布赫继电器常见故障分析

布赫继电器常见故障分析

孔亮亮,林文,张晓烨

湖南联诚轨道装备有限公司 湖南省株洲市 412000

摘要：随着铁路网覆盖面的不断扩大，机车运行环境更加具有多样性，对车载部件的稳定性要求更高。布赫继电器多用于机车关键零部件故障预警及保护，了解其工作原理及一些常见故障的发生机理及处置措施，对机车安全稳定运行具有很大的作用。

关键词：布赫继电器、浮球、挡板

前言：布赫继电器功能的稳定性及正确分辨其信号的真伪，对机车运行安全保证至关重要。在机车日常运行中，因路况复杂，布赫继电器可能发生误报警，或者报警时发生的故障可以快速处理，了解其工作原理，利于对故障进行快速准确的处理，减少机车因布赫继电器的误报警或较小故障导致的停车等重大损失。本文以机车冷却系统用布赫继电器为例，对布赫继电器基本成、工作原理及常见故障进行分析。

一、布赫继电器结构

布赫继电器由腔体、触点、干簧管、浮球、永磁体、挡板、测试连杆、排气阀门等部件组成，其腔体进出口不在同一水平面，正常工作时以低口作为进口，高口作为出口（便于气体自然排出），一般情况下在布赫继电器客体外侧用箭头进行流向标识以指导其被正确的安装。干簧管在浮球及挡板动作的影响下动作，对系统发出通断信号。

二、布赫继电器工作原理

布赫继电器安装在被保护变压器的油箱与储油柜之间的管道中。在通常工作状态下，它的内部充满了绝缘液体。布赫继电器中的两个浮子借助浮力处于它们的最高位置，当变压器内部出现故障时，布赫继电器将会做出如下的反应：

1、气体积累

绝缘液中出现气体积累，当气体积累一定量时，布赫继电器中浮球下降，干簧管内触点断开，布赫继电器发出报警信号；

2、绝缘液流失

单纯的气体积累，只会影响布赫继电器上浮球（发出报警信号），如果绝缘液持续流失，导致布赫继电器内液面继续下降，继而影响布赫继电器下浮球，下浮球控制开关动作，此时发出保护信号；

3、绝缘液流动

正常情况下，绝缘液存在双向流动，绝缘液流速在一定范围内，由变压器油箱向冷却系统油箱流速不超过1.5m/s，反向流速不监控。当此流速超过1.5m/s时，布赫继电器下挡板受油流冲击力作用动作，此时发出保护信号。

三、常见故障信号及其处置措施

针对以上工作原理，对布赫继电器出现的一些常见故障信号进行原理分析，做出合理准确的处置，提高故障处理效率，并能有效降低机车故障时间。

1、报警信号

当布赫继电器发出报警信号时，原因一般是由于内部气体积累影响上浮球导致，此时需要判断气体来源，并采取对应的处置措施。气体来源大致可以分为以下三类：

1、注油排气不充分

此原因导致的气体积累一般发生在产品交付使用前期（3-6个月），此时只需打开布赫继电器排气阀进行排气即可完成故障解除，如气体积累导致故障发生较频繁，需要按本文后续提到内容进行深度分析，锁定故障原因。

2、油箱泄露

变压器油箱泄露，会导致冷却系统变压器油持续不断的补充至变压器油箱，引起冷却系统油箱液位不断下降，最终引起布赫继电器内液体流失，上浮球失去绝缘液浮力而下降，使干簧管触点断开，引发报警信号。此故障可观察冷却系统油箱油位和变压器油箱外表面有无泄漏点进行判断。

3、绝缘液电解

当变压器发生放电故障时，高压电弧引起绝缘液电解产生瓦斯气体，气体上浮最终积累在布赫继电器内，影响上浮球，继而引发报警信号。

如果布赫继电器内出现气体积累导致的报警信号，排除第1和第2两点原因后，需对绝缘液及变压器进行状态检查，并持续观察气体积累情况，如排气后运行一段时间又发生报警信号，就需要对变压器及绝缘液进行重点检查分析，如变压器是否存在内部绝缘故障导致漏电故障、绝缘液变质导致绝缘性能下降引起放电故障，以防发生更严重故障。

