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关键词:电力机车;机车维护;机车保养;铁路运输;牵引电动机;变压器 文献标识码:A
中图分类号:U270 文章编号:1009-2374(2017)03-0135-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.03.060
基于力机车的启动快、速度高、低污染等特点,电力机车广泛应用于铁路运输领域。电力机车维护与保养以及动态管理质量直接决定电力机车的使用效率和寿命,对电力机车牵引电动机、变压器等有效的维护和保养有助于解决电力机车组成装置的变形、磨损、老化等问题,进而延长电力机车的使用寿命。此外,动态质量管理有助于增强电力机车运行的安全性,在电力机车研究中处于重要地位。本文从电力机车牵引电动机、变压器等电气部分的维护与保养,电力机车质量管理系统等方面出发,进行电力机车的维护与保养研究。
1 电力机车电气部分的维护与保养
电气部分、机械部分和空气管路系统共同构成电力机车,其中电气部分可进一步分为牵引电动机、主变压器、控制单元等。电力机车是利用电能提供机车牵引力的现代化交通设备,具有低污染、效率高、成本低、速度快等优点,在实际交通运输过程中广泛应用。
1.1 牵引电动机
电力机车牵引电动机的故障包括启动、发电、异常声响、高温或者冒烟以及电压缺相等故障,严重阻碍了电力机车的效率。电动机的启动故障是指牵引电动机接通电源后无法正常启动的现象,包括电机内部短路、电容器、电阻盒等造成的电器障碍。牵引电动机的发电故障是指电机启动的发电故障,包括电机发电极性、接线、磁绕组等造成的电机启动的发电故障。牵引电动机的异常声响是指电机定子内部接线错误或者短路等造成电机运转时发出异常声响,电机异常声响时电机仍可以正常运转。电动机的高温或者冒烟主要是由于电压不达标造成的电机出现温度过高,严重时可能导致冒烟。牵引电动机的电压缺相故障主要是由接线缺相造成的,严重时会导致电机烧毁,进而导致电力机车运行故障。
基于电力机车的特殊性,进行电机检测要采用听、闻、摸以及专业设备排查相结合的故障检测方法,依照国家相关规范的要求,定期地进行电机日常巡检,排除安全隐患。采用听、闻、摸等故障检测方式有助于分辨电机的声音、温度变化,快速地进行电机故障检测与维修。专业设备排查的方法有助于及时、有效地发现电机内部故障,确保电机正常运转。
1.2 主变压器
主变压器是电力机车电气部分的重要组成部分,直接决定电力机车的牵引质量,是电力机车的动力来源,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主变压器具有重量轻、高阻抗等特点,通过设置温度继电器、油流继电器等实现对主变压器的温度、过压保护。主变压器故障直接导致电力机车牵引质量的下降,在电力机车的维护和保养中居于重要地位。常见的主变压器故障主要内容有变压器的工作原理故障、铁芯故障、绝缘故障、组件故障、短路故障、放电故障、保护误动故障、渗漏油及油流带电故障、雷击及进水等,其中放电故障又可分为火花放电故障、局部放电故障以及电弧放电故障。变压器油中存在绝缘物质、气泡等空穴,变压器油中存在水分、固体颗粒等杂质,高压电气设备内部金属器件接触不良等都容易造成放电故障的产生。主变压器短路故障主要是短路产生瞬间强电流,使得主变压器绕组失稳或破坏,进而造成主变压器故障。
1.3 电力机车的控制单元
