電力機(jī)車主斷路器“跳閘”原因分析及應(yīng)急措施探究

陳雪菲

摘? ?要：電力機(jī)車在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，突發(fā)斷路器跳閘故障會給機(jī)車運行安全及穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重影響。在突發(fā)故障后，隨車人員因無法在短時間內(nèi)確定故障原因，考慮到機(jī)車運行安全，一般做緊急停車處理，嚴(yán)重影響道正常的工業(yè)生產(chǎn)活動。為此本文總結(jié)電力機(jī)車主斷路器跳閘故障的常見原因，并給出相應(yīng)的故障應(yīng)急處理對策，確保電力機(jī)車運行安全。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車? 斷路器? 跳閘故障

中圖分類號：U296? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）06（c）-0068-02

電力機(jī)車因其牽引力強(qiáng)、形成穩(wěn)定、環(huán)保性高等優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用。電力機(jī)車運行過程中，將來自接觸網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供牽引力，保證機(jī)車的穩(wěn)定運行。電力系統(tǒng)穩(wěn)定供能是電力機(jī)車穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，系統(tǒng)斷路器出現(xiàn)異常后，機(jī)車牽引力降低而引發(fā)被迫停車問題，嚴(yán)重影響其運行質(zhì)量，因此需要對引發(fā)斷路器跳閘故障的原因及應(yīng)急措施進(jìn)行總結(jié)。

1? 主斷路器跳閘故障

電力機(jī)車主斷路器跳閘故障發(fā)生于機(jī)車運行過程中，故障信息并不在列車監(jiān)控管理系統(tǒng)人機(jī)交互界面顯示。主斷路器跳閘后，機(jī)車受牽引力急劇降低，因無法查明故障原因，導(dǎo)致機(jī)車被迫停車。主斷路器跳閘為電力機(jī)車高壓主電路的常見故障，當(dāng)主電路中電流值過高，并達(dá)到斷路器設(shè)定上限后，斷路器會自動斷開切斷高壓電源。若故障程度較輕，會導(dǎo)致電力機(jī)車失去部分牽引力，嚴(yán)重時則可能引發(fā)全區(qū)停電的問題，導(dǎo)致機(jī)車運行中斷。

2? 電力機(jī)車主斷路器跳閘原因分析

2.1 對地絕緣不足

電力機(jī)車工作電壓一般為直流1500V，以接觸網(wǎng)及車體和鋼軌作為電源的正負(fù)極，該電路系統(tǒng)中，若存在任意一點對地絕緣電阻阻值低于標(biāo)準(zhǔn)值，該點即會發(fā)生放電電流激增的現(xiàn)象，瞬間電流超出斷路器的額定范圍，即引發(fā)斷路器跳閘故障。對地絕緣不足的點多形成于各類絕緣元件上，如高壓接線端子板，在以往電力機(jī)車主斷路器跳閘故障中，因?qū)Φ亟^緣不足引發(fā)的故障占比也較高。

2.2 存在短路故障

當(dāng)電力機(jī)車采用傳入電阻作為啟動方式時，主電路中會存在多個電控接觸器及啟動電阻元件。機(jī)車運行過程中，調(diào)整電控接觸器狀態(tài)即可對機(jī)車牽引電機(jī)的連接方式及電阻阻值進(jìn)行調(diào)整。牽引電機(jī)連接方式分為串聯(lián)和并聯(lián)，當(dāng)電控接觸器本身存在短路問題，或發(fā)生動作錯誤時，就會引發(fā)牽引電機(jī)連接方式錯誤的現(xiàn)象。例如，將原本為串聯(lián)的牽引電機(jī)更換為并聯(lián)，連通高壓電源后，該電機(jī)承擔(dān)的荷載從50%網(wǎng)壓上升至100%，在短時間內(nèi)反電勢未被充分建立，導(dǎo)致電流成倍激增而促使主斷路器發(fā)生跳閘動作。此外，啟動電阻包括多箱鑄鐵電阻與線排組合兩部分，若裝配過程操作不當(dāng)，或存在振動干擾，導(dǎo)致緊固不足、放電間隙不夠等問題，啟動電阻的阻值將偏離設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)[1]。若電阻室內(nèi)存在多臺電機(jī)的啟動電阻，二者之間還會出現(xiàn)異電位短路問題，最終使高壓回路發(fā)生斷路器跳閘故障，并將啟動電阻燒損。

2.3 電壓波動過大

接觸網(wǎng)電壓波動幅度過高的原因有二：第一，存在感應(yīng)過電壓。相同供電區(qū)段內(nèi)可能同時運行多臺電力機(jī)車，若某臺機(jī)車出現(xiàn)大負(fù)載電流突然中斷現(xiàn)象，加之電機(jī)感性負(fù)載的影響，會形成較接觸網(wǎng)電壓高出幾倍的感應(yīng)過電壓，該電壓通過接觸網(wǎng)被傳輸至其他機(jī)車，會導(dǎo)致其他電力機(jī)車絕緣被擊穿。第二，相鄰供電區(qū)段電壓差過高。電力機(jī)車正常運行中，合理的跨區(qū)段電壓差應(yīng)在電源額定電壓的90%～120%之間。當(dāng)機(jī)車負(fù)載較重時，電壓會從低壓段進(jìn)入高壓段，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化滯后，但電樞電流在短時間內(nèi)即可提高至原本的1.5倍左右，導(dǎo)致實際電流遠(yuǎn)超出斷路器的額定范圍，引發(fā)跳閘故障。

