HXD1C型電力機車高壓電纜終端放電的原因分析和改進措施

李 霞

(1 華東交通大學(xué) 機電學(xué)院 機械工程專業(yè)研究生班，江西南昌330012; 2 鄭州鐵路局 洛陽機務(wù)段，河南洛陽471002)

HXD1C型電力機車高壓電纜終端放電的原因分析和改進措施

李 霞1，2

(1 華東交通大學(xué) 機電學(xué)院 機械工程專業(yè)研究生班，江西南昌330012; 2 鄭州鐵路局 洛陽機務(wù)段，河南洛陽471002)

列舉了洛陽機務(wù)段HXD1C型電力機車高壓電纜終端損壞事例，介紹了高壓電纜終端構(gòu)成，調(diào)查了該類型電纜終端的使用情況，對事故原因進行了分析，提出改進措施并實施。此類事故在同類型機車中較為普遍存在，對解決類似問題的運用維護有借鑒作用。

HXD1C型電力機車;高壓電纜終端;放電;分析;改進

2010年鄭州鐵路局洛陽機務(wù)段陸續(xù)接入HXD1C機車200臺，運用以來，在同樣的清潔條件下，從2011年12月至2012年4月間陸續(xù)出現(xiàn)多起高壓電纜終端套管放電變形問題(如表1)。有些機車在升弓時車頂電暈噪聲大，有些有放電火花出現(xiàn)，檢查后發(fā)現(xiàn)車頂電纜終端外傘裙發(fā)生變形。將電纜終端進行整體更換后，電噪聲消除。就出現(xiàn)車頂絕緣子放電的季節(jié)來說，冬春季有霧、雨時的天氣，水氣夾雜灰塵等導(dǎo)電介質(zhì)依附在絕緣子上，由于網(wǎng)壓高，極易發(fā)生閃絡(luò)，造成放電。輕則造成絕緣子燒損，接觸網(wǎng)跳閘，重則出現(xiàn)接觸網(wǎng)燒斷。嚴重影響了運輸生產(chǎn)和機車的正常運用。HXD1C機車的高壓電纜終端套管放電故障出現(xiàn)在冬季，但不只集中在冬季異常天氣，如晴天也出現(xiàn)，4月溫暖晴朗且絕緣子表面清潔時也出現(xiàn)過一臺次機車的放電(如表1中的HXD1C 517機車)。

表1 部分HXD1C機車放電變形的統(tǒng)計表

對于出現(xiàn)放電變形的電纜終端，停車進行檢查分析。并于2012年3月開始進行普查，至2013年12月，共在洛陽機務(wù)段更換高壓電纜終端26套。該故障嚴重影響了機車的安全運行，有必要找出原因進行改進。

1 HXDC1機車高壓電纜終端介紹

(1)高壓套管:型號為 52TTGI/E，表示可用于52 kV的電壓。頂部螺桿到車頂距離450 mm±10 mm，頂部螺桿高度60 mm，傘裙13個，爬電距離1 320 mm。在車頂部位，工作環(huán)境惡劣。

(2)高壓電纜:型號為TMCGCHXOE 26/45(54)，表示可承受單相26 kV，三相45 kV，最高54 kV的高壓電。規(guī)格1×95 mm/25 mm，表示導(dǎo)體截面直徑95 mm，屏蔽線截面直徑25 mm。法蘭頂面至變壓器連接中心孔間長為4 000 mm。絕緣材質(zhì)為乙丙橡膠，電纜外徑38～40 mm，最小彎曲半徑230 mm。高壓電纜穿過車體，引向T型頭。

(3)T型頭:型號為 P400TB。絕緣材質(zhì)三元乙丙橡膠。T型連接器的作用是連接主變壓器和高壓電纜。

(4)O型圈和密封件:整體防護等級為IP68。

2 HXDC1機車高壓電纜終端狀態(tài)的調(diào)查

2012年洛陽機務(wù)段對HXD1C機車進行了全面普查。發(fā)現(xiàn)高壓電纜終端的問題有幾方面:

(1)高壓套管彎曲:圖1所示的高壓套管是從HXD1C-536機車卸下車的，套管與底座間目視明顯不垂直，線芯彎曲變形，一方面降低了頂端與車項的垂直距離，一方面可能導(dǎo)致車頂軟編織線與車頂距離過近，引起對車頂放電。

(2)傘群變形:如圖2左為HXD1C-517機車下的電纜終端，有6個傘群變形，在每個小傘裙邊沿有一定的燒焦現(xiàn)象(如圖2)。

(3)傘群表面清潔不徹底:分析認為這不足以造成傘群的變形，因為同時運用的廠家產(chǎn)品未變形。

(4)高壓套管頂端放電燒損(如圖3):把放電的頂端螺栓與其他頂端螺栓相比，發(fā)現(xiàn)其長度過長，差值在20 mm左右。頂端過長且尖銳，又距電網(wǎng)過近，在雨天易誘發(fā)尖端放電。

