F803—3J2均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)中的故障及對(duì)策

李振乾 李桂平 廖作東

摘要：介紹F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)的工作原理以及電路組成，分析試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)中故障發(fā)生的原因，針對(duì)故障原因提出對(duì)冷卻系統(tǒng)增加增壓泵，和對(duì)被測(cè)硅拒晶閘管門(mén)極觸發(fā)脈沖發(fā)生電路信號(hào)傳輸線(xiàn)進(jìn)行屏蔽來(lái)降低該試驗(yàn)臺(tái)的故障率，保證我段安全運(yùn)輸生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：均壓/均流試驗(yàn)；觸發(fā)脈沖；晶閘管；屏蔽；硅拒；被測(cè)電流；水冷系統(tǒng)

南寧機(jī)務(wù)段配屬電力機(jī)車(chē)153臺(tái)，內(nèi)燃機(jī)車(chē)166臺(tái)，其擔(dān)任南昆線(xiàn)、湘桂線(xiàn)、黎湛線(xiàn)、益湛、河茂、田德及越南同登的國(guó)際聯(lián)運(yùn)共4798公里牽引任務(wù)，為此F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)作用是否良好在實(shí)際檢修生產(chǎn)中尤為重要，均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)是自動(dòng)完成檢測(cè)鐵路機(jī)車(chē)整流柜硅元件均壓、均流、觸發(fā)脈沖等檢修工藝規(guī)定試驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)備，在檢修過(guò)程中它確保了機(jī)車(chē)變流裝置通過(guò)控制晶閘管實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，提高機(jī)車(chē)的粘著性能，一旦均壓，均流試驗(yàn)臺(tái)發(fā)生故障而不能及時(shí)對(duì)硅柜檢測(cè)，將嚴(yán)重影響運(yùn)輸生產(chǎn)秩序和行車(chē)安全。

一、F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)工作原理

（一）F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)組成。主供電源、組件選擇器、觸發(fā)脈沖發(fā)生器、電流/電壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、RR232通訊接口、負(fù)荷選擇器、負(fù)荷電阻器、工控計(jì)算機(jī)等9部份組成。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

（二）F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)工作過(guò)程。主供電源將工頻380V交流電轉(zhuǎn)換為低電壓40V大電流1650A的電源，通過(guò)組件選擇器選擇機(jī)車(chē)硅柜被測(cè)組件，經(jīng)負(fù)荷選擇器選擇不同機(jī)型被測(cè)硅柜的負(fù)荷，按照電力機(jī)車(chē)檢修工藝通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的相位角，開(kāi)通被測(cè)硅柜晶閘管門(mén)極電路使電流達(dá)至規(guī)定值，硅柜晶閘管所流過(guò)的電流通過(guò)電流/電壓傳感器經(jīng)A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)RR232通訊接口與計(jì)算機(jī)通訊，從而使操作人員直觀的從計(jì)算機(jī)顯示屏讀出硅柜每組晶閘管是否均壓/均流。其電路見(jiàn)圖2。

二、運(yùn)用中存在的問(wèn)題

（一）被測(cè)硅柜組件電流跳動(dòng)。在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)被測(cè)組件電流還沒(méi)達(dá)規(guī)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)顯示屏電流數(shù)值時(shí)有跳動(dòng)現(xiàn)象，特別是硅柜的大功率冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)跳動(dòng)現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，經(jīng)示波器檢測(cè)硅柜組件門(mén)極脈沖信號(hào)波形，發(fā)現(xiàn)其波形不穩(wěn)定是造成被測(cè)硅柜組件電流跳動(dòng)的主要原因。

（二）大功率檢測(cè)時(shí)硅柜組件被測(cè)電流波動(dòng)大。由于南寧機(jī)務(wù)段機(jī)車(chē)臺(tái)數(shù)多，在檢修過(guò)程中均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)，在作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)工作的晶閘管觸發(fā)脈沖不穩(wěn)定，因而晶閘管的導(dǎo)通角也不穩(wěn)定，造成大電流試驗(yàn)區(qū)段電流不穩(wěn)定，試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。因此必須對(duì)晶閘管觸發(fā)脈沖線(xiàn)加裝屏蔽層，或?qū)⒔M件選擇器移出變壓器鐵柜外單獨(dú)安裝，并對(duì)觸發(fā)脈沖線(xiàn)加裝屏蔽層。

（三）試驗(yàn)臺(tái)選擇器晶閘管水冷系統(tǒng)增設(shè)增壓裝置。試驗(yàn)臺(tái)選擇器晶閘管選用KK1650A/1600V，并采取水冷方式其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

