crh2和crh380al型动车组受电弓故障原因分析及改进建议

crh2和crh380al型动车组受电弓故障原因分析及改进建议

电子弓是停车的重要取流部件。动车组受电弓从牵引供电接触网获得AC25kV/50Hz电能,为动车组提供牵引动力,受电弓工作性能和技术状态直接影响动车组的安全可靠运行。通过对CRH2和CRH380A/AL型动车组运用典型故障的统计分析表明:因动车组受电弓故障造成的行车运用故障占到了相当大的比例,影响了动车组正常运行秩序。针对受电弓故障原因进行深入分析和思考,在分析的基础上,提出改进建议或防护措施。1动车组受电弓故障类型本次调查的动车组受电弓故障共有16件,为便于分析,调查、统计时按动车组型号、故障部位、故障现象3种方式对故障受电弓进行分类。(1)按动车组型号分:CRH2A型动车组受电弓典型故障2件;CRH380A型动车组受电弓典型故障3件;CRH2C型动车组受电弓典型故障11件。(2)按故障部位分:受电弓总进风管破损3件、脱落1件;碳滑板进风软管破损2件、脱落2件;碳滑板漏风3件;碳滑板断损2件;受电弓转轴折断1件;碳滑板支架及导流片裂纹1件;受电弓轻伤1件。(3)按故障现象分:动车组受电弓因发生故障启动了自动保护装置、自动降弓并导致停车15件;动车组主电路输入端发生电流异常波动显示1件。2检修故障分析由于受电弓故障产生的原因往往涉及弓网两方面,组织电力机车和牵引供电2个专业的专家和工程技术人员针对动车组受电弓典型故障案例及现象进行专题研讨,对动车组受电弓故障案例进行剖析。(1)受电弓总进风管故障原因分析:受电弓总进风管(或称压缩空气绝缘管)具备绝缘和压力2种功能;有一定长度,其两端有固定,中间未固定,进风管裸露在空气中,不断随气流发生振动或抖动,极易遭受飞鸟、冰雪、树枝等异物打击,导致击破、脱落及折断。(2)碳滑板故障原因分析:一是磨损不均匀导致漏风;二是异物打击导致破损而漏风;三是进风软管固定失效或遭打击破损;四是本身制造出厂质量不良;五是检修未及时发现存在的缺陷;六是更新时安装不符合技术要求;七是动车组运用公里数越长,碳滑板使用寿命越短;八是动车组速度越高碳滑板磨耗越大。(3)气囊故障原因分析:一是橡胶气囊老化;二是异物击打。(4)支撑绝缘子(橡胶类)故障原因分析:一是绝缘橡胶老化;二是遭受异物击打;三是本身存在质量问题;四是检修时未及时发现技术状态的改变。(5)碳滑板支架及导流片、弓头、上下导杆、上下臂、底架、转轴等部件综合故障分析:一是遭受异物击打;二是本身存在质量问题;三是检修时未及时发现技术状态的改变。(6)接触网综合性能分析:一是接触网导线及其固定装置质量直接影响受电弓碳滑板使用寿命;二是接触网局部状态不良或某线段检修质量不高;三是接触网使用寿命和检修周期有待优化。受电弓是动车组车顶高压电器设备,随着动车组高速运行而运动,直接受车外运行环境影响,因此受电弓面临许多安全风险,经过综合分析,对故障原因归纳如下:(1)16件故障中,有15件是自动跳闸,受电弓自动保护装置的灵敏度较高。(2)受电弓故障率与动车组运用年限和速度正相关,动车组运用时间越长、速度越高,受电弓故障率越高。3种车型中,CRH380A型动车组和CRH2C型动车组同在武广高速铁路上运行,运行速度同为300~350km/h,但CRH2C型动车组从2009年武广高速铁路开通就开始运行,运行时间较长,CRH380A型动车组则是从2010年底才开始运行;CRH2A型动车组运行时间也较长,但CRH2A型动车组在既有线运行,运行速度为200~250km/h。(3)由于受电弓的工作环境为露天且高速,工作环境非常恶劣,受电弓受异物打击概率较高,在所有故障中,异物打击受损是主要因素。(4)受电弓本身质量也是一个重要原因,典型的如受电弓总进风管和碳滑板进风软管固定问题、支撑绝缘子损坏、受电弓转轴折断问题等。(5)检修质量存在一定问题,既有受电弓检修不到位,又有接触网综合性能不稳定的问题。3受电弓受流能力的提升通过对动车组受电弓的典型故障归类和故障形成原因的分析,提出如下建议及措施:(1)改进受电弓设计,将与受电弓配套的高压互感器、保护接地开关和高压隔离开关保护设备及部件设计放置在动车组机械、电气室内,减少环境异物的打击概率,提高受电弓的工作性能。(2)针对受电弓工作时的复杂及恶劣环境,建议受电弓制造厂家进一步优化部件质量,采用新材料、新技术提高空气软管、碳滑板、绝缘子、升弓装置、受电弓转轴等配套部件的电气和机械性能。(3)采用新材料、新技术,设计更低当量质量的弓头,进一步减少降弓阻尼,提高弓头跟随性;当发生碳滑板损坏时,提高受电弓动态响应能力,故障发生时受电弓降弓更快,保护接触线和受电弓不受电弧损坏。(4)加强并保证运用检修质量,探索并优化运用检修周期,实行受电弓部件寿命的动态管理。在动车组一、二级修时,加强受电弓运用工作技术状态的定期检查工作,采用先进的便携式受电弓性能测试设备进行库内静态检测,重点检查受电弓的工作高度、接触压力、升降弓时间等,在库内把故障排除。(5)动车组受流技术是高速铁路的关健技术之一,弓网受流过程是一个复杂的机械、电气过程,弓网关系要求接触网必须具有稳定的空间结构和稳定的动静态特性。供电段等负责牵引供电设备检修的单位要进一步提高接触网的检修质量,从技术上提高接触网的可靠性,从运营维护上加强现代化检测手段,真正实现接触网的状态修,切实解决接触网硬点、拉出值和接触线高度超标的问题,提高弓网受流技术水平。(6)由于接触网具有弹性,在受电弓作用到接触网上时,接触线就有一定抬升量。实际运行中,沿接触线锚段变化的弹性导致受电弓周期性上下运动,这种运动幅度取决于接触压力。接触压力太小,易造成接触不良,引起电弧和离线,烧坏受电弓和滑板;接触压力太大,将造成接触网抬升量过大,受电弓运动振幅加大,接触线和受电弓滑板磨耗加剧,寿命缩短,受流状态恶化。建议动车组受电弓设计时考虑接触压力的控制,接触压力值如能在一定范围内自动跟踪,将有助于受电弓滑板不间断地与接触线接触,减少机车振动和弓网接触压力对受流的影响,保证受电弓良好的供电条件。4加强弓网合作与沟通动车组