黃世炎

摘 要

對(duì)我段配屬SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)主電路保護(hù)電容故障原因進(jìn)行深入分析，找到根本故障原因后提出解決方案。方案在機(jī)車(chē)上實(shí)施后進(jìn)行運(yùn)用考核跟蹤，以驗(yàn)證方案的可行性，確定最終解決方案后進(jìn)行大面積推廣，從根本上解決SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)主電路保護(hù)電容故障，為機(jī)車(chē)正常、安全運(yùn)用提供有力保障。

關(guān)鍵詞

SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē);主電路保護(hù)電容故障;解決方案

中圖分類號(hào)： U264 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.058

我段配屬38臺(tái)SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)，機(jī)車(chē)主要在黔桂線擔(dān)當(dāng)貨運(yùn)牽引任務(wù)。SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)主變壓器次邊過(guò)電壓抑制裝置是跨接在主變壓器次邊繞組的過(guò)電壓保護(hù)電路，其中主電路保護(hù)電阻為2.5Ω、1.5kW，主電路保護(hù)電容為6μF、1.7kV。2019年上半年我段發(fā)生4件主電路保護(hù)電容擊穿失效故障，電容擊穿后主變壓器次邊過(guò)電壓得不到有效抑制，進(jìn)而造成主電路保護(hù)電阻燒損和硅整流裝置整流元件擊穿，嚴(yán)重影響行車(chē)秩序和存在火災(zāi)隱患。為徹底解決主電路保護(hù)電容擊穿故障，先從查找癥結(jié)所在下手，再采取針對(duì)性措施。

1 故障原因分析

1.1 主電路保護(hù)電容材質(zhì)不良

通過(guò)數(shù)據(jù)積累，得知發(fā)生主電路保護(hù)電容故障的4臺(tái)機(jī)車(chē)為2017年4月至2017年9月期間大修，大修時(shí)主電路保護(hù)電容更新。

我們對(duì)故障的電容進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)電容芯子擊穿。至于擊穿的原因，我們分析有以下三個(gè)方面：

（1）絕緣介質(zhì)不符合要求;

（2）電容在電路設(shè)計(jì)中選型不合適;

（3）電流過(guò)大造成溫度升高形成擊穿。

檢查電容銘牌，標(biāo)注參數(shù)為6μF、1.7kV，選型符合設(shè)計(jì)要求;絕緣介質(zhì)耐壓試驗(yàn)符合要求。因此可以排除電容材質(zhì)不良的可能，需要考慮外部大電流的由來(lái)。

1.2 接觸網(wǎng)供電電壓波動(dòng)，瞬間過(guò)電壓

黔桂線于2009年電氣化竣工通車(chē)，沿線多為山區(qū)，坡道較多，供電電壓波動(dòng)的情況較為常見(jiàn)。通過(guò)下載機(jī)車(chē)裝用的CSNR-ANU0302自動(dòng)過(guò)分相裝置數(shù)據(jù)，分析機(jī)車(chē)發(fā)生故障所運(yùn)行區(qū)段的網(wǎng)壓，網(wǎng)壓值平穩(wěn)，沒(méi)有超過(guò)30kV的情況（見(jiàn)圖1）。因此可以排除網(wǎng)壓波動(dòng)、瞬間過(guò)電壓的可能。

1.3 供電線路高次諧波成分高

在黔桂線上有HXD3C型機(jī)車(chē)擔(dān)當(dāng)客運(yùn)牽引任務(wù)，HXD3C型機(jī)車(chē)為交-直-交機(jī)車(chē)，四象限變流器開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生大量的高次諧波。高次諧波對(duì)SS3B固定重聯(lián)型此類交-直機(jī)車(chē)的影響特別大，機(jī)車(chē)吸收高次諧波時(shí)，主電路保護(hù)電容和電阻會(huì)產(chǎn)生超常的熱量，造成電容過(guò)熱擊穿或電阻燒損。

