SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車主電路保護(hù)電容故障的原因及解決方案

黃世炎

摘 要

對(duì)我段配屬SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車主電路保護(hù)電容故障原因進(jìn)行深入分析，找到根本故障原因后提出解決方案。方案在機(jī)車上實(shí)施后進(jìn)行運(yùn)用考核跟蹤，以驗(yàn)證方案的可行性，確定最終解決方案后進(jìn)行大面積推廣，從根本上解決SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車主電路保護(hù)電容故障，為機(jī)車正常、安全運(yùn)用提供有力保障。

關(guān)鍵詞

SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車;主電路保護(hù)電容故障;解決方案

中圖分類號(hào)： U264 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.058

我段配屬38臺(tái)SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車，機(jī)車主要在黔桂線擔(dān)當(dāng)貨運(yùn)牽引任務(wù)。SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車主變壓器次邊過電壓抑制裝置是跨接在主變壓器次邊繞組的過電壓保護(hù)電路，其中主電路保護(hù)電阻為2.5Ω、1.5kW，主電路保護(hù)電容為6μF、1.7kV。2019年上半年我段發(fā)生4件主電路保護(hù)電容擊穿失效故障，電容擊穿后主變壓器次邊過電壓得不到有效抑制，進(jìn)而造成主電路保護(hù)電阻燒損和硅整流裝置整流元件擊穿，嚴(yán)重影響行車秩序和存在火災(zāi)隱患。為徹底解決主電路保護(hù)電容擊穿故障，先從查找癥結(jié)所在下手，再采取針對(duì)性措施。

1 故障原因分析

1.1 主電路保護(hù)電容材質(zhì)不良

通過數(shù)據(jù)積累，得知發(fā)生主電路保護(hù)電容故障的4臺(tái)機(jī)車為2017年4月至2017年9月期間大修，大修時(shí)主電路保護(hù)電容更新。

我們對(duì)故障的電容進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)電容芯子擊穿。至于擊穿的原因，我們分析有以下三個(gè)方面：

（1）絕緣介質(zhì)不符合要求;

（2）電容在電路設(shè)計(jì)中選型不合適;

（3）電流過大造成溫度升高形成擊穿。

檢查電容銘牌，標(biāo)注參數(shù)為6μF、1.7kV，選型符合設(shè)計(jì)要求;絕緣介質(zhì)耐壓試驗(yàn)符合要求。因此可以排除電容材質(zhì)不良的可能，需要考慮外部大電流的由來。

1.2 接觸網(wǎng)供電電壓波動(dòng)，瞬間過電壓

黔桂線于2009年電氣化竣工通車，沿線多為山區(qū)，坡道較多，供電電壓波動(dòng)的情況較為常見。通過下載機(jī)車裝用的CSNR-ANU0302自動(dòng)過分相裝置數(shù)據(jù)，分析機(jī)車發(fā)生故障所運(yùn)行區(qū)段的網(wǎng)壓，網(wǎng)壓值平穩(wěn)，沒有超過30kV的情況（見圖1）。因此可以排除網(wǎng)壓波動(dòng)、瞬間過電壓的可能。

1.3 供電線路高次諧波成分高

在黔桂線上有HXD3C型機(jī)車擔(dān)當(dāng)客運(yùn)牽引任務(wù)，HXD3C型機(jī)車為交-直-交機(jī)車，四象限變流器開關(guān)時(shí)產(chǎn)生大量的高次諧波。高次諧波對(duì)SS3B固定重聯(lián)型此類交-直機(jī)車的影響特別大，機(jī)車吸收高次諧波時(shí)，主電路保護(hù)電容和電阻會(huì)產(chǎn)生超常的熱量，造成電容過熱擊穿或電阻燒損。

在HXD3C型機(jī)車在黔桂線運(yùn)行前，SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車運(yùn)用質(zhì)量穩(wěn)定，從未發(fā)生過主電路保護(hù)電容擊穿故障。因此可以認(rèn)為供電線路高次諧波成分高為主電路保護(hù)電容擊穿的根本原因。

2 解決方案

2.1 方案制定與實(shí)施

針對(duì)供電線路高次諧波成分高的原因，我們通過思考和討論，提出了以下兩種解決方案。

2.1.1 提高電容的電壓等級(jí)

SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車原設(shè)計(jì)的主電路保護(hù)電容電壓等級(jí)為1.5kV。據(jù)了解，機(jī)車在實(shí)際運(yùn)用中，電容出現(xiàn)漏液、脹鼓的故障較為頻繁，因此在大修時(shí)已經(jīng)將電容的電壓等級(jí)提高為1.7kV，現(xiàn)在我們考慮將電容的電壓等級(jí)進(jìn)一步提高到2kV。

2.1.2 改變主電路保護(hù)電阻阻值

主電路保護(hù)電阻阻值改變后，阻容保護(hù)裝置吸收諧波的性能隨之改變，如果匹配得當(dāng)，可以提高抑制能力而且不至于導(dǎo)致裝置本身燒損。我們通過跟車測(cè)量諧波和多次調(diào)整主電路保護(hù)電阻阻值，最終確定的方案為將阻容柜兩根5Ω/1.5kW電阻并聯(lián)（見圖2）改為三根30Ω/1.5kW電阻并聯(lián)（見圖3），改造后的電阻值由原來的2.5Ω增加到10Ω，功率由原來的3kW增加到4.5kW。

2.2 實(shí)施效果

按2.1.1的方案實(shí)施后跟蹤機(jī)車運(yùn)用效果，測(cè)量對(duì)比電容的溫度并無明顯變化，運(yùn)用一年后電容在端子處發(fā)生滲液，而且主電路保護(hù)電阻表層涂漆出現(xiàn)脫落，表明電阻發(fā)熱嚴(yán)重。

按2.1.2的方案實(shí)施后跟蹤機(jī)車運(yùn)用效果，測(cè)量對(duì)比電容溫度出現(xiàn)下降，同樣機(jī)車運(yùn)用一年后電容沒有出現(xiàn)鼓包、滲漏現(xiàn)象，電容值穩(wěn)定在6μF，主電路保護(hù)電阻沒有出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。而且與未改造機(jī)車阻容柜主電路保護(hù)電阻進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)電阻表層涂漆無過熱脫落現(xiàn)象，說明電阻發(fā)熱程度得到控制而避免燒損。因此我們計(jì)劃按2.1.2的方案對(duì)我段配屬所有SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車進(jìn)行改造，確保機(jī)車運(yùn)用質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

SS3B固定重聯(lián)型機(jī)車主電路保護(hù)電容作為機(jī)車的關(guān)鍵部件，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，往往會(huì)引發(fā)機(jī)車次邊過流或主回路接地故障，易造成機(jī)破故;而且作為主電路的保護(hù)裝置，一旦電容失效，保護(hù)作用隨之失效，主電路高壓電器得不到有效保護(hù)后可能會(huì)發(fā)生更為越嚴(yán)重的故障，引發(fā)火災(zāi)或造成大的經(jīng)濟(jì)損失。上述解決方案對(duì)與交-直-交電力機(jī)車混跑的交-直電力機(jī)車質(zhì)量保障有一定的指導(dǎo)意義，除上述解決外，加密對(duì)電容的檢測(cè)和確保電容防護(hù)到位也很重要。

參考文獻(xiàn)

[1]郭明富.交直機(jī)車與交直交機(jī)車混跑仿真研究.成都：西南交通大學(xué)，2011.