CRH3型動車組車頂電壓互感器檢修工藝研究

許　淵　郭樹財　董　強　陳學軍

（中車唐山機車車輛有限公司動車檢修事業部，唐山 063035）

CRH3型動車組車頂電壓互感器檢修工藝研究

許淵郭樹財董強陳學軍

（中車唐山機車車輛有限公司動車檢修事業部，唐山 063035）

隨著高速動車組運營里程的增加，車頂高壓系統的故障率也隨之增加，對車頂高壓設備的性能，提出了更高更嚴格的要求。一旦故障發生，將嚴重影響動車組行車安全和運營管理。本文以全壽命周期維護為基礎，對CRH3型動車組電壓互感器高級修檢修工藝及方法進行研究，通過提出和制定合理的檢測手段和檢修方法，對電壓互感器可能存在的缺陷提早發現，為CRH3型動車組車頂高壓設備檢修提供參考意見和積累經驗。

高速動車組電壓互感器檢修工藝設計

1　背景

在動車組運營過程中，相較于動車組其他部位故障發生情況來看，電壓互感器炸裂屬于低故障率案例，然而故障一旦發生，將會導致主斷路器斷開，造成極其嚴重的臨時停車和運營事故。

同時，電壓互感器外部絕緣材料炸裂后，擊打周邊高壓部件，造成受電弓、隔離開關支撐絕緣子等其他部件二次損傷，事故影響進一步加大。

2　電壓互感器主要組成及工作原理

CRH3型動車組采用的是德國雷茲（RITZ）公司生產的GSEFB-25F型高速動車組專用干式電壓互感器，位于變壓器車車頂，是目前應用最廣泛的電磁式電壓互感器，主要用來檢測接觸網電壓，以便轉換為單獨的以測量為目的低電壓傳給全列的TCU和本牽引單元的CCU，接觸網電壓信號由CCU和TCU共同測定。其工作原理與變壓器相同，變比為25000：150，一次側和二次側在電氣上相互絕緣，相較于一次側，二次側的電壓很低，可以很好地保證二次側系統設備和操作人員的安全。

電壓互感器的法蘭由防風雨鋁合金制成，所有室外部件都由防腐材料制成，一次側端子（A）是由鍍鎳黃銅制成的螺釘；二次側端子分別為 1a-1n和 2a-2n；二次側繞組均有保險絲保護，可防止外部過壓對車內設備造成損害，保險絲位于二次側端子上方。

圖1　電壓互感器外觀圖

　圖2電壓互感器接線圖

3　電壓互感器炸裂原因分析

對發生炸裂故障的電壓互感器進行檢查，電壓互感器炸裂均為外部絕緣材料炸裂，且二次側基本無損傷，一次側存在過熱發黑；通過對CCU MVB環境變量數據解析發現故障發生時，接觸網網壓檢測值為31～35kV（正常工作電壓為25～29kV），而相鄰非故障車檢測到的接觸網網壓值均處于正常水平，從而判斷過電壓（31～35kV）非接觸網實際值。通過電壓互感器工作原理“檢測值=（接觸網電壓/一次繞組匝數）×二次繞組匝數”，和故障電壓互感器次邊不存在破損的情況，推測電壓互感器發生炸裂前，一次繞組存在匝間短路情況，使得線圈匝數減少，導致網壓檢測值升高；匝間短路發生后，因匝間電勢差增大，導致短路點附近電流增大，熱量迅速積聚無法散失，最終導致電壓互感器炸裂。因此，可能造成動車組電壓互感器炸裂的直接原因有以下兩種：

（1）繞組匝間或層間絕緣問題，導致匝間或層間短路，短路點過電流，引發局部過熱，由于互感器內為真空環境，外部環氧樹脂絕緣材料硬度較高，內部產生的熱量和漆包線過熱產生的氣體無法散失，產生炸裂。

