淺析機(jī)車車頂電器故障

陳文強(qiáng)+陳新偉

摘要：電器是電力機(jī)車的重要組成部分，是為電力機(jī)車提供電能的特殊供電設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性、無(wú)備用性、和對(duì)自然環(huán)境的敏感性，其發(fā)生的故障復(fù)雜多樣，當(dāng)電力機(jī)車牽引列車運(yùn)行時(shí)，如果機(jī)車車頂高壓設(shè)備發(fā)生故障或其他原因造成高壓設(shè)備故障。它會(huì)造成電氣化鐵路供電設(shè)備損壞、供電中斷、列車停運(yùn)、嚴(yán)重威脅供電和運(yùn)輸安全。

關(guān)鍵詞：受電弓；電壓互感器；主斷路器.

1.前言

由于電能與其他形式的能相比具有極易轉(zhuǎn)換和便于調(diào)整、控制等優(yōu)點(diǎn)，因此在生產(chǎn)生活及一切科學(xué)、技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，電能從生產(chǎn)、運(yùn)輸、調(diào)整、保護(hù)裝置的作用才能很好完成的過(guò)程。

這些電器是為電力機(jī)車提供電能的特殊供電設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性、無(wú)備用性、和對(duì)自然環(huán)境的敏感性，其發(fā)生的故障復(fù)雜多樣，它會(huì)造成電氣化鐵路供電設(shè)備損壞、供電中斷、列車停運(yùn)、嚴(yán)重威脅供電和運(yùn)輸安全。研究此課題就是希望減少機(jī)車電器的故障，以保證機(jī)車的正常、順利運(yùn)行，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，不受危害。

2.車頂電器各個(gè)部分常見(jiàn)故障分析

2.1受電弓常見(jiàn)故障

1.機(jī)械磨耗：新建線接觸網(wǎng)刨面底部為圓弧形，而且接觸線表面有不少比較堅(jiān)硬的毛刺，這是新開(kāi)通線路滑板條極劇磨耗的主要原因。經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行后，接觸導(dǎo)線漸趨平整光滑，摩擦系數(shù)減小，達(dá)到一定的摩擦次數(shù)后，機(jī)械磨耗量將大大減小并將保持在一定的范圍內(nèi)。

2.電氣磨損：新開(kāi)通線接觸導(dǎo)線毛刺多，加上開(kāi)通前一段時(shí)間內(nèi)由于暴露于空氣，表面污染，當(dāng)與受電弓滑板初期接觸時(shí)接觸不良，電火花往往都比較大，電氣磨耗自然突出。

3.弓網(wǎng)拉弧：弓網(wǎng)之間要求始終有一定的接觸壓力以保證機(jī)車受流狀況良好，當(dāng)接觸壓力過(guò)小甚至為零時(shí)，受電弓滑板會(huì)脫離接觸網(wǎng)而發(fā)生離線。雖然中小離線不會(huì)對(duì)機(jī)車運(yùn)行造成影響，但在離線瞬間產(chǎn)生的火花或電弧，會(huì)增加接觸導(dǎo)線和受電弓滑板的電磨損，縮短其使用壽命。大離線則十分有害，甚至使機(jī)車的運(yùn)行和安全受到威脅。

4.滑板偏磨：滑板偏磨也是影響滑板壽命的重要原因之一。我國(guó)首趟機(jī)車發(fā)生刮弓故障使因?yàn)榛鍡l磨耗過(guò)速的原因，存在偏磨使滑板磨透，不能正常與接觸網(wǎng)接觸，造成卡滯接觸線從而造成刮弓。

5.刮弓：刮弓是受電弓的一重大事故。從電氣化開(kāi)通這些年來(lái)，除了供電及機(jī)務(wù)部門(mén)外運(yùn)輸指揮部門(mén)也很重要，如果車站錯(cuò)給信號(hào)將電力機(jī)車放入無(wú)電線路，機(jī)車乘務(wù)員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)沒(méi)采取降弓措施，由于弓未完全降下造成刮弓。

2.2高壓電壓互感器常見(jiàn)故障

1.電壓互感器內(nèi)部故障，電路導(dǎo)線受潮、腐蝕及損傷使二次繞組接線短路，發(fā)生一相接地短路及相見(jiàn)短路等，由于短路點(diǎn)在二次保險(xiǎn)前面，故障點(diǎn)在高壓保險(xiǎn)熔解斷之前不會(huì)自動(dòng)隔離。