在HXD3C型機(jī)車(chē)在黔桂線運(yùn)行前，SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)運(yùn)用質(zhì)量穩(wěn)定，從未發(fā)生過(guò)主電路保護(hù)電容擊穿故障。因此可以認(rèn)為供電線路高次諧波成分高為主電路保護(hù)電容擊穿的根本原因。

2 解決方案

2.1 方案制定與實(shí)施

針對(duì)供電線路高次諧波成分高的原因，我們通過(guò)思考和討論，提出了以下兩種解決方案。

2.1.1 提高電容的電壓等級(jí)

SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)原設(shè)計(jì)的主電路保護(hù)電容電壓等級(jí)為1.5kV。據(jù)了解，機(jī)車(chē)在實(shí)際運(yùn)用中，電容出現(xiàn)漏液、脹鼓的故障較為頻繁，因此在大修時(shí)已經(jīng)將電容的電壓等級(jí)提高為1.7kV，現(xiàn)在我們考慮將電容的電壓等級(jí)進(jìn)一步提高到2kV。

2.1.2 改變主電路保護(hù)電阻阻值

主電路保護(hù)電阻阻值改變后，阻容保護(hù)裝置吸收諧波的性能隨之改變，如果匹配得當(dāng)，可以提高抑制能力而且不至于導(dǎo)致裝置本身燒損。我們通過(guò)跟車(chē)測(cè)量諧波和多次調(diào)整主電路保護(hù)電阻阻值，最終確定的方案為將阻容柜兩根5Ω/1.5kW電阻并聯(lián)（見(jiàn)圖2）改為三根30Ω/1.5kW電阻并聯(lián)（見(jiàn)圖3），改造后的電阻值由原來(lái)的2.5Ω增加到10Ω，功率由原來(lái)的3kW增加到4.5kW。

2.2 實(shí)施效果

按2.1.1的方案實(shí)施后跟蹤機(jī)車(chē)運(yùn)用效果，測(cè)量對(duì)比電容的溫度并無(wú)明顯變化，運(yùn)用一年后電容在端子處發(fā)生滲液，而且主電路保護(hù)電阻表層涂漆出現(xiàn)脫落，表明電阻發(fā)熱嚴(yán)重。

按2.1.2的方案實(shí)施后跟蹤機(jī)車(chē)運(yùn)用效果，測(cè)量對(duì)比電容溫度出現(xiàn)下降，同樣機(jī)車(chē)運(yùn)用一年后電容沒(méi)有出現(xiàn)鼓包、滲漏現(xiàn)象，電容值穩(wěn)定在6μF，主電路保護(hù)電阻沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。而且與未改造機(jī)車(chē)阻容柜主電路保護(hù)電阻進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)電阻表層涂漆無(wú)過(guò)熱脫落現(xiàn)象，說(shuō)明電阻發(fā)熱程度得到控制而避免燒損。因此我們計(jì)劃按2.1.2的方案對(duì)我段配屬所有SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)進(jìn)行改造，確保機(jī)車(chē)運(yùn)用質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車(chē)主電路保護(hù)電容作為機(jī)車(chē)的關(guān)鍵部件，一旦發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，往往會(huì)引發(fā)機(jī)車(chē)次邊過(guò)流或主回路接地故障，易造成機(jī)破故;而且作為主電路的保護(hù)裝置，一旦電容失效，保護(hù)作用隨之失效，主電路高壓電器得不到有效保護(hù)后可能會(huì)發(fā)生更為越嚴(yán)重的故障，引發(fā)火災(zāi)或造成大的經(jīng)濟(jì)損失。上述解決方案對(duì)與交-直-交電力機(jī)車(chē)混跑的交-直電力機(jī)車(chē)質(zhì)量保障有一定的指導(dǎo)意義，除上述解決外，加密對(duì)電容的檢測(cè)和確保電容防護(hù)到位也很重要。

參考文獻(xiàn)

[1]郭明富.交直機(jī)車(chē)與交直交機(jī)車(chē)混跑仿真研究.成都：西南交通大學(xué)，2011.