SS8機車整流柜軟連線燒損原因分析及預防措施

王 鍇

（中國鐵路廣州局集團有限公司 長沙機務段，長沙 410001）

2016年2月，因長沙機務段SS8型電力機車整流柜軟連線燒損，D21機車發生故障，干擾了鐵路正常運營，造成不良影響。2016年1月，長沙機務段值乘外段承修SS8型機車也發生了1件同類故障，同時SS8型電力機車整流柜軟連線過熱5臺次，嚴重危及行車安全，故障如表1所示。

表1 整流柜軟連線燒損故障

本文從理論和實際檢修情況，對SS8型機車整流柜軟連線燒損產生的原因進行分析，提出了切實可行的方案。

1 原因分析

SS8機車整流柜軟連線與線耳之間采用冷式模壓連接，線耳在規定的限度內壓縮，與軟連線銅芯保持緊密接觸。當整流柜軟連線與線耳兩種金屬導體以某種機械方式互相接觸時，接觸區域所呈現的附加電阻稱為接觸電阻。

1.1 軟連線與線耳接觸電阻

接觸電阻Rj由收縮電阻Rs和表面膜電阻Rb兩部分組成。下面分別對SS8機車整流柜軟連線、線耳收縮電阻Rs和表面膜電阻Rb進行分析。

SS8機車整流柜軟連線與線耳接觸面如圖1所示。無論用什么工藝切開導體，或切開后對切面無論用什么工藝實行精加工，切面表面總是凸凹不平，有宏觀和微觀上的波紋，表面粗糙等。

圖1 SS8整流柜軟連線與線耳接觸面

當兩個接觸面接觸時，實際上只有若干個小塊面積相接觸，而在每塊小面積內，又只有若干塊小的突起部分相接觸，稱為接觸點。在接觸點處，金屬的實際截面積減小。電流在流經電接觸區域時，從原來截面較大的導體突然轉入截面很小的接觸點，電流線發生劇烈收縮的現象。該現象所呈現的附加電阻稱為收縮電阻Rs。

1.2 計算電阻

接觸面收縮電阻Rs與材料的電阻率ρ成正比，與材料硬度（HB值）的平方根成正比，與壓力F和接觸點的數目n的二次方根的乘積成反比，如式（1）所示。

在材料的電阻率ρ、材料硬度（HB值）一定時，收縮電阻Rs壓力F和接觸點的數目n的二次方根的乘積成反比。不合格軟連線壓力F和接觸點數目n均變小，因此不合格軟連線收縮電阻Rs遠大于合格軟連線收縮電阻，如圖2所示。

圖2 合格軟連線與不合格軟連線的對比圖

不合格軟連線表面膜電阻，在SS8機車整流柜軟連線與線耳接觸面上，由于污染而覆蓋著一層導電性很差的物質，這就是接觸電阻的另一部分表面膜電阻。表面膜電阻主要分4種類型：塵埃膜、吸附膜、無機膜和有機膜。

不合格軟連線由于軟連線與線耳接觸壓力過小，接觸面空隙過大，使得飄揚空氣中的團狀微粒在靜電的吸力下，覆蓋于接觸面之上形成塵埃膜，水分子和氣體分子更容易在接觸表面形成吸附層。不合格軟連線電接觸材料暴露于空氣中，化學腐蝕作用在其表面形成各種金屬化合物的無機膜。綜上所述，不合格軟連線表面膜電阻遠大于合格軟連線電阻。

結合以上兩點，不合格軟連線線耳壓接處或緊固面接觸的電阻遠遠超過標準范圍。

1.3 軟連線與線耳接觸部分性能損壞過程

線耳壓接處或緊固面接觸電阻過大，通過電流后接觸連接面會強烈氧化并產生一層電阻率很高的氧化層薄膜，從而使接觸電阻增加，接觸連接處的溫度值加劇升高。當溫度超過一定允許值后，就會形成惡化循環，接觸連接處燒紅，松動甚至熔化。不合格軟連線燒損流程如圖3所示。