2、保护信号

保护信号受布赫继电器内下开关控制，可引起下开关动作的起因有两点，分别为下浮球及挡板。

1、下浮球

下浮球在绝缘液中因浮力作用使下开关闭合，当下浮球下降（绝缘液液面降低）时，下开关动作，布赫继电器发出保护信号。

此种故障发生，布赫继电器会先经历上浮球下降的过程，系统会先报出报警信号，继而报出保护信号，一般在报警信号阶段既会对故障进行处理。

2、挡板

挡板被安装在布赫继电器下部液体通道内，通过一块永磁铁固定其位置，当其受力超过磁铁吸力时，挡板动作，带动下浮球下降，其发出保护信号。

如前文所述，正常工作状态下的液体热胀冷缩所产生的液体流动不会导致挡板动作，在异常情况下出现的液体流速超过预定值时，挡板才会动作。如果液体流速出现异常增大，说明系统中存在局部急速升温的故障发生，此种故障一般只有变压器异常导致，如局部短路放电等。在发生此种故障时，布赫继电器直接发出保护信号，切断主电路，起到对机车及人身的安全防护。

3、故障系统分析

通过以上分析，对布赫继电器故障处理流程可以归纳为以下流程进行。

①、报警信号处理流程

布赫继电器发生报警信号时，首先应按正常工作对布赫继电器相关信息进行记录，如布赫继电器编号、应用产品编号、车辆信息等关键信息，以便于后续对故障产品的持续跟踪及知识管理。完成信息收集后，首先观察布赫继电器内是否有气体积累，如不便于直接观察液体，可通过布赫继电器本身自带观察窗口观察内部浮球位置（所有动作都是最终通过浮球的上升和下降来实现的）进行判断，比如与正常的布赫继电器进行浮球位置对比等方法进行现场的初步筛查。如确认布赫继电器内有气体积累，通过排气阀排出气体，并对此件产品后续工况进行持续跟踪1个月左右，以确认其产品质量稳定。如未发现气体积累，且报警信号持续存在，或排气后报警信号未消除，此时需检查布赫继电器本身功能性是否正常、布赫继电器连接线路是否正常。布赫继电器本身功能检查及线路检查可通过万用表进行，具体检查方法因不同型号布赫继电器有所却别，可参照布赫继电器说明书或其应用产品说明书。

②、保护信号处理流程

当布赫继电器发出保护信号时，机车会进行断主断、降弓等反应措施，会导致机车停车。

对保护信号，首先应进行目视检查，检查变压器系统副油箱液位是否正常、主变压器油箱是否有泄露异常变形等，确认正常后在系统内对变压器温度、电流等相关参数进行检查，观察是否存在数据突变等异常现象，如发现有数据异常或液体泄露等故障，需断电上报故障，由专业技术人员进行处理。如在检查后确认数据及外观均正常后，可通过复位按钮对布赫继电器进行复位操作，临时消除故障，维持车辆运行，在此过程中需重点跟踪关注布赫继电器信号状态，待机车停车后由专业人员对变压器系统进行专业检查。

部分车型在机车系统中对保护信号进行有其他控制逻辑，如复位后不能实现信号的消除，可按机车操作指导在机车系统内对保护信号进行强制解锁。

四、结语

本文所述布赫继电器在使用中属于监控设备，将其投入系统中的目的是为了实现对系统一些突发故障的监测和应急处置，以避免更严重的故障发生。布赫继电器可以看作信号电路中的开关，其在系统外在故障的影响下实现开关的导通及断开，使系统发出相应的报警信号及保护信号。布赫继电器的本质功能即为对系统故障的检测，由布赫继电器动作导致后续的报警及保护信号，是其正常功能的体现。

布赫继电器一般用于关键位置，发生故障后导致的后果比较严重，通过布赫继电器的报警及保护功能，可有效的起到对系统及人身的保护作用。通过本文论述的常见故障处理方式，可提高对故障的临时处理能力，同时提高对系统故障的认知，提升使用人员的安全风险辨识能力。