2.4 電機(jī)自身故障

電力機(jī)車內(nèi)部空間有限，為合理利用機(jī)車空間，同時提高電機(jī)性能，在牽引電機(jī)設(shè)計生產(chǎn)中，會選擇提高其電磁負(fù)荷參數(shù)。電機(jī)投入使用后長期運行于惡劣條件下，其發(fā)生故障的概率將顯著提高。例如換向卡阻，牽引電機(jī)的安裝多采用抱軸懸掛方式，其一半以上重量不受減震處理。機(jī)車運行過程中，車輪與軌道間相互沖撞而產(chǎn)生的振動被傳導(dǎo)至牽引電機(jī)處，會引發(fā)電機(jī)電刷劇烈跳動。此時若電流幅值較高，就容易發(fā)生換向卡阻的問題。

隨電車運行時長的增加，牽引電機(jī)的電刷不斷發(fā)生磨損，磨損產(chǎn)生的碳粉末積留在云母溝內(nèi)，若空氣濕度較大還會加速碳粉末積累，當(dāng)達(dá)到一定程度后，即可能引發(fā)換向片短路的問題。例如在寒冷季節(jié)，機(jī)車由室外進(jìn)入室內(nèi)、環(huán)境溫度發(fā)生較大變化后，換向器結(jié)霜融化形成的水滴，會影響牽引電機(jī)絕緣性能，發(fā)生換向器“放炮”或電機(jī)絕緣被擊穿現(xiàn)象。

牽引電機(jī)各元件在長期運行中老化磨損，應(yīng)力集中位置產(chǎn)生裂痕或變形，當(dāng)大幅值電流在此類位置經(jīng)過時，就會因燒斷而引發(fā)對地放電，進(jìn)而產(chǎn)生斷路器跳閘故障。

3? 電力機(jī)車主斷路器跳閘應(yīng)急措施

3.1 故障應(yīng)急

突發(fā)主斷路器跳閘故障后，相關(guān)人員可根據(jù)列車狀態(tài)，預(yù)估故障發(fā)生原因，進(jìn)而采取針對性的應(yīng)急對策。

（1）嘗試閉合主斷路器，若閉合后即立即跳閘，且人機(jī)交互界面無故障信息顯示，可判斷機(jī)車進(jìn)入死接地狀態(tài)，主斷路器的分閘線圈始終處于通電狀態(tài)。此時可做迅速降弓處理，觀察主繼電器及其他繼電器是否存在動作響應(yīng)，若發(fā)生動作，可將故障轉(zhuǎn)換閘刀調(diào)節(jié)至故障位置，確保機(jī)車能繼續(xù)運行。若故障未被消除，可手動閉合主斷路器及塞門，維持機(jī)車正常運行狀態(tài)。經(jīng)上述處理后，相關(guān)人員需重點檢查各監(jiān)控系統(tǒng)的信息顯示，一旦發(fā)現(xiàn)運行異常，及時作出降弓處理，避免故障進(jìn)一步發(fā)展。

（2）嘗試閉合主斷路器，若可順利閉合，但機(jī)車運行達(dá)到一定速度級別后，再次發(fā)生跳閘問題，且無故障信息顯示，可判斷機(jī)車的過流繼電器發(fā)生保護(hù)動作，同樣可進(jìn)行降弓處理，并將主斷路器斷開，調(diào)節(jié)故障閘刀位置，維持機(jī)車運行狀態(tài)[2]。

（3）若主斷路器跳閘故障發(fā)生在輔助繼電器上，可判斷因輔助繼電器保護(hù)電子動作錯誤而引起，調(diào)節(jié)輔助繼電器保護(hù)板位置后，機(jī)車可繼續(xù)運行。

3.2 故障預(yù)防

第一，嚴(yán)格開展電力機(jī)車檢修維護(hù)工作，機(jī)車廠修期間，重點對各線路、元件狀態(tài)進(jìn)行檢測。例如，使用工頻閃絡(luò)擊穿試驗儀，檢測相關(guān)元件的絕緣性能，及時更換絕緣損壞嚴(yán)重的元件。機(jī)車定期檢修過程中，使用2500V以下的兆歐表進(jìn)行檢測，可幫助排除斷路器故障跳閘隱患。第二，結(jié)合電力機(jī)車特點及以往的跳閘故障處理經(jīng)驗，劃定易發(fā)生短路故障的部件，并將其列為重點檢修對象。開展檢修活動時，對于重點對象重點檢查，詳細(xì)記錄檢修結(jié)果，及時更換老舊部件，如電阻片、絕緣保護(hù)套等。第三，針對感應(yīng)過電壓引發(fā)的斷路器跳閘故障，可在系統(tǒng)內(nèi)增加氧化鋅采集裝置。對機(jī)車司機(jī)的操作行為做嚴(yán)格規(guī)范，運行中若出現(xiàn)跨供電區(qū)段的現(xiàn)象，應(yīng)及時降低電階，避免出現(xiàn)過大的電流波動[3]。第四，做好牽引電機(jī)的冷卻除塵工作，當(dāng)環(huán)境溫度較低時，應(yīng)及時清理換向器結(jié)霜，保持其外表干燥。

4? 結(jié)語

電力機(jī)車主斷路器跳閘故障原因包括對地絕緣不足、存在短路故障、電壓波動過大、電機(jī)自身故障等，除掌握必要的故障應(yīng)急處理方法外，需加強(qiáng)機(jī)車日常維修、保養(yǎng)工作，更換老舊部件，及時將故障隱患排除，確保機(jī)車穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫興虎.牽引網(wǎng)保護(hù)整定計算的探討[J].電氣化鐵道，2019，30（S1）：119-124.

[2] 岳學(xué)民.牽引變電所饋線跳閘分析與判斷[J].鐵道運營技術(shù)，2018，24（3）：36-38.

[3] 曲長萍，陳廣泰，姜正.基于故障分類的機(jī)車故障診斷方法[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2020，43（2）：71-74.