張遠(yuǎn)東， 谷孝坤

(中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 北京動(dòng)車段， 北京 102600)

CRH3C型動(dòng)車組在運(yùn)營(yíng)過程中發(fā)生過多起高壓系統(tǒng)閃絡(luò)問題，嚴(yán)重影響了京津城際運(yùn)輸秩序。為防止司機(jī)及隨車機(jī)械師在處置動(dòng)車組故障時(shí)，盲目升弓擴(kuò)大事故影響，文中結(jié)合CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)電氣原理圖，分析真空斷路器對(duì)接地開關(guān)放電引起的高壓系統(tǒng)鎖閉故障，并針對(duì)性地提出安全防范及改進(jìn)措施，為后續(xù)CRH3C型動(dòng)車組持續(xù)、安全、可靠運(yùn)營(yíng)提供保障。

1 CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)工作原理

1.1 CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)組成

CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)包括受電弓、真空斷路器、避雷器、網(wǎng)壓和網(wǎng)流檢測(cè)裝置、高壓電纜、車頂支持絕緣子、高壓接地裝置及高壓隔離開關(guān)等。CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)設(shè)備按照AC 25 kV/50 Hz設(shè)計(jì)，主要安裝在變壓器車(2車和7車)車頂，每個(gè)變壓器車設(shè)有1臺(tái)受電弓。正常運(yùn)行時(shí)只升一個(gè)受電弓，高壓供電在真空斷路器后面進(jìn)行分路，故障時(shí)由真空斷路器進(jìn)行保護(hù)。

CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)設(shè)備控制采用冗余設(shè)計(jì)，在故障時(shí)可通過車頂隔離開關(guān)進(jìn)行故障單元的電氣隔離。

1.2 CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)電氣原理說明

CRH3C型動(dòng)車組升2車受電弓時(shí)，接觸網(wǎng)電流通過2車受電弓、真空斷路器、網(wǎng)側(cè)電流互感器1后分為兩路，其中一路供給2車牽引變壓器，另一路通過2車車頂隔離開關(guān)、中間車高壓電纜，到達(dá)7車車頂隔離開關(guān)；此后電流又分為兩路，第一路供給7車牽引變壓器使用，第二路截止到本車真空斷路器的下口(HV1)，如圖1所示。

圖1 高壓系統(tǒng)電流走向示意圖

CRH3C型動(dòng)車組的網(wǎng)側(cè)電流由車頂?shù)木W(wǎng)側(cè)電流互感器(=10-T03)檢測(cè)，檢測(cè)到的相關(guān)電流信號(hào)經(jīng)過匹配變壓器(=22-T04)、匹配電阻(=22-A10)后，傳輸給中央控制裝置(CCU)電流采集板卡C135，如圖2所示。

圖2 線電流檢測(cè)示意圖

假設(shè)2車網(wǎng)側(cè)電流互感器1檢測(cè)到的數(shù)值為A1，那么在升2車受電弓的情況下，A1約等于2車主變壓器輸入端電流互感器2檢測(cè)值B1與7車主變壓器輸入端電流互感器2檢測(cè)值B2之和，即A1≈B1+B2。而7車線電流互感器1因處于電路分支末端，下游無用電設(shè)備，所以無電流經(jīng)過(如圖1所示)，其檢測(cè)數(shù)值A(chǔ)2約等于零。

2 CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)閃絡(luò)問題分析

根據(jù)CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)電氣原理圖可知，當(dāng)2車真空斷路器正常工作時(shí)，理應(yīng)截止7車的第2路電流。然而實(shí)際運(yùn)用過程中，發(fā)生車頂高壓系統(tǒng)閃絡(luò)時(shí)，往往是7車第2路電流被檢測(cè)到，進(jìn)而觸發(fā)動(dòng)車組斷電降弓保護(hù)。檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)生漏電的部位多數(shù)在真空斷路器的機(jī)械壓力觸頭和軸向保持組裝與真空滅弧室的結(jié)合處，如圖3所示。

