楊祖福

（中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000）

一、問題的提出

2018年7月17日1時40分，武漢局江岸機務段HXD1B303號機車在廣鐵集團京廣線長沙站10道停留時，出現受電弓與接觸網虛接放電現象，燒斷接觸線，構成鐵路交通一般C類事故。

部分下載的數據、現象如下：

總風壓力范圍：750~810KPa；（事故前后）

事故前電流：0.689A；

事故發(fā)生后：主斷路器有斷開記錄；受電弓有降下記錄；TCU檢測到網壓超限信號；機車車頂及弓頭無大面積燒損現象；

本文基于此次事故案例從受電弓原理、降弓保護、主斷路器工作原理、信號反饋等方面逐個分析，并進行相應說明。

二、工作原理分析

受電弓采用氣囊驅動方式升弓，受電弓的氣路原理圖如圖1所示：

（一）升弓：受電弓升弓時，電磁閥得電，氣路打開，壓縮空氣通過空氣過濾器、單向調速閥（升弓）、調壓閥、氣壓表、單向調速閥（降弓）、穩(wěn)壓閥，進入氣囊，構成升弓氣路。同時壓縮空氣經穩(wěn)壓閥后通過快排閥向具有氣腔的受電弓碳滑板供氣，構成自動降弓氣路。

（二）正常降弓：當受電弓正常降弓時，啟動壓縮空氣輸入端前端的電控排氣閥并進行排氣，受電弓靠自重降弓。

（三）非正常降弓：當受電弓滑板破裂、磨耗到限或管路泄漏時，控制管路的氣壓下降，換向閥打開，氣囊及管路中的壓縮空氣經過換向閥的排氣口排放到大氣中。同時空氣壓力繼電器動作，發(fā)出機車空氣管路壓力下降信號，主斷路器緊急切斷，從而防止受電弓在帶電負載下從接觸網脫離。

三、事故原因分析

受電弓與接觸網虛接放電，導致接觸網燒斷的原理是受電弓與接觸網之間的接觸面不足（虛接），使接觸面瞬間電流過大燒壞電網，或是接觸網與受電弓之間放電產生拉弧現象而燒壞電網。下面我們從機車管路與電路兩方面分析此次事故的可能原因。

（一）靜態(tài)壓力接觸不足。受電弓的靜態(tài)調壓閥壓力設置過低或由于外界原因（如螺栓松動，或調壓閥微小的漏氣）引起調壓閥壓力不足，將會使受電弓的升弓壓力不足，從而使受電弓與接觸網的接觸壓力變小，從而導致接觸網與受電弓發(fā)生虛接，產生放電拉弧現象，燒斷電網。

（二）管路泄漏原因。升弓氣路如果發(fā)生突然性大量泄漏會導致受電弓氣囊的壓力不足以支持受電弓繼續(xù)保持升起的狀態(tài)，從而發(fā)生受電弓自動降下的情況，而在降下的過程中，CCU未來得及接收壓力反饋信號作出斷主斷、降弓指令，從而使受電弓在即將降下的時候發(fā)生拉弧或接地的情況燒壞電網。同樣的，由于總風壓力不足（總風泄漏、人為的關閉壓縮機等），從而氣壓不足支持受電弓的供給，發(fā)生類似自動降弓的情況，燒斷電網。

（三）控制電路失效問題。當受電弓碳滑板破裂、或磨耗到限時，導致控制管路的氣壓下降，這時，按正常情況CCU會接收到壓力過低的反饋信號，從而發(fā)出斷開主斷路器、降弓的命令。而可能由于線路故障或壓力繼電器不動作，從而沒有給CCU反饋壓力過低信號，從而主斷未斷開，產生原邊電流接地或壓力低產生的升弓壓力不足產生拉弧燒網現象。

（四）、原邊電路短路接地。當意外原因（或人為原因等）導致原邊電路發(fā)生原邊電路接地現象時，會導致受電弓與接觸網間接觸面（點）的瞬間電流會變得相當大，從而燒毀電網。而由于燒網的時間非常短暫，高壓電壓互感器還未來得及反饋網壓異常信號，從而主斷路器未斷開的情況受電弓降下。

四、綜合分析

我們再根據上述可能產生燒網的主要原因結合實際數據來進一步分析此次事故的原因。對于第（一）種情況，發(fā)生受電弓與接觸網拉弧現象時，一般持續(xù)時間會略長，而且現象明顯容易察覺，來得及阻止，因此可能性較小，但也不排除瞬間拉弧燒壞電網；對于第（二）種情況，總風壓力從事故開始到結束壓力變化不大，且在正常范圍內，而且主斷檢測是斷開的，因此可能性也較??；第（三）種情況，也可以從主斷已斷開這個現象判斷，沒有可能，并且產生拉弧的話，弓頭表面燒損面積應比較大；最有可能是第（四）種情況，在原邊電流接地后，一瞬間燒斷電網，從而TCU檢測到網壓超限信號，發(fā)送斷開主斷路器及降弓命令，進行保護，這與現實現象十分吻合，因此這種情況可能性最大。

五、結論

HXD1B型電力機車的受電弓、主斷控制器及其保護功能性能穩(wěn)定，本文針對此次故障的分析，提供了受電弓降弓、斷電過程容易產生高壓事故的可能原因，為弓網保護及其系統(tǒng)的可靠性研究提供了支持。