受电弓升降弓故障的分析与解决

受电弓升降弓故障的分析与解决
[摘要]本文通过对国内某有轨电车项目受电弓异常升降现象深入的分析，阐述了继电器触点粘连的原因，并制定了相应的电路改进措施，解决了异常升降弓的问题。

[关键词]有轨电车；升降弓；继电器
一、绪论
国内某有轨电车项目在自动、手动升降弓模式下发生多起受电弓非正常升降
故障，导致退出运营、挂网及受电弓损坏等正线故障，对列车的运营造成较大的
影响。

对出现的受电弓故障进行分类，主要有以下几种故障现象：列车运营过程
中自动升弓，无法降弓；列车运营过程中自动降弓，无法升弓。

本文将对造成上述故障现象的原因进行分析，并提出相应的解决方案。

二、升降弓原理
受电弓控制原理如图1所示：当“YC 升弓命令”激活时，升弓继电器(YCRPTR)得电，触点(4、12)闭合将升弓指令送入受电弓控制盒；当“降弓命令”激活时，降弓延时继电器(LPTDR)得电，线圈延时0.6s后动作，随后触点(5、7)
闭合将降弓指令送入受电弓控制盒。

图1 受电弓控制原理图
在受电弓控制盒内部，同样有升弓、降弓两路控制线用来控制受电弓升降。

三、故障分析
对之前所述的两种故障现象分别进行检查，其对应的原因分别为：1)YCRPTR 的触点(4、12)出现粘连现象，导致列车持续向受电弓控制盒发出升弓命令；
2)LPTDR 的触点(5、7)出现粘连现象，导致列车持续向受电弓控制盒发出降弓命令。

对故障继电器拆解，发现故障触点发黑，经检测确认触点发生材料转移，在实际使用过程中有粘接的风险。

导致继电器触点出现材料转移情况主要有以下几种原因：1)触点回路电流过大时，产生较高的温升和电压降。

当出现显著熔化蒸发后,弧根集中,蒸发加强,形成材料转移[1-2]。

2)电弧区域存在的磁场、气流场等在两电极上不对称时, 产生两电极侵蚀率的不对称而造成材料转移[1]。

3)触点材料非对称配对时，易熔触头材料向较耐熔材料转移[2]。

为了验证出现材料转移的实际原因，对正常工作的升降弓继电器进行测试，测量其触点工作时的电流得知线路中会存在一个约50A(2ms-4ms)的脉冲电流，对比该型号继电器的设计参数，其额定工作电流为10A，最大工作电流为16A，远远低于脉冲电流的大小，由此可以推断动作瞬间的大电流是导致继电器触点出现材料转移的原因。

对受电弓控制盒内部电路进行分析，发现在升弓和降弓控制线路中分别并联一个起稳压作用的电容，如
图2所示。

图 2 控制盒中的电容
对电路分析可以看出，当升弓或降弓继电器触点断开时，电容会向外放电，可能导致继电器触点间产生瞬间大电流，造成拉弧。

为了验证该设想，将并联的电容摘除后重新测试电流波形，发现电流波形图中不再存在脉冲电流，证明电容是造成瞬间大电流的原因。

四、解决方案
根据上述的原因分析，需要消除线路中的瞬间大电流，故分别制定以下的解决方案：1)将YCRPTR更换成带载能力更大的接触器YCRPTK，额定电流55A，最大工作电流65A；2)增加由LPTDR控制的降弓接触器(LPTDK)，型号与YCRPTK相同；将进入受电弓控制盒的升降弓线路由原先的单继电器触点控制变为多个接触器触点串联控制，可以避免因一个触点发生粘连而引起故障。

3)对于受电弓控制盒内部电路，在升高弓电路和降弓电路中各串联一个 2.74Ω的电阻，减小回路断开瞬间因电容产生的冲击电流，进一步避免故障的发生。

更改后的受电弓控制盒原理图如图3所示,通过以上两个方案的修改，重新对升降弓线路的电流进行测试，最大脉冲电流已经降至不
图 3 修改后的受电弓控制盒原理图
足10A，远低于接触器的最大工作电流值。

五、结论
通过在受电弓控制盒内部电路增加电阻消除瞬
间大电流、修改升降弓原理图增加多重保险、更换继电器为带载能力更强的接触器避免电路故障等处理措施，有效解决受电弓异常升降的问题，为后续轨道交通车辆受电弓故障的解决提供了思路。

参考文献
[1]荣命哲,赵志远,杨武.低压电器中电触头材料的转移[J].低压电器,1998(5):16-18.
[2]王可健,王其平.非对称配对电触头的材料转移[J].西安交通大学学报,1985(4):87-99.。