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
发布时间：2022-07-11T02:45:03.717Z 来源：《中国科技信息》2022年5期3月作者：许云飞李亚超兰宏光
[导读] 本文主要对动车组的高压电力系统组成进行了介绍，着重对主要断路器、接地开关、互感器、避雷器等故障问题和维修优化方法进行了分析
许云飞李亚超兰宏光
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东省青岛市 266000
摘要：本文主要对动车组的高压电力系统组成进行了介绍，着重对主要断路器、接地开关、互感器、避雷器等故障问题和维修优化方法进行了分析。

根据故障的特点，选择合适的维修和优化方法。

关键词：动车组；高压电力系统；断路器；优化方法
引言：动车组作为目前国内铁路运输的主要交通工具，其稳定与否直接影响着国家的发展。

在运行过程中，如果系统发生故障，将会对行车安全造成很大的影响。

1.动车组的高压供电系统
高压系统设定为25千伏交流电，8个编组，通常都有2个动力模块，但牵引和辅助动力都是一样的。

动车组由多种组成元件组成，如接地开关、避雷器等，并配有相应的监控系统，而动车组则由TCMS（TrainControlandManagementSystem）进行网络管理。

其核心部分位于列车的车顶和车底，前者由受电弓、避雷器等组成，后者由各种类型的变压器组成。

1.1受电弓
目前我国装备的动车组多采用单臂式受电弓，其头部为单滑板受电，位于列车的顶部，其控制系统和气动阀都装在车厢内，通过MVB （多用途车辆总线）来实现。

1.2避雷器
该装置安装在不同的位置，可实现两种功能：一是安设在收电弓后方，二是减少发生过电压的几率，例如：由于闪电天气导致的电压急剧上升；安装在变压设备的前端，可以避免在该设备起动和关机过程中出现的工作电压过高。

1.3电压互感器
该部件位于受电弓及主断路前，可将从接触网获取的电压信息传送至控制系统、牵引变流装置，以达到对列车运行状况的全方位监控。

1.4电流互感器
通常安装在动车组顶部和电压变换器的入口处，共同负责对电流进行检测，并将采集到的数据传输给控制系统。

1.5接地开关
此元件安装在主断路设备两侧，确保在维修过程中列车能顺利地接地。

该开关自身设定了触发器，只有按照设定的电压接地电路运行，才能使开关平稳运行。

1.6高压隔离的开关
高压隔离开关的作用是当系统出现异常时，科学的将故障位置进行及时的隔离，而高压隔离开关通常处于关闭的状态。

1.7主断路装置
该装置是整个系统的核心，它具有很好的防护作用，具有弹性的压缩控制执行机构和一个真空灭弧室。

列车上一般都装有一个单极真空装置，而电力供应是由一个电磁阀线圈提供。

将压缩的空气通过汽缸来关闭接触点，并且锁定已开启的弹簧。

主要技术指标：25kV额定电压；最高持续电压：29千伏；50±1Hz的电源；1000A的额定电流；20kA的短路电流，维持1秒；50kA的短路电流；DC110V辅助电压；副接触触点具有4-800毫安的切换电流。

2.动车组的高压供电系统故障和检修优化
2.1闪污故障
当发生闪污事故时，通常会遭遇到雾霾，大气中的PM2.5微粒会粘附在受电弓的绝缘上。

近年来，我国北方许多省份，尤其是华北地区，都出现了浓重的雾霾。

PM2.5是一种直径小于2.5微米的微粒，它的重量很轻，可以在空气中停留很久。

由于其本身具有酸性特性，这些微粒一旦落入绝缘子，就会造成部件的腐蚀，从而使绝缘性能降低，从而产生闪污现象。

通过分析故障的成因，可以大致地判断出维修的最佳方案。

首先，适当地提高受电弓的绝缘子位置，达到提高其绝缘性能的目的，比如我国大部分的动车组，其位置比原来的310毫米要提高100毫米。

其次，制定合理、高效的维修安排方案，提高维修人员的规模，并在工地上完成清扫工作。

在检修和入库时，应由专门的技术人员进行操作，避免出现不必要的损坏，确保列车的正常运转，并完全排除发生闪污事故的可能。

目前，各个应用所都按照一级维修标准进行清洗，并且在遇到烟雾天气时，会增加维修次数。

最后，应该安装专用的测试系统，可以把这看作是一种常规的测试设备，可以在没有上弦的情况下，通过该系统来测试绝缘子的工作状态，从而判断电力系统是否存在问题，防止直接拉弓造成接触网和受电弓的损坏。

