HXD2型电力机车高压套管终端故障分析及改进措施

HXD2型电力机车高压套管终端故障分析及改进措施

李泽锋  徐凤琳  郑宇昊

西安局集团公司西安机车检修段  陕西西安  710038

摘要：HXD2型电力机车在运用中经常发生高压电缆总成高压套管终端烧损故障，严重影响机车运用安全。通过对故障件进行解体分析，结合内部结构、工作原理等方面提出改进措施。

关键词：电力机车；高压套管终端；故障分析；改进措施。

1. HXD2型电力机车25kV高压电缆总成概述

HXD2型电力机车A、B节各装配一套高压电缆总成，每套高压电缆总成由高压套管终端、支架、高压电缆、电缆护套、T型终端共五大部分组成，其主要作用为通过位于车顶的高压套管终端、受电弓将接触网25kV高压电流引入到主变压器原边，从而供机车使用。

图1 高压电缆总成结构

2.高压套管终端故障件解剖情况

2.1高压套管终端故障概况

通过对前期发生的多起HXD2型电力机车高压套管终端故障件进行解剖分析，发现大多数高压套管终端故障件均是在顶部位置有明显击穿放电痕迹。

图2 高压套管终端放电部位

2.2高压套管终端解剖分析情况

通过对故障高压套管终端解剖分析，发现红色伞裙管击穿，内部除了有电弧击穿路径还有明显的树枝状放电痕迹。

图3 高压套管终端解剖后放电痕迹

3. 高压套管终端烧损原因分析

3.1高压套管终端内部结构

高压电缆终端内部从里到外主要部件依次为：电缆线（含电缆铜芯、电缆绝缘层等）、应控片、应控管、3层支撑管、伞裙管、外保护管、格兰头和法兰。从应控管往外至外保护管，每两个不同层之间均填充有防水胶泥，如下图所示：

图4 高压电缆终端内部结构

3.2放电路径分析

根据解剖过程发现的放电通道痕迹可以看出，放电通道由端子顶部开始，沿第三层（最外层）绝缘支撑管与伞裙管的交界面，向下沿面贯穿放电，放电发展至接近伞裙管底部时，向法兰的密封格兰头（地电位）放电，并且击穿伞裙管顶部。

在解剖过程中发现在伞裙管的内表面，存在有多处不同程度的树枝状放电痕迹，这种痕迹表明，在伞裙管与支撑管界面上存在着长期的局部放电现象，这种放电随着时间的积累会不断扩大范围，当放电路径生长到界面击穿临界点时，会造成界面绝缘崩溃，发生贯穿性的沿面击穿放电。

3.3故障原因分析

根据故障件解剖情况分析，结合内部结构、工作原理等方面，可以确认高压套管终端放电烧损的原因是伞裙管与第三层绝缘支撑管之间的绝缘界面中产生局部气隙，高压套管终端在25kV的高压工作条件下持续造成局部放电，当放电长度发展到临界值后，引起在伞裙顶部（击穿圆孔处）贯穿至终端底部的沿面击穿放电烧损故障。

高压套管终端内部产生局部气隙的主要原因有：1.个别终端新造时存在内部缺陷；2.终端在安装、运输或维修过程中，出现操作不当，使高压终端过度扭转，从而导致内部多层结构层发生相对位移，就可能产生局部气隙，内部气隙部位在高压工作条件下产生局部放电，最终引发高压套管终端放电击穿烧损故障。

4.改进措施

4.1日常修程时检查要点

在日常修程检查时，严禁检修人员用手握住软连线或导电杆等高压连线进行转动，或握住终端顶部螺杆进行晃动，否则可能引起高压套管终端内部各层间发生位移进而导致绝缘性能下降或密封失效。

4.2高压套管终端拆装工艺提升

在拆装25kV高压电缆总成户外高压套管终端时，必须严格按照如下工艺执行：采用两把扳手进行作业，一把扳手固定终端芯轴顶部平口处防止芯轴转动，另一把扳手进行固定螺母拆装作业（紧固力矩值50N·m），然后进行软连线拆装。作业过程中两把扳手要密接配合，防止芯轴转动造成套管终端内部产生位移、气隙，引发放电烧损故障。

5.结束语

通过对HXD2型电力机车高压套管终端故障进行分析，并提出改进措施，减少了机车关键部件的故障率，保证了机车的运行安全，同时为其他单位相关技术人员处理此类问题提供了参考。

参考文献：

[1] 穆岩岩,李华祥. 机车车辆25kV高压电缆总成（TB/T 3444-2016）,2016.12.

[2] 刘洋. 高压电缆故障分析与检测方法 [J]. 辽宁工程技术大学学报自然科学版,2015,8.