2.常見(jiàn)的有：保險(xiǎn)熔斷或接觸不良、一次隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)接觸不良、電壓切換回路斷線或接觸不良，回路中發(fā)生短路等。這些故障使繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置失去交流電壓，可能誤動(dòng)作，同時(shí)表計(jì)指示不正確。

3.交流“電壓回路斷線”、保護(hù)“直流電壓回路斷線”的處理方法：可以在一次主電路運(yùn)行母線（在合閘位置的母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)）相對(duì)應(yīng)的切換繼電器上，測(cè)量線圈兩端電壓。若電壓正常，可能為繼電器接點(diǎn)未接通（多次發(fā)生操作后），也可能是繼電器線圈斷線。

4.檢查電壓切換繼電器接點(diǎn)閉合的原因：應(yīng)測(cè)量電壓的小母線的引入端子和保護(hù)回路的交流電壓是否正常。若小母線引入端子電壓（A630）正常，而保護(hù)回路的交流電壓（A710）不正常，可能是切換繼電器接點(diǎn)接觸不良，或端子排、接線柱等有斷線點(diǎn)或接觸不良。

2.3主斷路器常見(jiàn)故障

1.滅弧室瓷瓶炸裂。滅弧室前觸頭復(fù)原彈簧斷裂，易造成滅弧室瓷瓶炸裂。滅弧室動(dòng)觸頭復(fù)原彈簧長(zhǎng)期工作在吹弧高溫環(huán)境中，頻繁壓縮，產(chǎn)生塑性變形甚至斷裂，導(dǎo)致動(dòng)、靜觸頭分?jǐn)鄷r(shí)間增大或不能正常分?jǐn)啵a(chǎn)生強(qiáng)烈持續(xù)高溫電弧，此電弧又不能在瞬間被熄滅，從而導(dǎo)致滅抓室瓷瓶炸裂。

2.主斷路器控制軸斷裂或隔離開(kāi)關(guān)過(guò)位.在主斷路器隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程中，由于隔離開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶均具有一定質(zhì)量，在瞬間制停到位時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生很大的慣性沖擊。如旋轉(zhuǎn)瓷瓶法蘭盤(pán)與控制軸連接的鍵與銷嚴(yán)重磨耗、松曠或傳動(dòng)氣缸的緩沖作用不良，容易發(fā)生控制軸、隔離開(kāi)關(guān)刀桿或旋轉(zhuǎn)瓷瓶的斷裂，隔離開(kāi)關(guān)過(guò)位等故障。

2.4真空斷路器常見(jiàn)故障

1.真空斷路器真空泡真空度降低：真空斷路器在真空泡內(nèi)開(kāi)斷電流并進(jìn)行滅弧。由于真空斷路器本身沒(méi)有定性、定量監(jiān)測(cè)真空度特性的裝置，所以真空度降低，故障不易被發(fā)現(xiàn)，其危險(xiǎn)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它顯性故障。

2.真空斷路器合閘失靈：真空斷路器拒絕合閘，有四個(gè)方面的原因：線路上有故障；操作不當(dāng)，操作、合閘電源問(wèn)題或電氣二次回路故障，斷路器本體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障。

3.真空斷路器分閘失靈，根據(jù)故障原因的不同可分為：真空斷路器遠(yuǎn)方遙控操作分閘；但真空斷路器不能斷開(kāi)。其原因有分閘操作回路斷線；分閘線圈斷線；操作電源電壓降低；分閘線圈短路，分閘能力降低；分閘頂桿變形，分閘時(shí)存在卡澀現(xiàn)象等。

3.結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)高速鐵路的不斷發(fā)展，從內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車再到今天的動(dòng)車組、高速鐵路，鐵路的發(fā)展是可圈可點(diǎn)的。車頂電器在能量傳輸過(guò)程中起著不可或缺的作用，減少能量的損耗對(duì)高速列車的運(yùn)行速度有重要影響，因此，對(duì)車頂電器的研究對(duì)高速列車的發(fā)展有至關(guān)重要的作用。

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