圖3 不合格軟連線燒損流程

1.4 總結長沙機務段發生SS8機車軟連線燒損原因

軟連線與線耳接觸電阻過大是造成SS8機車整流柜燒損故障的主要原因。長沙機務段SS8機車整流柜軟連線壓接不規范、空隙過大、表面極易氧化，導致收縮電阻與表面膜電阻增大，從而造成接觸電阻過大，具體表現為以下四個方面。

1.4.1 線耳壓縮比和壓接寬度不夠

線耳壓縮比和壓接寬度不夠，導致銅芯與線耳接觸力和接觸面積過小，接觸電阻變大，而且裝車后會造成線耳表面在緊固螺絲平墊處凹陷。如果拆卸后再進行安裝，會造成原凹陷面變成空隙，接觸面變小，接觸電阻增大。

1.4.2 線耳內徑與銅芯不匹配

線耳內徑過大時，在壓接過程中線耳壓縮不均勻，易發生變形和松動，銅芯線股也存在一定分散現象，使線耳老化加快。

1.4.3 線耳接觸面處理不佳

線耳內壁常有雜質、毛刺和氧化層存在，若處理不徹底，不能保證接觸面清潔，將直接導致接觸面膜層電阻增大。

1.4.4 分析質量原因

線耳壓接過程中線芯損傷斷股、大線插入線耳不到位、編織線未搪錫等情況也會影響線耳壓接質量。一方面，線耳緊固不良造成接觸面變小，接觸電阻增大，在機車振動時，緊固螺栓松動現象會逐漸惡化，導致接觸電阻進一步增大。另一方面，當線耳松動嚴重時，緊固螺栓會成為導流的一部分。而緊固螺栓電阻率是線耳的5.6倍，發熱量是線耳的28倍，截面積不到線耳的20%，這樣會造成接觸面氧化過熱，接觸電阻增大。

2 對策制定與實施

長沙機務段所有SS8機車整流柜軟連線都貼上溫度指示帶進行普查，然后進行跟蹤記錄，發現當整流柜軟連線溫度分別超過82℃、99℃（環境溫度20℃）時，采取相應的措施。在SS8機車每次小輔修和整備作業時，進行溫度指示帶讀數檢查，隨后將讀數根據環境溫度換算，當該值高于上述溫度上限時，分如下兩階段進行處理。

2.1 涂電力復合脂

電力復合脂也叫導電膏，能去除已形成的氧化亞銅膜，減少表面膜電阻。在一定的接觸壓力下，其導電微粒可以形成無數網狀的導電通道，填充接觸面的細微空隙，增加接觸面，從而降低接觸電阻。當第一次發現表面溫度指示帶高于規定溫度時，用無水酒精或丙酮擦凈線耳接觸面，表面均勻涂上約0.2mm厚的電力復合脂后再進行壓接。

2.2 更換整流柜軟連線

當凃導電膏處理后溫度仍高于規定溫度時，整流柜軟連線直接更換。處理時一方面要控制線耳壓接質量，確保SS8機車整流柜軟連線與線耳配套，壓緊力良好，線耳內搪錫良好，從源頭上降低壓接區的物理和化學變化對接觸電阻的影響；另一方面要控制線耳緊固質量，緊固作業完畢后檢查緊固面的平整及貼合狀態，確保0.05mm的塞尺無法塞進。

3 實施效果

發現整流柜軟連線過熱隱患20臺次，其中5臺涂電力復合脂后溫度正常，其余均進行了更換。再未發生軟連線燒損引起的線上不良和機破故障，減少了SS8型電力機車因整流柜軟連線而引發的機破及線上不良，整流柜軟連線故障率下降了100%。目前，長沙機務段配屬49臺SS8機車整流柜軟連線無過熱等不良質量反饋。2016年3月，SS8型電力機車因整流柜軟連線過熱引發的臨修為0件。

4 結語

根據以上方法，SS8型電力機車因整流柜軟連線過熱引發的問題，已經得到解決，說明該方法是非常成功的。因此，本文分析了SS8機車整流柜軟連線燒損的原因并提出了針對性預防措施，希望對廣大電力機車的工作人員有所幫助。