大功率檢測(cè)時(shí)組件選擇器晶閘管頻繁開(kāi)通、關(guān)斷，在開(kāi)通過(guò)程中其處于全導(dǎo)通狀態(tài)電流高達(dá)1650A，在關(guān)斷過(guò)程中晶閘管在較小導(dǎo)通角的狀態(tài)下其熱阻較大，即工作時(shí)結(jié)溫較高，而且組件選擇器晶閘管安裝于密閉狹小空間，采取水冷方式流量不足，故工作時(shí)結(jié)溫聚積而無(wú)法散放導(dǎo)致晶閘管性能下降，在大電流檢測(cè)中其電流波動(dòng)多達(dá)200A，嚴(yán)重時(shí)造成晶閘管燒損，試驗(yàn)臺(tái)無(wú)法工作，見(jiàn)圖3。

三、對(duì)策

（一）對(duì)觸發(fā)脈沖發(fā)生器信號(hào)線(xiàn)加裝屏蔽層。通常電力機(jī)車(chē)硅柜安裝于高壓室金屬柜中，門(mén)極控制信號(hào)線(xiàn)由電子柜航空插頭通過(guò)屏蔽電纜線(xiàn)輸入硅柜中，其抗電磁干擾能力較強(qiáng)。而F803-3J2均壓/均流試驗(yàn)臺(tái)門(mén)極控制的脈寬調(diào)制信號(hào)線(xiàn)從試驗(yàn)臺(tái)到被檢硅柜使用普通電纜線(xiàn)其長(zhǎng)度達(dá)4米，抗干擾能力差，因此對(duì)信號(hào)線(xiàn)套人金屬銅管并接“地”是解決被測(cè)硅柜組件電流跳動(dòng)的最佳方案。

（二）對(duì)組件選擇器晶閘管觸發(fā)脈沖信號(hào)線(xiàn)加裝屏蔽層。在組件選擇器中，晶閘管作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用，其與試驗(yàn)臺(tái)主供電源變壓器在同一鐵柜內(nèi)，晶閘管導(dǎo)通觸發(fā)脈沖線(xiàn)無(wú)屏蔽層保護(hù)，當(dāng)試驗(yàn)電流較大時(shí)，變壓器的泄漏磁場(chǎng)對(duì)組件選擇器晶閘管觸發(fā)脈沖形成強(qiáng)烈干撫，電流越大干擾越強(qiáng)，使

根據(jù)表1

晶閘管耗散功率PAV：

PAV=0.785VTM×IAv+0.215VTO×IAV=0.785×3.5×1650+0.215×1.51×1650=5609.0475（VA）

式中：VTM為通態(tài)峰值電壓；VTO為門(mén)檻電壓晶閘管散熱器允許的最高臺(tái)面溫度TS：

TS=TC-RCS×PAV=（Tjm-Rjc×PAV）-（RCS×PAV）=（125-0.01×5609.0475）-（1/5×0.01×5609.0475）=57.69℃

式中：TC為晶閘管管殼允許最高溫度；Tjm為晶閘管的最高結(jié)溫；Rjc為晶閘管的結(jié)殼熱阻；RCS為晶閘管接觸熱阻，（平板形器件取半導(dǎo)體結(jié)殼熱阻1/5RjC）

按《電力半導(dǎo)體用散熱器的選擇和使用原則》（國(guó)標(biāo)：JB/T9684-2000）的規(guī)定與實(shí)際運(yùn)用測(cè)量值對(duì)比，見(jiàn)表2。

從上表看出，南寧機(jī)務(wù)段處于我國(guó)南方，試驗(yàn)臺(tái)晶閘管的水冷系統(tǒng)直接接入自來(lái)水，在夏季時(shí)由于自來(lái)水管長(zhǎng)時(shí)暴曬，其冷卻系統(tǒng)進(jìn)口水溫往往大于35℃，又因受自來(lái)水壓力限制和其水質(zhì)硬度偏高，久而久之管路易于結(jié)垢造成水流量嚴(yán)重不足，從而使晶閘管工作溫度扁高，在大電流檢測(cè)時(shí)其電流波動(dòng)多達(dá)200A，嚴(yán)重時(shí)燒損晶閘管，因此在試驗(yàn)臺(tái)晶閘管的水冷系統(tǒng)中增加“純水增壓循環(huán)冷卻系統(tǒng)”來(lái)提高水流量是解決被測(cè)硅柜組件電流波動(dòng)大的最佳方案。

針對(duì)南寧機(jī)務(wù)段F803-3J2均壓l均流試驗(yàn)臺(tái)在運(yùn)用中存在的問(wèn)題，采用了上述方案加以改進(jìn)后大大降低了試驗(yàn)臺(tái)的故障率，節(jié)省了勞力成本與各種物料支出，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)很好地保證了機(jī)車(chē)的檢修質(zhì)量和行車(chē)安全。

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