电力机车的控制单元是电力机车的重要监控系统,一般来说牵引力控制单元,就是牵引变流器的控制单元TCU,Traction control unit。与牵引控制系统交换数据,控制牵引力。在电力机车的运行过程中起着主控作用,因此电力机车控制单元的维护和保养具有重要的现实意义。电力机车控制单元的故障研究和维护中,依据电力机车控制单元故障的程度等级将电力机车控制单元故障分为A、B、C三类故障,其中A、B、C代表故障的等级,依次为严重、中等、轻微故障。其中A、B故障对电力机车正常运行造成一定的阻碍,需要司机依据报警显示进行相应的应对。
电力机车控制单元故障的检修需要维修人员依据电力机车显示屏的提示进行故障确认,对问题部件或机箱进行检修或替换,以保障电力机车控制单元的正常运行。电力机车控制单元的检修和保养要求维修或使用人员对电力机车故障管理、设备状态、隔离等选项充分了解,严格按照电力机车的使用手册进行控制单元的使用或维修,减少电力机车控制单元的故障,保障行车安全。
2 电力机车质量管理系统
电力机车在行使过程中经常遇到泥石流、山体滑坡等极端自然现象,对电力机车的行使安全造成了极大的威胁,将先进的技术应用于电力机车的质量监管体系,有助于增强电力机车质量管理的信息化、电子化,提前做好预防和应对,保障行车安全。
许多学者通过对电力机车质量管理的动态体系进行研究,解决了传统电力机车质量管理的复杂性、独立性以及智能化程度不够的问题。先进的电力机车质量监管体系,有助于实现电力机车行使过程的实时、有效的监督,预防电力机车安全事故的发生,进而提高电力机车运行的安全性。
3 电力机车的维护与保养
电力机车出现的牵引电动机的启动、发电、异常声响、高温或者冒烟以及电压缺相等故障;变压器油中存在绝缘物质、气泡等空穴、变压器油中存在水分、固体颗粒等杂质、高压电器设备内部金属器件接触不良、电路短路等造成放电和短路故障;电力机车控制单元故障出现的A、B、C三类故障。电力机车维修人员要依据国家、铁路相关规范的要求,充分了解电力机车的结构、故障类型以及解决措施,采用听、闻、摸以及专业设备排查相结合的故障检测方法,对电力机车进行日常巡检,对电机的声音、温度和内部结构进行检查;保证变压器油的清洁、内部绝缘、零件检查;对变压器的检查维护要做到保证各部位的清洁、灵活,气密性,紧固件的牢固,连接线的完整性以及金属零件不锈蚀等;电力机车控制单元的检修和保养要求维修或使用人员对电力机车故障管理、设备状态、隔离等选项充分了解,严格按照电力机车的使用手册进行控制单元的使用或维修,减少电力机车控制单元的故障,保障行车安全。
电力机车的维护和保养进一步总结为将先进的技术应用于电力机车的各个领域,保障电力机车监管和预警的有效性,在进行电力机车保养和维护的过程中注重对电力机车设备外观清洁、不可用尖锐物体或强酸等刮刺或腐蚀硅橡胶表面、紧固二次引线连接件以及紧固件的连接牢固。
电力机车的维修人员在电力机车的检查和维修过程中要注意禁止带电作业、关闭电源、有效的高压防护、严禁敲击紧固件等。关闭电源、禁止带电作业和有效的高压防护都有助于提高电力维修人员的人身安全。关闭司机控制台的电源,在电车车顶作业时首先进行接地处理,在导线以及电气设备的维修中切断电源,都是电力机车维修人员应注意的要点。特别是在高压系统的检修和维护过程中,电力维修人员应穿绝缘防护服、佩戴绝缘手套,使主断路器和受电弓处于关闭状态,才能进行高压系统的检修和维护。紧固件的检查严禁敲打,以防止紧固件在行使过程中松动,进而造成安全事故。此外,电力机车维修人员在检修完成后,注意将防护罩等安装牢固,以避免电力机车安全事故的产生。
4 结语
