CRH3C型動車組高壓系統閃絡問題解析

張遠東， 谷孝坤

(中國鐵路北京局集團有限公司 北京動車段， 北京 102600)

CRH3C型動車組在運營過程中發生過多起高壓系統閃絡問題，嚴重影響了京津城際運輸秩序。為防止司機及隨車機械師在處置動車組故障時，盲目升弓擴大事故影響，文中結合CRH3C型動車組高壓系統電氣原理圖，分析真空斷路器對接地開關放電引起的高壓系統鎖閉故障，并針對性地提出安全防范及改進措施，為后續CRH3C型動車組持續、安全、可靠運營提供保障。

1 CRH3C型動車組高壓系統工作原理

1.1 CRH3C型動車組高壓系統組成

CRH3C型動車組高壓系統包括受電弓、真空斷路器、避雷器、網壓和網流檢測裝置、高壓電纜、車頂支持絕緣子、高壓接地裝置及高壓隔離開關等。CRH3C型動車組高壓系統設備按照AC 25 kV/50 Hz設計，主要安裝在變壓器車(2車和7車)車頂，每個變壓器車設有1臺受電弓。正常運行時只升一個受電弓，高壓供電在真空斷路器后面進行分路，故障時由真空斷路器進行保護。

CRH3C型動車組高壓系統設備控制采用冗余設計，在故障時可通過車頂隔離開關進行故障單元的電氣隔離。

1.2 CRH3C型動車組高壓系統電氣原理說明

CRH3C型動車組升2車受電弓時，接觸網電流通過2車受電弓、真空斷路器、網側電流互感器1后分為兩路，其中一路供給2車牽引變壓器，另一路通過2車車頂隔離開關、中間車高壓電纜，到達7車車頂隔離開關；此后電流又分為兩路，第一路供給7車牽引變壓器使用，第二路截止到本車真空斷路器的下口(HV1)，如圖1所示。

圖1 高壓系統電流走向示意圖

CRH3C型動車組的網側電流由車頂的網側電流互感器(=10-T03)檢測，檢測到的相關電流信號經過匹配變壓器(=22-T04)、匹配電阻(=22-A10)后，傳輸給中央控制裝置(CCU)電流采集板卡C135，如圖2所示。

圖2 線電流檢測示意圖

假設2車網側電流互感器1檢測到的數值為A1，那么在升2車受電弓的情況下，A1約等于2車主變壓器輸入端電流互感器2檢測值B1與7車主變壓器輸入端電流互感器2檢測值B2之和，即A1≈B1+B2。而7車線電流互感器1因處于電路分支末端，下游無用電設備，所以無電流經過(如圖1所示)，其檢測數值A2約等于零。

2 CRH3C型動車組高壓系統閃絡問題分析

根據CRH3C型動車組高壓系統電氣原理圖可知，當2車真空斷路器正常工作時，理應截止7車的第2路電流。然而實際運用過程中，發生車頂高壓系統閃絡時，往往是7車第2路電流被檢測到，進而觸發動車組斷電降弓保護。檢查發現發生漏電的部位多數在真空斷路器的機械壓力觸頭和軸向保持組裝與真空滅弧室的結合處，如圖3所示。

通過下載故障車所在牽引單元CCU診斷數據可發現，動車組發生故障時，診斷數據中報有“在受電弓降弓的情況下檢測到線電流”，故障代碼6330和6344，說明故障時刻7車的網側電流互感器(=10-T03)檢測到有電流通過。結合檢查發現的7車真空斷路器輸出側HV1外部下方有灼燒痕跡，判斷非升弓車輛真空斷路器在故障發生時存在異常放電現象。當CCU檢測到非升弓車輛車頂網側電流過流的在線反饋時，便會報出63CE故障，觸發動車組列車軟件保護，進而鎖閉車頂隔離開關，強制受電弓自動降下。

圖3 真空斷路器閃絡示意圖

3 CRH3C型動車組高壓系統閃絡問題應急處置

在雨雪霧霾等天氣下，CRH3C型動車組發生高壓系統閃絡故障時，切不可盲目進行換弓及二次升弓操作，可按如下規定進行應急處置：

(1)對于有車載信息無線傳輸系統(WTDS)數據監控的動車組，查看6330、6344故障發生所在牽引單元，確定后切除本單元高壓設備，換升另一單元受電弓，按最大牽引力維持運行。

(2)對于無車載信息無線傳輸系統(WTDS)數據監控的動車組，使用專用Sibas軟件下載CCU數據，分析、判明故障點后，執行第(1)條操作。

(3)對于運行途中發生的高壓系統閃絡故障，按當地鐵路局調度命令執行升降弓操作，必要時采取"冷升弓"方式放行列車, 即在接觸網無電狀態下，通知其中一臺電力機車(動車組)升弓后，合閘送電，確認無故障后，再次停電，并通知另一臺電力機車(動車組)升弓再次送電確認，直至確認故障電力機車(動車組)，通知其降弓并不得自行升弓，等待救援。

(4)對于執行上述操作仍無效的動車組，立即申請救援。

4 CRH3C型動車組高壓系統閃絡問題防范措施

真空斷路器對接地開關的絕緣介質為空氣，那么提升對接地開關的絕緣性能最好的辦法就是增加兩者間的電氣間隙，相對于原有BVAC.N99E型真空斷路器，BVAC.N99E1型真空斷路器對地電氣間隙由>310 mm增加到>350 mm，對接地開關電氣間隙由300 mm增加到350 mm；試驗數據表明，新型真空斷路器可有效防止真空斷路器對接地開關異常放電。新型真空斷路器主要改進參數如表1所示。

表1 BVAC.N99E型和BVAC.N99E1型真空斷路器的區別

另外，通過優化CRH3C型動車組列車診斷系統軟件，增加對非升弓單元漏電壓的檢測診斷邏輯，即檢測到非升弓單元網壓大于12.5 kV時，報主斷路器隔離故障，代碼6414，也可及時發現動車組早期主斷絕緣故障。

5 結束語

CRH3C型動車組高壓系統閃絡問題的發生是一個復雜的過程，任何一點對地放電均能導致動車組高壓系統鎖閉。以上針對真空斷路器對接地開關放電問題的分析，為動車組隨車機械師處理高壓系統閃絡問題提供依據和實作參考。