無錫地鐵牽引高壓箱充電接觸器故障分析和解決方案

承琳 胡賢令 暢寶玉

摘?要：無錫地鐵1號線2號線電客車都采用了株洲電力機車研究所有限公司的系統，每列車為四動兩拖六節車編組，配備了四臺高壓箱。高壓電器箱為地鐵車輛電氣牽引系統主電路的構成部分，其中充電接觸器用于支撐電容器的預充電。無錫地鐵1號線2號線電客車正線運行超過5年，充電接觸器故障時有發生，經常影響高壓電器箱的輸出。本文從正線和架修車輛角度，對充電接觸器故障現象進行調查分析處理，希望對相關故障處理及研究領域提供借鑒經驗。

關鍵詞：地鐵;電客車;高壓電器箱;預充電接觸器

高壓電器箱從母線高速斷路器及接觸器箱和輔助高壓箱接入DC1500V直流電源，然后輸出給濾波電抗器，并與牽引逆變器的DC1500V負反饋線連接，再與地鐵列車的接地電路相連接。高壓電器箱為地鐵車輛電氣牽引系統主電路的構成部分，實現牽引系統的電路通斷和保護功能，主要由主隔離開關、高速斷路器、差分電流傳感器、預充電接觸器、短接接觸器高壓電器組成。其中充電接觸器用于支撐電容器的預充電，無錫地鐵1號線2號線電客車正線運行超過5年，充電接觸器故障時有發生，經常影響高壓電器箱的輸出。本文從正線和架修車輛角度，對充電接觸器故障現象進行調查分析處理，對充電接觸器故障進行提前預防和修復避免。

1 預充電接觸器簡介

無錫地鐵使用的預充電接觸器原產于MS意大利，其額定工作電壓1800V，40℃約定發熱電流60A，控制電壓110V，主觸頭1800VDC工作電壓接通能力為50A（（τ=15ms）;最大分斷能力（τ=5ms），1800VDC工作電壓為60A。因其具有體積小，安裝方便，陶瓷滅弧，分斷接通靈活穩定等特點，被廣泛應用于高鐵，動車，城軌牽引系統中。從圖1中可知，在主電路原理圖中，KM2即為預充電接觸器。

2 故障現象分析

目前無錫地鐵在5年架修時發現，高壓箱中的DCU KM2接觸器經常發生卡分卡合現象時有發生，該款接觸器生產于2013年，在車輛服務時間已超5年。其主要部件為動靜觸頭組，引弧觸頭組，線圈，滅弧罩，反力彈簧，襯套，壓敏電阻，及側板底座等。

首先對預充電接觸器故障原因進行分析：

（1）預充電接觸器在每次的分斷和閉合的過程中，在主動靜觸頭/引弧動靜觸頭之間均有短時電弧產生，長時間電弧會在觸頭表面形成黑色燒蝕，導致觸頭間的接觸電阻增大，發熱量大幅增加。

（2）預充電接觸器為電阻線圈吸合，在長時間動作后會出現線圈阻值逐步變大，在吸合過程中，電磁鐵產生的吸合力變小，導致吸合延時或不穩定。

（3）預充電接觸器配置兩組輔助觸點，為兩組常開＼＼常閉設計，輔助觸點的開/閉狀態反饋給牽引系統，使其主回路狀態可被列車控制系統實時監控;由于長時間運作后，輔助觸點接通表面會出現細小凹坑或電蝕痕跡，導致接觸電阻增大，反饋信號檢測不到而誤報。

（4）預充電接觸器為使閉合分斷更加迅速，配置了一根反力彈簧，長期工作后會產生老化、彈力不足，使接觸器吸合/分斷操作發生延遲和滯后，發生卡分，卡合等故障。

（5）襯套主要功能是固定主觸頭組件以及減少主觸頭組件在動作過程中的摩擦力，是接觸器吸合/分斷靈活準確。在長時間動作后其表面會磨損，影響接觸器分斷和閉合。

基于以上故障分析和接觸器組件的使用壽命，給出參考的必換件偶換件清單。

3 充電接觸器的故障修理和檢測步驟

（1）檢查接觸器銘牌信息，滅弧罩，側板滅弧片，主觸點和各機械零件有無裂紋、破損、變形。

（2）檢查連接器、連接線絕緣層是否完好，更換上表中推薦的偶必換件。

（3）在額定電壓Un為110V下測試線圈工作電流：I=0.113A～0.125A;線圈電阻=882Ω～975.5Ω，輔助觸點接點電阻≤100mΩ，線圈吸合電壓≤60%Un;線圈釋放電壓=10%Un～22%Un。

（4）分別在0.7Un（77V）及1.3Un（137.5V）電壓下，檢測輔助觸點的通斷狀態各10次。

（5）老化測試：在三個電壓下0.7Un，Un，1.3Un（77V，110V，137.5V）接觸器正常閉合/分斷各100次，并同時監測輔助觸點常開/常閉觸點工作狀態。

以上3～5項均可以使用機車綜合實驗臺進行測試。其中第5項為老化試驗，主要為增加接觸器的可靠性，用戶可根據情況適當增加老化測試的次數，推薦為0.7Un，Un，1.3Un各100次，特殊情況可增至各200次通斷。

4 結語

本文主要對地鐵高壓箱中的預充電接觸器的故障的起因進行分析，并針對充電接觸器的故障進行修復，并利用科學的手段進行老化測試，旨在保證接觸器的可靠性，確保地鐵車輛的正常運行。

參考文獻：

[1]技術設計說明書-系統-牽引系統.

[2]技術設計說明書-部件-TPQ86A高壓電器箱.

[3]無錫地鐵一號線電氣原理圖.