电力机车的使用效率和寿命主要取决于电力机车维护与保养、动态管理质量,基于电力机车出现的牵引电动机的启动、发电、异常声响、高温或者冒烟以及电压缺相等故障,变压器油中存在绝缘物质、气泡等空穴、变压器油中存在水分、固体颗粒等杂质、高压电器设备内部金属器件接触不良、电路短路等造成放电和短路故障,电力机车控制单元故障出现的A、B、C三类故障,对电力机车的维护与保养进行研究。研究认为:(1)电力机车保养和维护的过程中注重对电力机车设备外观清洁、不可用尖锐物体或强酸等刮刺或腐蚀硅橡胶表面、紧固二次引线连接件以及紧固件的连接牢固;(2)通过新技术的应用完善电力机车的质量监管体系,提高其应对泥石流、山体滑坡等极端自然现象的能力,保障电力机车监管和预警的有效性,进而保障行车安全;(3)电力机车的维修人员在电力机车的检查和维修过程中要注意禁止带电作业、关闭电源、有效的高压防护、严禁敲击紧固件等。
参考文献
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关键词:电力机车;风机;降噪
中图分类号: TM73 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)19-193-2
0 引言
截止目前,风电场中的噪音问题尤其是运行中的风机风扇产生的噪音如何消除在技术上未能完全解决,特别是高压风机产生的噪音,它是由当前气动声学水平和计算机硬件条件决定的,特别是计算1米以外的范围内随时间变化的流场(从启动到稳定)非常困难。研究风机,在研究提高改善风机性能的同时尽量采取措施减少风机产生的噪音问题,使其更加环保,对人们的噪声污染尽可能减少。
1 风机噪声机理的研究状况
气动声学是声学和空气动力学的相互作用相互影响的一门交叉学科。根据理论研究和实验分析,宽带噪声和离散噪声是风力发电机组的主要来源。
宽带噪声也称涡流噪声,它在转动过程中叶轮和叶轮气体的相互作用,耦合的辐射宽带噪声,包括湍流噪声和湍流边界层噪声,后缘和翼尖涡的平涡脱落噪声;离散噪声也表示旋转噪声、旋转的叶片周期性打击空气粒子或附近压力引起空气的压力脉动所产生的离散频率噪声。
通过对多轴流风机的气流参数(包括速度、流量系数和进气畸变等)和结构参数(包括级联结构参数、径向和轴向间隙,定子和转子的数量匹配等)来研究对风机噪声的影响,并提出了一些典型的降噪措施(包括旋转护罩,锯齿形的入口,提出了叶片,叶片的等距分布,端壁边界层抽吸等)。
虽然在噪音离心风机产生的噪声的影响机理、结构和流动参数,降噪措施的大量研究噪声理论的评价方法,但气动声学研究在轴流风机要落后一些。
2 轴流风机噪声产生的原因
研究结果表明:风机总噪声与叶片旋转速度的六次方成正比,所以,叶片作用于流过风机的空气上脉动力是产生噪声主要原因。
产生离散频率噪声的主要根源是气动干涉引起的叶片脉动力与风机动静叶片之间的距离产生的噪声和两个风扇转子叶片之间旋桨产生的噪声构成的。
风机动静叶片与叶片脉动力噪声之间的间距很小时,位流和尾迹的变化会影响噪声的大小产生,邻近的叶片脉动与风机叶片构成的声屏障而产生声辐射。当作为屏障的叶片与升力脉动的声波波长尺寸之比小于0.5时,产生的噪声更大,影响更强。叶片距离与声障的大小成反比,即距离增加声障减小,当动静叶片之间的距离增大时,尾迹速度变化比位流干涉影响减小的影响慢很多。
关键词:“电力机车制动机”;教学改革;探索
一、当前课程教学中存在的问题
根据我院具体情况,笔者分析了“电力机车制动机”课程教学中存在的问题。教师一般先介绍DK-1制动机各部件的结构、作用和工作原理,再介绍各个部件组成一个制动系统的工作原理。这种教学顺序会导致学生对制动系统各部件的逻辑关系缺乏整体认识,造成学习的盲目性,而且其教学目的不够突出,教学效果也很难达到预想的水平。具体问题如下:
