模擬高壓窄脈沖干擾解決一起電力機車疑難故障

王凱俊

（沈陽鐵路局 吉林機務段技術科，吉林132052）

微電子技術在機車上應用，在提高機車自動控制性能方面發揮著越來越多的作用。同時，由于機車在運行中微電子設備處于高電壓、大電流、寬頻帶范圍強磁場的環境中，往往出現死機、誤動作、甚至燒損等故障，這類故障的形成原因復雜，使用傳統的處理故障手段力所不及。

1 疑難故障

唐山機務段SS36094機車在一段時間內，經常發生A、B組調壓開關不進級，跳主斷路器和蓄電池不充電故障。經檢查發現電子柜A組升位、降位，B組升位、降位共有4個插件上的5個集成電路塊的＋15V電源部分對地擊穿。使用常規的方法檢查，找不到形成故障的原因，形成故障的規律。初步判斷是機車DC110V電線路存在對微電子設備具有損壞威脅的高壓窄脈沖。

機務段查找故障的傳統方法是通過外觀檢查和用新品替換試驗來處理故障，還需要通過機車投入運用檢驗措施的有效性，措施的針對性差，工作效率低。這類對微電子設備具有損壞威脅的高壓窄脈沖，產生的原因復雜，發生的條件很難確定，往往通過長時間添乘，來捕捉故障規律。

唐山機務段在使用傳統的各種方法未能解決的情況下，嘗試了一種“模擬高壓窄脈沖干擾”的新方法。

2 模擬高壓窄脈沖干擾

模擬高壓寬頻窄脈沖發生器的原理如圖1所示。

采用高壓直流沖擊信號電源，輸出電壓DC1 000V試驗，頻數：1次／s；使用了放電間隙耦合器耦合，通過間隙放電產生寬頻譜窄脈沖加到DC110電線路。

并用FLK示波器監測在模擬高壓窄脈沖干擾條件下的響應，發現機車DC110回路現有抑制過電壓的性能不好。在高壓脈沖試驗條件下，可諧振產生最高達800V的沖擊脈沖。如圖2所示。

圖1 模擬高壓寬頻窄脈沖發生器示意圖

圖2 示波表顯示記錄

3 針對性措施

測試機車上電空閥線圈，接觸器線圈等電感性電器按原設計的安裝電壓抑制器齊全，抑制參數均符合技術要求。但機車DC110V電線路仍存在對微電子設備具有損壞威脅的高壓窄脈沖。分析原因是機車電線路長，存在分布電感，在機車運行中，在大電流，高強度磁場突變的工作條件下，現有電壓抑制器安裝布局，不能保證對微電子設備的保護，仍然存在高壓窄脈沖損壞的死角。機車原設計僅僅在電感性電氣裝置附近加裝有電壓抑制器，在電感性電器斷開時，相應的電壓抑制器也隨之斷開了。

因此，在機車電線路中，有必要分布加裝固定的電壓抑制器。達到有效消除隨機發生的高壓窄脈沖和局部諧振的目的。

具體措施有：在可能受到高壓窄脈沖干擾影響的機車微電子裝置周圍加裝吸收措施，還根據機車導線分布加裝吸收組件，在電子柜210與214間加裝一個0.47 μF 1 600V的無極電容和一個240V壓敏電阻。在電子柜207、206線間及在兩端司機室01JX、02JX的210和300間各加裝一個0.47μF 1 600V的無極電容。如圖3所示。

圖3 加裝吸收組件示意圖

采取措施以后，再次使用便攜機車電線路故障測試儀模擬1 000V高壓直流沖擊限流試驗頻數：1次／s，用FLK示波器反復試驗檢測，原來800V模擬干擾脈沖減小到40V以下，如圖4所示。

圖4 改進后示波器顯示記錄

經機車投入運用驗證，SS36094機車因DC110V電線路存在高壓窄脈沖干擾燒電子插件疑難故障得到了徹底解決。

4 結束語

模擬高壓窄脈沖干擾采用高壓直流沖擊信號電源，輸出電壓DC 1 000V試驗，1次／s；每分鐘就可模擬高壓窄脈沖干擾60次。由傳統“守株待兔”方法，變為“主動出擊”測試，確定故障效率高，措施的針對性強。

因此，重視機車車上微電子設備的電磁兼容性，重視在微電子設備相關的電路加裝高壓抑制器的有效性，并探索這類疑難故障處理的新方法具有重要意義。