（2）電壓互感器制作工藝存在問題，產品絕緣材料中存在氣泡或間隙，產品在運行過程中，內部產生局部放電，引發炸裂。

4　現行檢修技術標準

根據CRH3型動車組的技術特點及列車實際的運營環境，參照雷茲公司提供的電壓互感器用戶手冊和《和諧3C、380B（L）型動車組四級檢修規程》（鐵總運［2014］228號）的相關規定，對電壓互感器進行例行檢修。

（1）對電壓互感器表面清潔并進行狀態檢查；

（2）對一次和二次側端子電氣連接進行狀態檢查；

（3）對絕緣子裙部和各裙部之間進行狀態檢查；

（4）對電壓互感器二次側電阻值進行測量；

（5）對電壓互感器的實際映射進行試驗。

5　檢修工藝改進

為保證電壓互感器的可靠性工作，可在現有檢修項點中增加電壓互感器勵磁特性、誤差測量、工頻耐壓和局部放電試驗，提早發現匝間短路現象或絕緣薄弱擊穿點，具體試驗設備見表1。

5.1電壓互感器伏安特性測試

表1　電壓互感器高級修測試設備清單

伏安特性測試：在電壓互感器一次高壓繞組開路的情況下，設備能在二次繞組上施加額定頻率50Hz、波形應為實際正弦波的電壓；測量點包括0.2、0.5、0.8、1.0、1.2倍相對于額定電壓下的電壓值，測量出對應的勵磁電流。

圖3　電壓互感器勵磁特性測試電氣原理圖

5.2電壓互感器誤差測試

誤差測試：設備在額定頻率50Hz、80%、100%、120%額定電壓及25%和100%額定負荷且功率因數0.8（滯后）條件下進行電壓互感器的比例誤差和相位差測量。

圖4　電壓互感器誤差試驗原理圖

5.3電壓互感器工頻耐壓試驗

（1）一次繞組感應耐壓試驗60kV，頻率 150Hz，歷時40秒，電壓互感器應無擊穿及閃絡現象；

（2）二次繞組外施電壓2kV，頻率 50Hz，歷時60秒，電壓互感器應無擊穿及閃絡現象。

5.4電壓互感器局部放電測量

在一次繞組工頻耐壓試驗后的降壓過程中使電壓降至下述試驗電壓值時分別測量局放值：

（1）1.2×Um=43.2kV，局放值＜50pC（型式試驗值6.6pC）；

（2）Um=36.0kV，局放值＜50pC（型式試驗值6.2pC）；

（3）1.2×Um/1.732=25kV，局放值＜20pC（型式試驗值4.8pC）；

（4）測量時間30s。

6　結束語

科學合理的檢修工藝標準是保證電壓互感器檢修質量的前提，本文對CRH3型動車組電壓互感器的檢修工藝的研究，在電壓互感器的檢修工作中有較強的指導意義。

［1］GB 1207-2006電磁式電壓互感器.中國標準出版社，2007.1.

［2］《和諧3C、380BL型動車組四級檢修規程》.中國鐵路總公司，鐵總運［2014］228號.

Research on the Maintenance Technology of Voltage Transformer on the Roof of the CRH3 Type EMU

XU Yuan GUO Shucai DONG QiangCHEN Xuejun
（TangshanZhongcheLocomotiveCo.Ltd，EMUMaintenance Division，Tangshan 063035）

With the increase of the mileage of high-speed EMU operation，a high pressure system over the roof failure rate also increases，the performance of roof pressure equipment proposed higher and stricter requirements.Once the fault occurs，it will seriously affect the safety and operational management of motor vehicles.The life cycle maintenance on the basis of CRH3 EMU voltage transformer high-level maintenance repair technology and method were studied，by putting forward and make reasonable means of detection and maintenance methods，which may exist on the voltage transformer defects found early，CRH3 EMU roof pressure equipment maintenance to provide reference and experience.

high speed train set，voltage transformer，maintenance，process design