动车组高压供电系统故障及检修优化分析

动车组高压供电系统故障及检修优化分析王明周，周兴楠（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111）0引言动车组是当前国内铁路运输的重要工具，其稳定性关系到我国的发展进程。高压供电系统是其关键的构成要素，假设该系统在列车行进中出现异常，将会严重影响到行车的安全性。1动车组的高压供电系统高压系统设置成25kV的交流电，动车组共有8辆编组，一般会设置2个供电模块，但列车牵引和辅助性电源是两项同样的牵引单元完成。该系统的构成部件较多，如接地开关、避雷器等，还配备相应的监护系统，动车组一般受TCMS（TrainControlandManagementSystem,列车控制和管理系统）网络管理。核心部件设于列车顶部及底部，前者包括受电弓、避雷器等，后者包括各类互感器等。1受电弓国内当前装备的动车组大部分选择单臂受电弓，其头部是单滑板受电,分布于列车顶部，控制装置与气动阀门均安装在列车的内部，而后利用MVB（MultifunctionVehicleBus,多功能车辆总线）实现网络连接。避雷器此部件安设在不同的区域，能提供两项功能：若安设于受电弓的后方，则负责降低过电压现象的出现概率，如因雷电天气造成的电压猛增；若安设于变压装置的前端，可消除此装置启动关闭期间，因操作造成的过电压现象。电压互感器此部件设备位置处于受电弓和主断路装置之前，能把在接触网采集到的电压信息传给列车的控制系统、牵引变流装置，实现对列车状态的全面监测。电流互感器一般安设于车顶和变压装置的端子入口位置，共同承担对电流信号的检测工作，同样把采集到的数据传送至控制系统处。接地开关该部件安设于主断路装置的两侧，保证列车在检修期间可以平稳接地。此开关本身设置触发条件，仅有根据设定的高压接地流程操作，才能顺利启动开关。高压隔离的开关此开关的功能是在系统发生异常时，将故障区域进行隔离，而平常情况下一直是闭合状态。主断路装置该部件是系统中最为关键的部分，对整个系统均有保护效果，其内设有弹簧式压缩控制的作动装置以及真空的灭弧室。动车组通常安装单极的真空设备，供电则利用电磁阀线圈。把压缩好的空气利用气缸使接触点关闭，并把已经打开的弹簧锁死［1］。主要技术参数：标称电压25kV；持续电压最高值29kV；供电频率50±lHz；额定电流1000A；短路电流20kA,保持Is；短路电流最高值50kA；辅助电压DC110V；辅助触点的开关电流4〜800mAo2动车组的高压供电系统故障和检修优化闪污故障出现闪污故障时，一般会遇到雾霾，空气中的PM2.5颗粒物附着于受电弓的绝缘子上。近些年，北方诸多省市均有雾霾天气，特别是华北区域。以空气动力学的角度解释，PM2.5是直径不足2.5um的颗粒物，由于其质量较轻能在空中悬浮较长的时间。加之其带有酸性特征，此类颗粒物落于绝缘子上，会腐蚀零件，导致绝缘性能下降,由此出现闪污的情况。根据故障的形成原因，基本能确定检修优化的方向。首先，合理升高受电弓的绝缘子位置，实现提升绝缘性能的效果，例如国内大多数型号的动车组，位置高度在原本310mm的基础上升高100mm。其次,设置恰当且有效的检修安排计划，提升检修的人力为规模，落实现场的擦拭任务。在检修入库阶段，需派遣专业技术员完成此项工作，以免造成额外的损害，保证列车平稳运行，彻底消除闪污故障的可能性。现今，各运用所均根据一级修的操作标准，执行擦拭清洁的工作，并在遇到雾霾天气时，会提高检修的频率。最后，应当装设专项的检测系统，可将此看成常规装置，在列车出库中，未升弓时利用此系统检测绝缘子的性能，继而辨别供电系统有无问题，避免直接升弓导致接触网与受电弓被烧损。主断路器检修主断路装置时，需先查看所有零部件有无受损及变形等问题，确保连接部件的插头未发生磨损、弯折及烧损等情况，并检测线路的老化程度。