動車組高壓電氣系統(tǒng)故障及解決措施分析摘要：針對動車組的可靠性分析，實驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲取都比較困難，這使得部件故障問題難以確定，動車組可靠性分析面臨較多阻礙。動車組功能層次、運行條件、故障形式較為復雜，在統(tǒng)計現(xiàn)場數(shù)據(jù)時缺乏規(guī)范性，部件故障問題難以用精確數(shù)值表達。為此，文章重點論述動車組高壓電氣系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，探析其中的典型故障，提出改善動車組高壓電氣系統(tǒng)故障的建議。關鍵詞：動車組；高壓電氣系統(tǒng)；檢修方法1動車組高壓電氣系統(tǒng)故障分析1.1受電弓故障受電弓故障多是高壓放電、異物撞擊導致的，常見的問題有受電弓碳滑板燒傷、碳滑板磨損、受電弓降弓。第一，我國動車組常會被飛鳥撞擊導致故障頻發(fā)。當發(fā)生異物撞擊時，風路會漏風，自動降弓閥致使控制風路壓力下降。若泄漏量超出自動降弓閥動作值，會使排風口開啟，壓縮空氣被排出，進而引發(fā)受電弓下降，導致受電弓和接觸網(wǎng)出現(xiàn)更多的損傷。第二，天氣原因也會造成受電弓、接觸網(wǎng)發(fā)生拉弧放電，受電弓碳滑板的供風軟管產(chǎn)生泄漏，使受電弓自動降弓。第三，受電弓材質(zhì)有問題。有一些受電弓的轉(zhuǎn)軸材料很容易折斷；或是弓角突然翹起；或是設備存在質(zhì)量問題，導致碳滑板邊緣的碳條和鋁基板接縫存在漏風現(xiàn)象。1.2高壓電纜故障導致高壓電纜故障通常是因為高壓放電、異物打擊導致電纜保護套或絕緣層受損。海南地區(qū)的動車組頻繁出現(xiàn)問題多是因為當?shù)匮谉岫嘤甑臍夂蛉菀资闺娎|絕緣層老化，進而影響絕緣強度。為此，在電纜終端絕緣層的設計上應充分保障質(zhì)量。高壓電纜絕緣層是由屏蔽線組成的，屏蔽層和導電銅芯彼此互聯(lián)并絕緣。依據(jù)電磁原理，電流在流過高壓母線時，會在母線周邊出現(xiàn)交變電磁場，干擾周邊的用電系統(tǒng)。屏蔽層會將靜電收集起來，從抗靜電接地線把靜電傳至車體，再由轉(zhuǎn)向架、接地刷轉(zhuǎn)到鋼軌。當接地線斷開時，高壓母線靜電會堆積在斷裂位置，與另一端產(chǎn)生尖端放電［1］。1.3高壓互感器故障高壓互感器經(jīng)常出現(xiàn)灼傷、破損和爆裂情況。互感器的一次、二次繞組是在鐵芯上面纏繞的，兩者之間有絕緣介質(zhì)?；ジ衅鹘^緣物若炸裂，會在斷面流出液體。由此可知，互感器線圈位置的絕緣漆處于逐步受熱過程，外包樹脂材料會避免熱量發(fā)散而使熱量累積后導致絕緣漆融化，最終導致互感器炸裂。分析互感器過熱的原因如下：第一，高壓互感器本身有缺陷，在澆筑絕緣體時混入雜質(zhì)，導致高壓互感器運行期間發(fā)生局部放電；第二，接觸網(wǎng)過電壓會對互感器的絕緣性能造成破壞，線圈匝短接而出現(xiàn)過大電流；第三，接觸網(wǎng)和互感器耦合會造成鐵磁諧振，互感器會有過多的熱量積聚⑵。1.4絕緣子故障絕緣子故障多是因天氣原因?qū)е碌?。遇到雷電天氣時，車頂出現(xiàn)高壓放電，絕緣子出現(xiàn)爬電，若此時車頂有異物撞擊，就會引發(fā)放電，絕緣子被電流灼傷，導致內(nèi)部金屬層受損、質(zhì)量變差。比如，廣州動車段的CRH3068C動車組曾經(jīng)在2013年1月對D3道進行洗車時發(fā)現(xiàn)，受電弓右側(cè)絕緣子發(fā)生放電，絕緣子已經(jīng)變成純白色，而絕緣子旁邊的受電弓風管有接頭斷裂、碳滑板也被燒傷。因此，當發(fā)現(xiàn)絕緣子有爬電痕跡時，需要及時處理。1.5隔離開關故障隔離開關故障有過熱損傷和爬電灼傷兩種形式。故障發(fā)生多因接觸彈簧損傷，絕緣子彈簧片發(fā)生灼傷，這種情況會導致絕緣片和彈簧片融化。依據(jù)車載數(shù)據(jù)得出，出現(xiàn)這類問題主要是接觸彈簧和絕緣片沒有很好地接觸，造成接觸面積縮小。