淺析SS7E機(jī)車(chē)整流柜故障原因及防止措施

宋麗玲

(蘭州西機(jī)務(wù)段)

1 問(wèn)題的提出

SS7E 型電力機(jī)車(chē)是蘭州鐵路局的客運(yùn)主力車(chē)型，承擔(dān)著重要的運(yùn)輸任務(wù)，作為交－直型電力機(jī)車(chē)，整流裝置將來(lái)自接觸網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣C(jī)車(chē)牽引用直流電，在檢修過(guò)程中若出現(xiàn)任何問(wèn)題則會(huì)造成晶閘管、二極管的的擊穿，嚴(yán)重的會(huì)引起重大交通事故。蘭州機(jī)務(wù)段2014年因?yàn)檎鞴裨念l繁擊穿，造成了多次返修和停運(yùn)，其中有4 起剛進(jìn)行過(guò)臨修的整流柜在上車(chē)后不久就發(fā)生了擊穿，其中二極管V7 擊穿兩次，V11 及晶閘管V8 各一次，作為檢修人員，這不得不引起高度重視，針對(duì)此問(wèn)題，并結(jié)合平時(shí)的檢修工作做出了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觥?/p>

2 整流裝置的配置及其電路原理圖

(1)SS7E 整流柜配置

SS7E 機(jī)車(chē)是由2 個(gè)整流柜組成，第一整流柜負(fù)責(zé)向1～3 牽引電動(dòng)機(jī)供電，第二整流柜向4～6 牽引電動(dòng)機(jī)供電，2臺(tái)整流柜的特性、技術(shù)參數(shù)和柜內(nèi)部件完全一樣。整流裝置型號(hào)為T(mén)GZ20－2820/1030，是由12 個(gè)主晶閘管，8 個(gè)主整流管，列車(chē)供電晶閘管、整流管各2，他勵(lì)晶閘管、整流管各2，及每個(gè)晶閘管、整流管都接有換向電容，電阻等構(gòu)成。

(2)電路原理圖

SS7E 電力機(jī)車(chē)主電路原理圖

SS7E 電力機(jī)車(chē)在牽引工況下，不等分三段橋順序控制，向3 臺(tái)并聯(lián)工作的牽引電動(dòng)機(jī)電樞繞組供電，另外由主變勵(lì)磁繞組通過(guò)勵(lì)磁橋向電機(jī)勵(lì)磁繞組供電，通過(guò)調(diào)節(jié)三段半控橋和勵(lì)磁橋的觸發(fā)角度來(lái)調(diào)整機(jī)車(chē)速度和電樞電流。上圖的V1－V10 每個(gè)標(biāo)記都是由兩個(gè)管子并聯(lián)工作。

3 晶閘管及二極管擊穿原因分析

整流元件擊穿原因很多，而所有的因素都是因?yàn)樵斐闪四硞€(gè)點(diǎn)處的過(guò)電壓、大電流從而導(dǎo)致了晶閘管和二極管的擊穿或熱燒毀。

(1)晶閘管上的脈沖觸發(fā)線接線狀況不良及保護(hù)電阻、電容器等阻尼器件性能性能降低

脈沖觸發(fā)是晶閘管導(dǎo)通的必要條件，而在實(shí)際檢修過(guò)程中由于脈沖觸發(fā)線分接于各個(gè)晶閘管上，存在各種因素使線接觸出現(xiàn)問(wèn)題，一旦半控橋上某個(gè)晶閘管或二極管不導(dǎo)通，則必造成與其串并聯(lián)的其他元件因?yàn)檫^(guò)電壓，大電流而擊穿。每個(gè)晶閘管、二極管上都會(huì)串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻和電容器，就是為了保護(hù)在換流過(guò)程中感應(yīng)出的過(guò)電壓造成整流元件的擊穿，電阻和電容器早使用一段時(shí)間后會(huì)存在阻值和電容值的變化，降低了對(duì)電路的保護(hù)作用。

(2)整流元件間存在動(dòng)態(tài)不均流

由于單個(gè)晶閘管(或整流二極管)的額定電壓和電流是有限的，而機(jī)車(chē)上需要高電壓、大電流的晶閘管裝置，這時(shí)就必須把一定數(shù)量的晶閘管和整流二極管元件串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)起來(lái)，但由于各元件的特性不一致，如果簡(jiǎn)單地把各元件連接起來(lái)，會(huì)形成元件間電壓和電流不均衡，甚至導(dǎo)致元件的損壞，使整流裝置無(wú)法正常工作，因此，必須考慮串聯(lián)、并聯(lián)元件及其間的均流問(wèn)題。在檢修過(guò)程中可能均流達(dá)到了要求的85%，但晶閘管或二極管導(dǎo)通時(shí)間差異較大，或元件、散熱器以及銅辮線連接處經(jīng)常會(huì)發(fā)生電腐蝕，導(dǎo)致整流臂并聯(lián)支路的電氣參數(shù)發(fā)生變化等原因，就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)不均流問(wèn)題及元件間結(jié)溫差。從而導(dǎo)致整流元件的擊穿。