另外，应当检查瓷管中是否进入杂物及水，若发现积水，应伸入较软的干燥布条仔细清理，而后对进水区域实施性能检查和复原。在动车组中，单次过分相，要求1〜3个真空断路装置一起做出动作，需要在列车运行期间不断动作。因而应当从根本处延长主断路装置的可动作年限，控制故障发生概率。此外，还需改进控制系统的逻辑，在设备不能执行闭合及断开动作时，控制系统应当能直接排除是否为电路问题，而后对主断路器整体进行异常排查，能弱化异常问题的扰动范围，并减轻排查过程的工作压力。接地开关检修接地开关可选择的主要方式有：一方面，在接触网带电的条件下，检修由于误操作驾驶室的接地保护及按钮，观察出升弓情况下，接触网中依旧有电流经过，判断有无产生明显接地电流、变电所的保护装置跳闸，以及接触网有无被烧毁的情况；另一方面，在接地开关处于连接状态时，隔离开关执行动作，并且受电弓为升弓状态，并断开接地保护(EGS)时，有无明显的放电情况。在此项故障检修中采取的优化方式是把驾驶室中自动开关断开，把相应的保护按钮转移到操作箱中，并闭合电路。调整按钮的结构，以免再度发生误操作的情况［2］。2.4隔离开关检修方式主要有：①检测顶部开关的积污物质成分与特性；②若动车组经过强风沙条件的运营路段，需修理开关的闪络特性；③动态检测开关处的绝缘表征参量；④定期开展老化检测。检修优化期间，可进行模拟试验，在虚拟模型上施加各项干扰因素，确定更为符合的老化试验模式。此外，在原本的检修程序中，基于部件换新要求检查外观状态，确定试验标准。避雷器对避雷器的故障检修应定期进行，在高级修时，先清理该设备表面的灰尘，随后检测两侧绝缘子的状态，保证超过100MQ。在定期检修中，主要借助3项试验处理：①漏电试验，避雷装置的端处，额外连续施加42kV的工频电压，受到装置自身阻性的作用，电流分量需在2.2mA以内；②1mA直流电的电压试验，在端处实施直流电压，要求脉动需在±1.5%的区间内，记录通过装置电流为1mA的电压，该数值至少达到设置参考电压；③密封试验，把装置放于82七清水内lh,而后取出静放60min,重新放进水中，水温控制在2持续lh,检查是否有漏气的情况。如此循环试验4次，各次之间至少等待lh,才能开展下一次。该装置在设定时间里不允许出现连续的气泡，而后让经过此试验的设备自然降温直到接近室温，并对其电气性能加以评估。互感器电压互感器按照动车组工作条件和技术特点，参照对应型号的用户手册程序实施例行检查，具体事项有：①清理设备外壳表层，同时判断其状态；②检查一、二次侧端的实际连接情况；③检查绝缘子的裙部以及相邻裙部之间的情况；④检测设备的二次侧的电阻情况。检修优化该互感装置，能选择在原本检测项位置，额外开展针对励磁特性与工频耐压等相关试验，以求更早找出绝缘子的薄弱位置以及短路情况。电流互感器的故障检修内容包括：①接线盒的密封效果；②铁芯品质；③磁芯表面有无腐蚀现象。鉴于动车组长时间运营的状态，可采取的优化方式有：①严格把控零部件的品质；②不断提升接线盒的密封效果；③要求设备生产方进行设计改进，提升IP级别，如采取打胶密封，避免出现腐蚀问题，提升应用性能；④优化硅胶密封技术，保证磁芯和外界完全隔离［3］。3动车组的高压供电系统故障检修优化实例分析以CR400AF型动车组为例，其有常规的构成结构，主要部件性能参数：受电弓，额定电压25kV/50Hz,额定电流700A；真空断路器，额定电压AC31.5kV/50Hz,额定电流1000A；隔离开关，额定电压AC31.5kV/50Hz,额定电流2360A；电压互感器，额定电压25kV/50Hz,100V/100V双输出；避雷器，额定电压42kVo首先，提高对受电弓管控与检测的精确性。案例动车组是主动以及闭环控制，相较于CRH380A型添加检测装置，强化受流能力，继而控制接触的摩擦程度，以规避电火花。其次，控制断路装置的动作数量，和CRH380A型