2.2主断路器
在维修主断路设备时，应检查各部件是否损坏、变形、弯曲、烧坏，并检查线路的老化状况。

此外，应检查有无污物或水流入瓷管，如有积水，应将湿布伸进柔软的干布，细心清洁，然后进行排水部位的性能检验与恢复。

在动车组上，一次过相时，需要1~3个真空断路器同时工作，并在列车运行过程中连续工作。

因此，要从根本上提高主断路设备的工作寿命，并对其失效概率进行控制。

另外，控制系统的逻辑也需要进一步完善，在不能进行关闭操作时，控制系统应该能够判断出故障的原因，然后对整个故障进行检查，减少故障的影响，减少故障诊断的工作压力。

2.3接地开关
检修接地开关的主要方法有：一是在接触网带电的状态下，检修时，因误操作了驾驶室的接地保护和按键，导致电弧上升时，仍有电流通过接触网，判断是否出现了明显的接地电流，变电站的保护设备短路，接触网是否被烧毁；同时，当接地开关在接通状态下，绝缘开关起作用，而拉紧拉成弓形，并打开EGS。

在这一次的故障维修中，最优的方法是切断驾驶室内的自动开关，将相应的安全按钮移入操作
箱内，关闭线路。

调节按键的构造，避免再次出现错误。

2.4隔离开关
检修方法有：（1）对上部开关上的污物组成和性质进行检测；（2）在高速行驶的高速列车运行时，需要对其闪络性能进行维修；（3）对开关部位的绝缘特性参数进行动态测试；（4）对其进行定期的老化测试。

在维修和优化过程中，可以对虚拟模型进行各种干扰因素的模拟实验，以确定更加适合的老化测试方式。

另外，在原有的维修计划中，根据零件更换的需要，检验产品的外观状况，并决定测试的准则。

2.5避雷器
对避雷器的故障维修要有规律地进行，在进行高等级维修时，首先要清除设备的表面污垢，然后再检查两边的绝缘体状况，确保其质量大于100M欧姆。

在常规维修中，主要采用以下三种方法：（1）对避雷器进行漏电测试，在避雷器末端，附加工作频率为42kV，并受设备本身的电阻影响，电流成分必须小于2.2毫安；（2）1mA直流电压测试，在一端施加DC电压，要求脉冲频率在±1.5%范围内，用1mA的电流记录通过器件的电压，这个值至少达到设定基准电压；（3）密封测试：将仪器置于82℃的清水中1小时，然后将其取出，放置60分钟，再次将其放入水中，保持2℃，保持1小时，观察其是否有泄漏。

这样的重复测试4次，每一次间隔至少1小时，然后进行下一次。

在规定的时间内，仪器不允许产生连续的气泡，然后将测试用的仪器冷却，直至接近室温，并对其电气特性进行评价。

2.6互感器
根据动车组运行工况及技术特性，采用相应的使用说明书进行定期检修，主要包括：（1）清除设备表面，并判定其状况；（2）检查第一、二次侧端部的连接；（3）对绝缘子的边缘和邻近的边缘进行检测；（4）对装置次级端的电阻进行测试。

通过对互感器的维修，可以在原来的检测项目中，进行更多的测试，以便更快地发现绝缘体的弱点和短路。

变压器的故障诊断主要有：（1）端子箱的密封性；（2）铁芯质量；（3）铁芯是否有锈蚀。

考虑到列车班次的运行状况，可以采用以下几种方法：（1）对零件质量进行严格控制；（2）持续提高接线箱的密封性；（3）要求设备制造商在设计上进行改善，提高IP等级，例如采用胶水密封，以防止腐蚀问题，提高使用效果；（4）对硅胶密封工艺进行了优化，使其与外部环境彻底隔绝。

结束语
本文针对高速动车组的高压系统进行分析，提出了关键部件的维修和优化方法。

期望能够加强对列车系统故障的分析，调整维修方法，使列车在更安全的条件下继续运行，为旅客提供方便快捷的交通工具。

参考文献
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