當受到負載影響時，隔離開關會放電或生熱，而后會散發(fā)出亮光。此外，起初彈簧片存在設計問題，導致彈簧片和絕緣片不能緊合，也會導致電灼事故發(fā)生。2改善動車組高壓電氣系統(tǒng)故障的建議2.1提升受電弓檢修質(zhì)量為了更好地保障受電弓的使用壽命，應當動態(tài)管理受電弓的部件壽命。在檢修受電弓時，要檢查弓角等。每隔1個月要更換1次碳滑板。在對動車組進行一級、二級檢修時，可實施受電弓測試設備靜態(tài)檢測，并判斷受電弓升降弓時間、接觸壓力時間和工作高度，及時排除隱患。為了讓受電弓能適應惡劣、復雜的工作環(huán)境，可督促供應商廠家對部件質(zhì)量進行優(yōu)化，并采用新技術(shù)、新材料提升絕緣子、碳滑板、空氣軟管的機械性能和電氣性能⑶。2.2保障高壓電纜性能絕緣子傘裙和電纜防護套被污染，會頻繁引發(fā)高壓電纜事故。為此，需要及時清潔高壓電纜，而且要嚴格管控緊固件的質(zhì)量，保障接地線性能良好。若高壓電纜已經(jīng)出現(xiàn)較大損傷，要立即更換終端和電纜。從目前的運行情況來看，高壓電纜接頭很容易發(fā)生故障，故可考慮更換壓電纜附件材質(zhì)。2.3定期維護高壓互感器高壓互感器需要定期維護，保證高壓互感器的整潔。日常維修時，要對高壓互感器絕緣體進行檢查，如果高壓互感器發(fā)生嚴重損傷要及時更換。此外，要注意檢查低壓端電氣、車頂密封膠、緊固件的運行狀況。若高壓互感器發(fā)生爆裂，應當做預防試驗并及時替換互感器⑷。2.4提高車頂絕緣子檢查頻率動車組車頂常用的絕緣子材料是聚酯類、硅橡膠復合類。聚酯類絕緣子要在表面噴涂防污閃材料，并做好日常維護。若污垢無法處理，應當加入中性水做清潔。硅橡膠復合絕緣子具有較強的抗污閃性能，硅橡膠雖然抗撕裂性較好，但是結(jié)構(gòu)柔軟，機械性能不高。在車輛高速行駛時，傘裙舞邊有可能折斷、撕裂。惡劣天氣發(fā)生時，絕緣子閃絡頻率偏高。因此，不僅要對車頂絕緣子做維護，還應做好相應的日常檢查工作，同時要采取措施提高絕緣子結(jié)構(gòu)強度，使其能夠適應極端天氣。2.5定期處理隔離開關隔離開關很少會產(chǎn)生故障，通常是出現(xiàn)灼傷損傷。因此，要注意對隔離開關進行定期維護，避免隔離開關產(chǎn)生高壓系統(tǒng)放電。在檢修時需要注意緊固件、絕緣子傘裙、軟連線是否牢固。此外，要定期檢查隔離閘刀磨損情況和外觀情況，若損傷嚴重需要及時更換[5]2.6高壓接地故障在線檢測方法研究電纜終端類接地故障的在線檢測方法是關于事中控制的重要一環(huán)。由于列車設計原理所致，現(xiàn)有的電路過流過壓檢測的軟硬件無法完成精準的故障隔離。以某車型8編組為例，當03車升弓側(cè)或06車非升弓側(cè)高壓設備發(fā)生接地故障時，只有電流互感器CT1能夠檢測到過流信號，但是無法判定接地故障點位于升弓側(cè)還是非升弓側(cè)，這也是造成途中進行此類故障處置時風險隱患大的根本原因。因此，為改進高壓設備接地故障隔離精度，在與主機廠、設備供應商進行了一系列技術(shù)探討后，確定了一種已實施并已取得好成效的技術(shù)方案，即新增設電流互感器。3結(jié)束語綜上所述，高壓供電系統(tǒng)是動車組的重要組成部分，動車組運行途中高壓系統(tǒng)故障多發(fā)，嚴重影響動車組運行安全。本文通過分析動車組高壓供電系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因，制定優(yōu)化措施。文中主要針對高壓系統(tǒng)的檢修提出了優(yōu)化措施，希望通過提高對數(shù)據(jù)的分析處理、設計及檢修方案的不斷優(yōu)化等手段，達到動車組安全可靠運行的目的。參考文獻：楊軍.高速動車組高壓箱內(nèi)異常放電故障分析及解決方案[J].城市軌道交通研究，2020,23(09):133-135+140.鄧文明.動車組主斷路器分析優(yōu)化與試驗研究[D].西南交通大學,2019.張志遠.CRH3型動車組牽引傳動系統(tǒng)可靠性分析與研究[J]