(5)密封膠泥端部膨脹變形(如圖4):頂端螺栓緊固過緊，膠泥無法外溢，在內(nèi)部膨脹。

(6)車頂編織線問題:放電機車的編織線過長，造成編織線離車頂距離過小，易對地放電，產(chǎn)生電噪聲。不同機車編織線的長度約相差30～45 mm，錯用長編織線造成編織線滴水灣(距車頂最低點)處離車頂過近。瓷瓶傾斜時，小于要求的400 mm安全距離。

(7)電纜終端套管的制作不規(guī)范:洛陽機務(wù)段調(diào)查測量了多臺車的終端高度和傘裙間距，發(fā)現(xiàn)與圖紙規(guī)定的距離相差較大。頂端至安裝面總高(450±10)mm，實際測量450～490 mm不等，符合鐵標規(guī)定的不小于400 mm的高度;另一廠家在380～400 mm間，較多不符合鐵標規(guī)定的高度，但未出問題。

圖1 明顯與底座不垂直的高壓套管

圖2 6個裙邊變形的高壓套管(裙邊邊緣有燒痕)

圖3 放電的頂端

圖4 膨脹的端部與正常端部對比(左側(cè))

3 HXDC1機車高壓電纜終端放電原因的分析

(1)放電原因:天氣、清潔度、原始制造、安裝缺陷等均可能是產(chǎn)生放電的誘因。電纜終端沿面放電通道從裸露端子部位，沿著電纜終端外表面，貫穿至終端底部的金屬法蘭上。尖端電暈放電可能發(fā)生在任意金屬尖端帶電體上，受濕度、空氣污穢程度等環(huán)境因素影響較大。如長期存在電暈放電，將在金屬表面留下電腐蝕痕跡，但短期的電暈放電可能不遺留痕跡，也不便追查。從放電的型號集中在同一公司的產(chǎn)品這一現(xiàn)象上，偏重于電纜質(zhì)量差別造成的放電。

(2)裙邊變形和灼傷的原因:根據(jù)電纜終端的編號查到了這批電纜終端的制作時間是在2010年10月，安裝方法采用的是液化氣噴槍對終端進行加熱收縮，因為液化氣噴槍的加熱溫度很高，很容易造成終端表面局部灼傷。熱縮產(chǎn)品在收縮時，因受熱不均勻或材料本身收縮，會產(chǎn)生外形不平整。灼傷的另一個原因可能是放電引起。

4 采取的措施

(1)對變形的高壓套管傘群，整體更換25 kV高壓電纜，避免故障重現(xiàn)。后續(xù)同類產(chǎn)品組裝時改進工藝，采用電熱吹風進行終端收縮，控制加熱效率，將安裝損傷降至最低。

(2)對可能存在尖端放電的金屬部件進行整改，如更換帶尖端零部件、尖角打磨等，以消除電暈放電。

(3)每次機車例行維護時，都用清水和復(fù)合絕緣子專用清洗液對終端表面進行擦拭。對該工作的監(jiān)督常態(tài)化。

表2 測量的一批電纜終端套管尺寸

(4)控制新上車終端的螺栓長度。在保證正常緊固要求的同時，盡量縮短裸露螺栓長度。

(5)控制車頂編織線長度，使其最低點與車頂間保證不小于400 mm安全距離。

(6)電纜終端支座平臺上涂絕緣漆，防止電弧爬電。

5 結(jié)束語

通過采取措施以后，進行跟蹤，在2013年的跟蹤中未再發(fā)現(xiàn)一例因電纜故障造成的放電。

［1］ 張寶林，孫 景.HXD3大功率機車司機操作技術(shù)培訓(xùn)手冊［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2011.

［2］ HXD3型交流傳動電力機車檢修手冊［Z］.大連:中國北車集團大連機車車輛有限公司，2010.

Cause Analysis and Improvement Measures of High Voltage Cable Terminal Discharge for HXD1C-type Electric Locomotive

LI Xia1，2
(1 School of Mechanical Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang 330012 Jiangxi，China; 2 Luoyang Locomotive Depot，Zhengzhou Railway Bureau，Luoyang 471002 Henan，China)

This paper analyzes the cause of high-voltage cable terminal discharge for HXD1C-type electric locomotives of Luoyang Locomotive Depot and puts forward the corresponding improvement measures.The application effect after implementation of reform measures in 2013 is also tracked.The contents of this paper can be used for reference of locomotive operation.

HXD1C-type electric locomotive;high voltage cable;terminal discharge;analysis;improvement

U264.91+2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.18

1008－7842(2015)01－0082－03

)女，高級工程師(

2014－08－01)