南非電力機車制動電阻故障分析及優化方案

馮月強

摘 要：對南非電力機車電阻制動原理及制動電阻柜基本結構介紹，現場調查分析制動電阻燒損的原因并制訂優化方案，通過加強制動電阻維護及新增保護軟件，確保通風充足，同時當機車計算溫度大于500℃，機車制動電阻切除，從而達到保護制動電阻的目的，通過實施保護措施，效果顯著。

關鍵詞：電力機車 制動電阻 優化方案

中圖分類號：U269 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0070-02

南非電力機車是我國出口非洲的電力機車，為后續電力機車出口奠定并夯實基礎，制動電阻柜故障不僅給機車的正常運行帶來隱患，也增加了機車的檢修成本。通過對故障機車進行試驗檢測及現場調查，分析出制動電阻柜故障原因并制訂優化方案。

1 南非電力機車制動電阻柜介紹

基本原理：該車型除使用空氣制動機系統外，還裝有電阻制動系統，供列車在長大坡道下坡制動使用。利用牽引電機的可逆性，機車在電阻制動工況時，牽引電機呈發電機工況，將列車的動能與位能轉變為電能，此時，發電機的轉矩為制動轉矩，發電機所產生的電能全部消耗在制動電阻帶上而變為熱能。

應用環境：環境溫度（遮蔭處）-10℃～+50℃在隧道時要求機車外部件能承受短時高溫，車頂160℃（持續時間5～10min），最嚴重200℃（持續時間1～2min），車體外中部140℃（持續時間5～10min），車底100℃（持續時間5～10min）。運用海拔0～1980m相對濕度平均濕度為80%，偶爾最大濕度可達100%其它機車運行和停駐潮濕海岸線時，可承受多鹽且腐蝕性高的環境；運行和停駐在內陸時，可承受干燥、多塵、多風的環境條件。制動電阻元件及支撐部件安裝在單獨的屏柜中，制動電柜通過螺栓安裝與機車導軌上。

參數要求：應配備用于天車起吊用的可拆卸的吊耳，吊環規格采用M24的螺孔。重量和重心不超過1400kg（含風機）。材料裸露在機車外部的材料應能承受機車運營環境的溫度變化、濕度、腐蝕、晝夜溫差較大的影響。所有絕緣材料應能長期接觸油和熱降解而避免性能下降惡化。車外的絕緣材料必須承受機車在隧道時的短時高溫和沿海地區的腐蝕性。

控制回路標稱電壓：DC110 V（-30%～+25%）；輔助額定線電壓：380V（±5%）。總諧波失真：<10%；額定頻率：50 Hz（±1Hz）；制動電阻裝有溫度保護系統，當電阻元件溫度低于650℃時，溫度保護系統輸出低電平；當電阻帶溫度達到650℃，溫度保護系統將輸出高電平。

2 南非電力機車制動電阻故障問題

2.1 現場狀況

針對南非電力機車制動電阻故障的車輛，在機務段對電力機車制動電阻運用情況進行了調研。

基本情況如下：（1）大部分電力機車制動電阻狀態良好；（2）部分機車制動電阻頂部電阻帶有變形跡象；（3）機車制動電阻進風口堵塞嚴重。

2.2 現場檢查

（1）制動電阻頂部檢查。

將電力機車制動電阻頂部電阻取出，仔細觀察制動電阻帶變形的原因確定制動電阻有變形現象（圖1）。

（2）制動電阻底部檢查。

檢查在段機車發現部分電力機車制動電阻進風口存在堵塞情況（圖2）。

（3）經過現場調查多數制動電阻下方發現鋁箔（圖3）。

2.3 機車制動電阻原因分析

通過檢查進風口和分析數據可以得出以下結論：（1）機車制動電阻進風口堵塞，部分機車可以檢測到過熱信號。證明通風不足是機車制動電阻過熱的主要原因。（2）機車制動電阻進風口堵塞，部分機車不能檢測到過熱信號。可能是機車過溫保護裝置故障或機車接線錯誤。（3）機車進風口發現鋁箔存在的情況，該問題可能導致制動電阻短路。（4）機車制動電阻檢修維護存在問題。機車制動電阻頂部單元存在變形，需要及時進行維護，否則將導致機車帶故障運用，最終導致機車制動電阻完全燒損。

綜上，南非電力機車的制動電阻由于進風口堵塞導致通風不足，同時因檢修維護不到位導致通風不足的情況下長時間運用導致損壞。

3 優化措施及改善

（1）加強制動電阻的維護，定期清理進風口確保通風充足，嚴格按照檢修文件執行并及時更換存在隱患的制動電阻單元，減少外界因素引起制動電阻柜故障的頻率。（2）機車TCMS新增基于電阻阻值計算溫度曲線的保護方法。新軟件已進行測試試驗。

當機車計算溫度大于400℃，機車線性降功率，當機車計算溫度大于500℃，機車制動電阻切除，從而達到保護制動電阻的目的。

4 結語

通過加強制動電阻的維護及新增基于電阻阻值計算溫度曲線的保護方法，制動電阻柜故障率減少，從而有效地保證了機車安全運行及質量。

參考文獻

[1] 邢濤，陳安俊，李順.南非窄軌雙流制六軸電力機車概述[J].電力機車與城軌車輛，2017（1）：11-15.

[2] 劉友梅.SS3型4000系電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[3] 饒忠.列車制動[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

[4] 李春陽.電力機車通風方式探討[J].機車電傳動，2006（3）：10-14.

[5] 王奇鐘.機車加裝制動電阻帶自動保護裝置[J].電力機車技術，2001（1）：45.

[6] 劉嚴，石建成，鄔航東.制動電阻通風及溫升計算探討[J].電力機車技術，2002（2）：11-14.