SS7E型电力机车直供电系统故障分析及对策研讨

SS7E型电力机车直供电系统故障分析及对策研讨

王振华

中车兰州机车有限公司 甘肃，兰州， 730050

摘要：在我国轨道交通运行中电力机车的应用范围交广，电力机车直供电系统运行的可靠性影响着机车运行安全性与稳定性，进而会对轨道交通运行经济性造成巨大影响，本文分析了SS7E型电力机车直供电系统故障的情况及原因，进而就其对策及管理措施进行了探讨。

关键词：SS7E型电力机车直供电系统；故障分析；对策

引言

电力机车是一种采用电力进行驱动的轨道机车，直供电系统在电力机车运行中担负着电力驱动资源供输的重要责任，机车直供电系统的结构较为复杂，典型DC600V供电系统是由供电整流桥以及接触器、熔断器组成的，在实际运行中其各结构发生故障就会导致机车供电系统停机甚至短路起火，造成机车停运与损毁，进而引发机车运行安全事故。

1SS7E型电力机车直供电系统的工作原理

电力机车供电系统通常采用的是机车集中整流结合客车分散逆变的构建模式，供电系统搭建的具体方式为交-直-交变流供电结构结合的方式。电力机车直供电系统需对供电体系的二十五千伏单相交流电进行降压及整流、滤波操作，将至调整为DC600V，从而为客车提供驱动。具体DC600V直供电系统的具体工作原理为，电网利用电力机车将电力资源传输给列车，机车上对应的主变压器可以把受电弓接收到的、从供电网传输来的二十五千伏单相交流电降压，并通过单相半控整流装置将对应电流整流为两路DC600V电源，因为在机车上存在两套相对独立的单相半控整流体系。而负责向列车母线供电的则是电气连接器。其具体工作电路如下：

而列车供电回路则是由列车供电柜等装置组成的，而列车供电柜中又包括整流器、滤波电容及电抗装置等，而供电系统提供的单相交流电通过供电柜整流以及滤波之后就可以变成六百伏直流电，并经由机车两段的供电结构向客车各设备供电。

而列车供电回路保护系统则是对供电柜各种装置运行信号进行信息采集与分析，当列车供电柜运行中出现了短路及过压等问题时，系统就会迅速反应，对装置进行保护，故障信号进入控制单元后，逻辑单元就会反馈信息将供电柜输入接触器断开，以保护供电柜的运行安全。

2故障情形概述及故障原因分析

2.1故障概况

某SS7E0009机车在正产运行中机车突发故障，主断路器跳闸，并且控制微机显示器出现黑屏，走廊中可听到设备异响，乘务员在进行巡查时发现Ⅱ端供电控制柜当中的接触器真空管发生了烧损情况，更严重的是供电柜控制线出现了线路烧损并伴有明火的情况，为安全事故，同时整流柜当中晶闸管出现了击穿现象，这一故障情况导致该机车供电客车中途停车两小时，不仅影响了列车调度工作的效率，也给列车运行公司带来的巨大经济损失。

2.2故障原因分析

Ⅱ端供电柜供电接触器KM26真空管部分烧损，快速熔断器FU10外壳炸裂，快速熔断器周围的连接铜排、电流传感器等部件烧损，部分控制线路绝缘护套烧损，初步排查认为Ⅱ端变流装置内供电桥V17、V18晶闸管击穿。对变流装置硅整流元件进行了现场检测和拆解检查，经检测V18晶闸管击穿，V17晶闸管性能良好。击穿的晶闸管从表面看无任何过热烧损的迹象，散热配件齐全，压装状态良好，排除热击穿的可能。根据现场检查和故障元件拆解、检测情况，综合分析认为，导致此次机车故障的主要原因是：机车运用中Ⅱ端变流装置内供电桥晶闸管V18管芯PN结被大电流击穿，造成直供电主电路交流侧短路，在实施过流保护过程中由于快速熔断器性能不可靠，导致真空接触器KM26烧损、快速熔断器FU10爆炸喷弧。当整流桥可控硅元件击穿，造成交流侧短路时，一次保护元件快速熔断器（RSG-1 000 V/1 250 A）在正常情况下快速熔断。而此次行车事故中熔断器熔而不断。根据对熔断器检修过程进行跟踪论证，分析认为：大修、轻大修机车各件清洁度较差，为了保证该件的清洁度在检修时使用工业酒精对表面进行擦拭，检修人员用大量的棉丝沾取过量酒精后导致少量液体从两端渗漏进入熔断器体内导致石英砂受潮，再加之冬季北方气候较为寒冷使熔断器内的石英砂结块，最终导致了熔而不断。

3电力机车供电系统运行中故障预防措施

根据前文对SS7E型机车直供电系统原理及故障问题分析，可以知道当前电力机车供电系统还存在一些问题，应在其管理运维中采取如下措施，以保证机车及列车运行安全。

3.1积极提升机车电源供电品质

根据笔者多年工作经验，当前我国各地轨道交通不断发展、客车的运行可靠性以及服务舒适性越来越高，因此客车上的电力、电气装置越来越多，为了保持客车运行环境，空调系统、热水器以及电暖装置、客车内电插座等用电装置及设施都在轨道交通运行系统中得到了广泛应用，而多种设备运行状态不同，电压也会发生波动，客车运行中非常容易发生逆变器等装置的保护系统故障甚至损害。因此在当前的轨道交通电力机车供电稳定保护与系统装置检修工作中，各项工作的要求越来越高，在进行电力机车以及列车供输电系统的大修及日常检修工作应根据实际需求进行标准化操作，要做好输出电压的参数设置。在检修单位工作中要做好机车竣工试验控制工作，以保证负载试验中电源装置检查效果，尤其应做好输出电压波形检测工作，只有保证纹波因数在百分之十一下才投入运行生产，这样能够有效防止电源装置以及客车中用电设备间的出现电压震荡情况，以防客车负载变化中出现过大电压波动，而影响供电运行安全。在笔者日常工作中，也采用了这一检修技术，检修后多台机车运行中机车供电控制箱更换为和谐型机车用供电设备后，在用电设备波动较大的时候电压波动幅度较小，电压稳定。

3.2改造当前机车的阻容吸收装置

为了保证客车供电的电压保护效果，近些年来我国轨道交通高压电网供电系统应用较多，电网供输电也发生了变动，交流电机车大量投入运用，多个机车之间会向影响，叠加谐波峰值电压就会造成机车运行中电压波动较大而故障多发，为了保证机车运行安全，可以进行整流柜阻容面板的检修改造，对电容进行更新处理，并对系统耐压等级进行全面提高。

结束语

总之，电力机车运行中直供电系统发生故障可能导致诸多安全问题，在实际机车供电系统管理与维护工作中应做好定期巡检工作安排，并根据当前轨道交通运行需求进行运维及检修技术团队的培训管理，尤其是机车供电系统大修工作人员的标准化操作方面应做好全面的技术学习与规范操作考核，保证检修工作质量，进而为电力机车运行提供良好的电力供输环境。

参考文献

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