主变压器，简称主变（GSU），是一个单位或变电站中主要用于输变电的总降压变压器，也是变电站的核心部分。变压器是电力机车牵引供电系统的核心设备，也是保证牵引供电系统安全稳定运行的关键设备。
主变压器的容量一般比较大，并且要求工作的可靠性高。尽管主变压器故障率不高，但是一旦出现故障就会造成重大的损失。轻则可能会造成设备故障；重则会引发火情，危及正常的运输安全。因此，分析变压器的故障原因，并采取相应的防范措施具有非常重要的意义。
主变压器结构组成
1.器身：器身直接进行电磁能量转换，它由铁心、线圈、引线及绝缘等组成。
2.油箱和箱盖：主要由箱体、箱盖、箱底、附件（如50活门、油样活门、放油塞、接地螺栓等）组成。
3.保护装置：主要由储油柜、油表、净油器、流动继电器、吸湿器、讯号式温度计等组成。
4.冷却系统：主要由冷却器、潜油泵、通风机（与牵引电动机共通风机）组成。
5.出线套管：由25/300穿缆式套管和BF-6/2000、BF-1/1000、BF-l/600、BF-1/300等五种套管组成。
6.变压器油
主变压器故障类型
1.主变压器漏油
渗漏油故障是油浸式变压器的惯性故障之一，变压器渗漏油不仅影响变压器及相关设备的外观，还会污染机车内部电缆及设备，迫使变压器不得不停电检修，甚至危及行车安全。因此，解决渗漏油问题是提高主变压器质量的关键项之一。电力机车主变压器渗漏油的部位主要有连接部位、密封垫的交接面和箱体及附件焊接部位。
2.散热器堵塞造成主变压器油温升高
油温高主要有两部分原因：一部分散热器由于风路翅片间隙设计较小（片间为矩形孔，规格为10.5mm×2.5mm），散热片间堵塞严重，由于机车上盖安装的散热风道滤尘网强度不高，破裂后卡滞在散热片间，影响了散热器通风量；另一部分散热器的上部翅片大面积倒塌，堵塞了翅片之间的间隙，使散热器通风量减少，影响散热效果。
3.固体材料绝缘效果下降引起的故障
固体绝缘材料老化使变压器原有的绝缘性能降低，易产生局部放电，造成变压器的击穿损坏。主要有以下三方面的原因：
（1）热原因造成固体材料绝缘效果下降
变压器长期超负荷运行，使温度超过绝缘材料允许的范围，造成固体绝缘材料高分子链断裂，结果使材料变脆、老化，从而导致绝缘性能降低。绝缘油过热产生的H₂与固体绝缘材料在高温时产生的CO、CO₂及C2H4、H₂气体导致绝缘材料过热老化。
（2）电气原因引发固体材料绝缘效果下降
在正常运行中，主变压器出口发生突发性三相短路，变压器绝缘因大电流产生的电动力发生位移，造成线圈变形。由于自然原因及人为因素引起的出口三相短路，造成的危害极大，不仅会给主变压器带来致命损伤，且可能导致大面积停电。局部放电能引发绝缘表面树枝放电，绝缘材料承受高压电场时在其表面或内部空隙会发生屡次放电，所产生的离子电弧和离子运动将严重侵蚀绝缘材料，使其绝缘性能下降。
（3）环境因素引起固体材料绝缘效果下降
若主变压器周围存在灰尘、水分、腐蚀性气体、放射物和油类等，都会加速固体绝缘材料的老化，影响绝缘效果。杂质离子容易造成离子电流和离子碰撞，因此绝缘材料还要起到抗周围灰尘、气体侵蚀的作用，而且也要保护关联的导体。
4.绝缘油介损超标引起的故障
（1）极性溶质引起油介质损耗值
水、酸、金属离子等是引起变压器油介质损耗值增大的极性溶质。
①若绝缘油因进水受潮，则溶解的水分将受电场作用，降低绝缘油的绝缘性能，故微量的溶解水分会导致油介质损耗值增大。
②若酸值变化过大，可能引起油介质损耗值的增大。变压器运行中氧化产生的有机酸是主要的酸性物质来源，还有变压器油炼制过程中残留的少量无机酸。
③金属微粒对油介质损耗值的作用除了降低本身绝缘性能外，还有其氧化的催化作用，使绝缘油在运行条件下，在高温、强电场、氧气的作用下加快老化速率，派生出大量如水分和有机酸的极性物质，增强了变压器油的导电性，因而导致了油介质损耗值的增大。
（2）油中胶体引起介质损耗值超标
①主变压器出厂后油箱内壁附着残油或本身内壁材料附有溶胶杂质，或循环回路和储油罐内有溶胶杂质，变压器油注入或循环过程中溶胶杂质溶入其中形成胶体。例如真空加热滤油过程中橡胶油管与油接触的含极性物质醇酸树脂的绝缘漆溶解，均会使变压器中的油介质损耗值增大。
②微生物细菌感染对主变压器油介质损耗值的影响。变压器在安装和大修过程中，有微生物侵入油体，其中能在油中生存的主要是生命力很强的细菌类、霉菌类和酵母菌类微生物，当油温适合及油pH值大于5时，微生物易于生存，且其自身溶解的水及有机碳化物均为其存活提供了基本条件，一般的微生物分子大小在1～100μm，易使绝缘油形成胶体，造成微生物污染。一般而言，由于温度、湿度等条件，在变压器厂的储存油罐中常发生微生物感染，原因是较差的防潮效果和未采取滤油措施，再加上混合有油罐残留水，密封不严格，新老油交叉感染，这些对绝缘油的质量影响均十分明显。