通過下載故障車所在牽引單元CCU診斷數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，動(dòng)車組發(fā)生故障時(shí)，診斷數(shù)據(jù)中報(bào)有“在受電弓降弓的情況下檢測(cè)到線電流”，故障代碼6330和6344，說明故障時(shí)刻7車的網(wǎng)側(cè)電流互感器(=10-T03)檢測(cè)到有電流通過。結(jié)合檢查發(fā)現(xiàn)的7車真空斷路器輸出側(cè)HV1外部下方有灼燒痕跡，判斷非升弓車輛真空斷路器在故障發(fā)生時(shí)存在異常放電現(xiàn)象。當(dāng)CCU檢測(cè)到非升弓車輛車頂網(wǎng)側(cè)電流過流的在線反饋時(shí)，便會(huì)報(bào)出63CE故障，觸發(fā)動(dòng)車組列車軟件保護(hù)，進(jìn)而鎖閉車頂隔離開關(guān)，強(qiáng)制受電弓自動(dòng)降下。

圖3 真空斷路器閃絡(luò)示意圖

3 CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)閃絡(luò)問題應(yīng)急處置

在雨雪霧霾等天氣下，CRH3C型動(dòng)車組發(fā)生高壓系統(tǒng)閃絡(luò)故障時(shí)，切不可盲目進(jìn)行換弓及二次升弓操作，可按如下規(guī)定進(jìn)行應(yīng)急處置：

(1)對(duì)于有車載信息無線傳輸系統(tǒng)(WTDS)數(shù)據(jù)監(jiān)控的動(dòng)車組，查看6330、6344故障發(fā)生所在牽引單元，確定后切除本單元高壓設(shè)備，換升另一單元受電弓，按最大牽引力維持運(yùn)行。

(2)對(duì)于無車載信息無線傳輸系統(tǒng)(WTDS)數(shù)據(jù)監(jiān)控的動(dòng)車組，使用專用Sibas軟件下載CCU數(shù)據(jù)，分析、判明故障點(diǎn)后，執(zhí)行第(1)條操作。

(3)對(duì)于運(yùn)行途中發(fā)生的高壓系統(tǒng)閃絡(luò)故障，按當(dāng)?shù)罔F路局調(diào)度命令執(zhí)行升降弓操作，必要時(shí)采取"冷升弓"方式放行列車, 即在接觸網(wǎng)無電狀態(tài)下，通知其中一臺(tái)電力機(jī)車(動(dòng)車組)升弓后，合閘送電，確認(rèn)無故障后，再次停電，并通知另一臺(tái)電力機(jī)車(動(dòng)車組)升弓再次送電確認(rèn)，直至確認(rèn)故障電力機(jī)車(動(dòng)車組)，通知其降弓并不得自行升弓，等待救援。

(4)對(duì)于執(zhí)行上述操作仍無效的動(dòng)車組，立即申請(qǐng)救援。

4 CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)閃絡(luò)問題防范措施

真空斷路器對(duì)接地開關(guān)的絕緣介質(zhì)為空氣，那么提升對(duì)接地開關(guān)的絕緣性能最好的辦法就是增加兩者間的電氣間隙，相對(duì)于原有BVAC.N99E型真空斷路器，BVAC.N99E1型真空斷路器對(duì)地電氣間隙由>310 mm增加到>350 mm，對(duì)接地開關(guān)電氣間隙由300 mm增加到350 mm；試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，新型真空斷路器可有效防止真空斷路器對(duì)接地開關(guān)異常放電。新型真空斷路器主要改進(jìn)參數(shù)如表1所示。

表1 BVAC.N99E型和BVAC.N99E1型真空斷路器的區(qū)別

另外，通過優(yōu)化CRH3C型動(dòng)車組列車診斷系統(tǒng)軟件，增加對(duì)非升弓單元漏電壓的檢測(cè)診斷邏輯，即檢測(cè)到非升弓單元網(wǎng)壓大于12.5 kV時(shí)，報(bào)主斷路器隔離故障，代碼6414，也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)車組早期主斷絕緣故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

CRH3C型動(dòng)車組高壓系統(tǒng)閃絡(luò)問題的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的過程，任何一點(diǎn)對(duì)地放電均能導(dǎo)致動(dòng)車組高壓系統(tǒng)鎖閉。以上針對(duì)真空斷路器對(duì)接地開關(guān)放電問題的分析，為動(dòng)車組隨車機(jī)械師處理高壓系統(tǒng)閃絡(luò)問題提供依據(jù)和實(shí)作參考。