文/李龍杰 陳鈞潤 宋偉雅

0 引言

電流保險絲是電器發(fā)生故障時保護電氣裝置安全的熔斷體，其容量選擇至關重要。保險絲容量如果過大，電器發(fā)生嚴重過載或短路時而不熔斷，會燒毀電器；保險絲容量如果過小，用電器未達到額定功率，保險絲就熔斷了，會影響電氣裝置的正常運行。只有選擇得當，才能使電氣裝置安全可靠正常地運行。在動車組系統(tǒng)上，保險絲的容量選擇更為重要，當電器發(fā)生故障或異常時，如果保險絲容量選擇不對，沒有及時熔斷，伴隨著電流不斷升高，升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災，影響列車行駛安全。

1 問題概述

某動車組空調系統(tǒng)在線上運行時，因出現變壓器損壞的現象，經討論并驗證后提出在變壓器原邊和副邊增加保險絲的整改方案，整改完成后，空調系統(tǒng)運行過程中偶爾會發(fā)生變壓器原邊熔斷絲熔斷導致空調系統(tǒng)不制冷。而熔斷絲熔斷分為兩種情況，一是玻璃管透明，多由非電路故障引起，通常是瞬間大電流沖擊造成；另一種情況是玻璃管內壁附著黑色金屬粉末或顆粒，表明電路存在嚴重的短路故障?，F場熔斷絲熔斷后玻璃管透明，因此判定為瞬間大電流沖擊造成。針對這一問題，在該型號動車不同車輛上進行試驗，對車上電源及用電設備進行一系列的監(jiān)控和分析，以找到真正原因、解決問題，從而完善整改方案。

2 空調系統(tǒng)變壓器輸入及輸出端電壓/電流監(jiān)控

在變壓器工作過程中，輸入/輸出電流、電壓產生跳變主要發(fā)生在三個階段：受電弓升（供電）；變壓器輸出端負載變化；受電弓降（斷電）。試驗在惠州動車所和佛山動車所進行了具體測試。

2.1 惠州動車所測試

在惠州動車所測試了該型號動車組04 車，測試空調變壓器輸入電流/電壓（見圖1）。

圖1 惠州動車所04車空調變壓器原邊電壓、電流測試波形

（1）接通VCB，變壓器輸入端電壓約為404V，電流約為0.121A。

（2）空調全冷工況下，空調正常啟動，變壓器上的四個液管閥依次開啟動，變壓器原邊電壓約為404V，電流最大約為0.3A。

（3）斷開VCB，空調變壓器原邊電流最大約為0.3A，電流峰峰值達到了1.98A，波動時間約4s。

根據上述測試結果分析，接通VCB 時，變壓器輸入電壓、電流平穩(wěn)正常，電流小于0.5A；空調系統(tǒng)全冷時，負載變化時變壓器輸入電壓、電流正常，電流小于0.5A；斷開VCB 時，變壓器輸入電流峰值達0.99A，波動時間4s左右。從圖2來看，熔斷時間小于 3s。所以，在這種情況下，選擇0.5A保險絲會存在該熔斷絲熔斷的可能性。

圖2 保險絲熔斷曲線

隨后，經現場對該動車組05車測試，對其控制柜變壓器進行VCB 斷開，控制柜保險絲熔斷，驗證了該分析的正確性。

2.2 佛山動車所測試

在佛山動車所測試該型號動車組03車、04車，測試空調變壓器輸入輸出電流電壓。

2.2.1 03車測試波形

（1）空調全冷工況，03 車空調正常起機，變壓器原邊副邊電壓、電流值見表1。

表1 佛山動車所03車全冷工況電壓電流

（2）斷開VCB，03 車空調變壓器原邊、副邊電壓、電流值見表2，測試波形見圖3。

表2 佛山動車所03車斷開VCB電壓電流

圖3 佛山動車所03車斷開VCB電壓、電流測試波形

2.2.2 04 車測試波形

（1）空調全冷工況下，04車空調正常起機工作，變壓器原邊副邊電壓、電流值見表3。

表3 佛山動車所04車全冷工況電壓電流

（2）斷開VCB后，04 車空調變壓器原邊、副邊電壓、電流值見表4，測試波形見圖4。

圖4 佛山動車所04車斷開VCB電壓、電流測試波形

表4 佛山動車所04車斷開VCB電壓電流

●空調壓縮機正常工作時，變壓器輸入電流均在0.5A 以下（03車為0.29A、04車為0.21A）。

● 斷開VCB 時，變壓器輸入電流會突然增大，超過0.5A（03車電流為0.72A，持續(xù)時間2s左右），說明斷開VCB 后0.5A的保險絲有熔斷的可能。

3 原邊保險絲選擇及驗證

綜上，選擇保險絲的原則是：

（1） 應能有效避開VCB 斷開時的電流沖擊；

（2）應該在次級線圈短路時原邊保險絲瞬斷，從而有效保護變壓器，故需測試或計算出沖擊電流大小及時間、短路電流大小。其中，沖擊電流由圖1可知，最大峰值為0.99A ，波動時間約為4s；短路電流，將次級線圈短路，原邊接在電源上，用示波器作短時監(jiān)控即可測出，有效值為2.87A，曲線如圖5所示。

圖5 次級線圈短路電流

經以上分析，并參考如圖5所示的保險絲熔斷曲線，該動車空調系統(tǒng)變壓器原邊保險絲容量選擇1A，其在1A~2A 的范圍內熔斷時間大于300s，在接近3A 的情況下小于1s。為驗證結論的準確性，先將保險絲放于電流回路中，調整電流在1A~2A 之間，實測電流為2A，通電時間為60s，保險絲并未熔斷；再將保險絲置于變壓器原邊電路，次級邊短路，給變壓器通電，原邊保險絲瞬斷，并反復驗證3次，3 次都瞬斷。由于保險絲瞬斷，示波器無法捕捉其波形，但實驗的可重復性足以證明將原邊保險絲換成1A的可行性。

4 次級端0.125A 保險絲驗證

由于次級端電流較小，根據計算及以上測得的波形可得知，次級端共4個電磁閥線圈負載，每個負載最大電流約為0.06A，目前適合這種負載的只有0.125A保險絲。電磁閥正常的情況下長時運行，無熔斷現象，因此只需驗證在負載異常的情況下0.125A保險絲能有效保護變壓器。以空調系統(tǒng)上的故障電磁閥線圈作為負載，給變壓器通電，0.125A 保險絲瞬斷；每路反復驗證3 次，共發(fā)生12次瞬斷。由于保險絲瞬斷，示波器無法捕捉其波形，但實驗的可重復性足以證明次級端0.125A 保險絲能對變壓器進行有效保護，且在正常工作時不發(fā)生熔斷。

5 結束語

本文著重從實際試驗中監(jiān)測動車空調系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的電壓/電流值，來確定保險絲的選型。選擇保險絲的型號時，保險絲的熔體額定電流不但要大于被保護電路的實際工作電流，還應考慮被保護設備在不同狀態(tài)下產生的尖峰電流，只有滿足這一選型原則，才能夠確保當電路出現正常尖峰電流時保險絲不會產生熔斷反應，保證空調的正常使用和起到應有的保護作用，保證列車的行駛安全。