(3)通風(fēng)冷卻情況差，整流元件表面清潔度差

SS7E 型電力機(jī)車(chē)整流裝置采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻方式，為了把整流柜半導(dǎo)體元件工作時(shí)由損耗所產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶走，冷卻風(fēng)從車(chē)體頂側(cè)和車(chē)體上側(cè)進(jìn)入，通過(guò)百葉窗、風(fēng)道到整流裝置頂部的進(jìn)風(fēng)口，經(jīng)整流柜內(nèi)的前后兩個(gè)風(fēng)道，冷卻4 層銅散熱器，帶走半導(dǎo)體元，件工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量，再由裝在整流裝置下部的軸流風(fēng)機(jī)，將熱風(fēng)向下排出車(chē)外。同時(shí)，整流裝置的換相保護(hù)電阻與銅排在通過(guò)大電流時(shí)產(chǎn)生的熱量，從車(chē)內(nèi)吸風(fēng)經(jīng)阻容面板間的間隙帶入風(fēng)道。經(jīng)通風(fēng)機(jī)排出車(chē)外。機(jī)車(chē)運(yùn)行環(huán)境惡劣，時(shí)間久了，風(fēng)霜雨雪塵就會(huì)將百葉窗糊住，不容易清洗，一旦清洗不干凈就會(huì)造成風(fēng)道受阻，熱量不能及時(shí)排出去從而造成熱燒損。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)百葉窗、整流元件表面積灰嚴(yán)重，而且整流元件表面灰塵中的銅、鐵粉末、油泥等導(dǎo)電物質(zhì)清晰可見(jiàn)，因此，通風(fēng)不良及清潔度差均會(huì)造成整流元件的熱燒毀。

(4)乘務(wù)員操作不當(dāng)或操作過(guò)電壓

有些乘務(wù)員在操作上只要級(jí)位退回“0”位，就關(guān)閉通風(fēng)機(jī)，這樣就會(huì)造成整流元件熱損耗產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)。在分合閘過(guò)程中產(chǎn)生操作過(guò)電壓并伴以較高網(wǎng)壓，從而造成元件擊穿。

4 采取的措施及建議

(1)嚴(yán)格脈沖觸發(fā)器接線的檢查及保護(hù)阻容值的范圍控制

檢查每一路脈沖觸發(fā)線接線良好，沒(méi)有虛接，短接情況，及時(shí)更換降級(jí)換相保護(hù)電容在每次小輔修中對(duì)整流柜換相電容進(jìn)行檢測(cè)，凡是電容降到原來(lái)90%左右的都及時(shí)更換，這樣一來(lái)?yè)Q相過(guò)電壓得到有效的吸收，硅元件換相過(guò)電壓大大減少，防止了硅元件的燒損。

(2)改善均流狀況

在中修時(shí)，進(jìn)行均流試驗(yàn)，均流系數(shù)不能低于85%，并且開(kāi)通時(shí)間差異盡量小，避免因?yàn)殚_(kāi)通時(shí)間而產(chǎn)生的不均流問(wèn)題。檢查電連接處無(wú)松動(dòng)，無(wú)電腐蝕現(xiàn)象。在小輔修時(shí)采用移動(dòng)檢測(cè)儀及時(shí)檢測(cè)，對(duì)于整流元件性能發(fā)生變化的及時(shí)更換，并更換與之并聯(lián)的另一個(gè)元件。

(3)改變清洗方法，提高清洗質(zhì)量

目前采用的整流柜清洗法是傳統(tǒng)的壓力沖洗法，對(duì)人的責(zé)任感要求較高，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，清洗不干凈，建議采用化學(xué)清洗劑清洗，清洗較傳統(tǒng)清洗法省時(shí)省力，減少了人為作用，提高了清洗質(zhì)量。整流柜面板采用超聲波清洗，完了后在人工擦拭，由于積垢較厚也很難清洗干凈，如果加入了冷水水基清洗劑就相對(duì)較為好的清理。

(4)提高乘務(wù)員業(yè)務(wù)技能，使機(jī)車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行

當(dāng)極位退回到“0”位后，不能馬上關(guān)閉通風(fēng)機(jī)，應(yīng)使冷卻風(fēng)保持一段時(shí)間。盡量降低長(zhǎng)時(shí)間、大電流運(yùn)行，使整流元件工作在額定電壓電流范圍內(nèi)，并平穩(wěn)運(yùn)行，避免突然地大電流沖擊。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析以后，在日常檢修中對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了嚴(yán)格把控，整流柜擊穿事故發(fā)生次數(shù)明顯減少。在檢修過(guò)程中，認(rèn)真仔細(xì)是最重要的，保證做到每個(gè)細(xì)節(jié)都不遺漏就會(huì)減少事件的發(fā)生幾率，保證機(jī)車(chē)的良好運(yùn)行，每個(gè)小問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，提高每個(gè)崗位的技能就能有效降低事故的發(fā)生。

［1］謝步明.韶山7 型電力機(jī)車(chē)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1998.

［2］劉德凡，等.SS4 改進(jìn)型機(jī)車(chē)整流柜故障原因及解決辦法［J］.機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2003，(4):70－73.