压器的器身固定方式不同。HXD3主变压器身与箱体底部的固定，采用4点固定方式，分别是在每个夹件的两处由连板与箱体之间用螺栓紧固，这样保证了夹件的可靠接地（如图5所示）。而HXD3B机车主变压器虽然在理论上设计成可靠接地，但由于连接后无法观察夹件与四个座平面是否充分接触，再加上焊接变形，所以实际上无法保证可靠接地。如果设计成HXD3机车变压器的结构形式就不会出现放电的质量问题。
图5 HXD3夹件与箱体底部连接