1.教材问题。现阶段国内“电力机车制踊”教材都是先介绍每个部件的基本原理,再介绍这些部件怎样协同工作。因为制动机部件比较多,学生在学习每个部件工作原理的过程中,不知道该部件在系统中起到什么作用,学习起来比较困难。
2.教师的教学方法。现阶段教师基本采用板书加挂图的方式讲述理论知识,没有较好地运用教学辅助软件进行教学。学生对这种“填鸭式”教学方式比较反感,教学效果不好,也不利于学生能力的培养。
3.实践教学考核流于形式。课程教学虽然设置了实践环节,但是对实践的考核只是作为理论教学的一种补充考核方式。笔者认为,这会对学生造成误导,使其误以为实践环节并不重要。
4.缺少学生的动手环节。根据我院的具体情况,“电力机车制动机”现阶段实验课设置了制动机日常性能、五步闸、八步闸等试验。实践环节中教师边讲边做,学生大部分时间以看为主。学生没有机会亲自操纵制动机,学习效果不佳。
二、教学改革措施
1.教材的选择。课程的专业性较强,专业教材较少。我校通过比较,选用了西南交通大学出版社左继红等人编写的《制动机的操纵与维护》。该教材采用模块教学,将制动系统分为制动缸压力制动模块、列车管压力控制模块、均衡风缸压力控制模块等内容,由浅到深进行教学,学生学习起来比较容易接受。
2.改进教学方法。(1)视频动画学习。“电力机车制动机”课程实用性比较强,但是学习起来比较抽象。为达到教学效果,教师需要收集相关资料,最好是模拟动画。学生通过视频动画学习能直接了解制动机的性能,增强学习兴趣。(2)学生分组做PPT。学生在刚接触制动机时感到新鲜、好奇。做PPT可以让学生充分了解制动机的理论知识,发挥其主观能动性。学生针对自己所做的PPT内容,可以讲授,也可以与其他学生进行互动交流,以此锻炼表达能力和逻辑思维能力。教师则根据学生的掌握情况,有重点地进行授课,并根据学生的学习情况进行评价。这样可以使学生的被动学习转变为主动学习,提升其学习效率。
三、实践环节教学
1.增加实践课时。本课程总课时为72课时。实践环节可以结合本院的硬件设施,让学生利用所学的理论知识与实践相结合,避免“纸上谈兵”。实践课时占20%,大约14个课时。由于课程试验内容较多,包括总风遮断阀拆装及结构教学、中继阀的拆装及结构教学、分配阀的拆装及结构教学、大闸的拆装及结构教学、小闸的拆装及结构教学、制动机的日常性能试验、列车制动系统的模拟操纵五步闸、列车制动系统的模拟操纵八步闸、电空制动屏柜、司机操纵台学习、单元制动器结构教学等内容,笔者建议实践教学增加到20课时。
2.模拟实际操纵。制动机的日常性能试验、列车制动系统的模拟操纵五步闸和列车制动系统的模拟操纵八步闸比较重要,教师可以让学生每3人一组模拟实际的工作状态。实践环节的教学可以复习、验证理论知识,以此充分发挥学生学习的主导作用,培养学生的动手能力和逻辑思维能力。
四、结语
“电力机车制动机”这门课的教学改革总体上以学生自学和实践为主,改变了传统的“填鸭式”教学方式,教师在教学过程中也可以不断创新。教学改革有利于学生今后尽快适应工作环境,减少用人单位的再教育成本;也有利于培养学生学习的能动性和创新意识。此外,根据教学条件、教师的知识结构、教学硬件、学时分配等因素,学校可以对教学环节进行优化,以期取得更好的教学效果。
参考文献:
关键词:电力机车 污闪 原因分析 预防措施
中图分类号:U269.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)09(b)-0104-02
华北地区冬季经常出现大雾天气,行驶在大雾天气下的电力机车因为空气的污染发生污闪造成电力机车主断路器不能闭合,车顶接地停电,不能自行恢复,严重影响了电力机车正常运用,扰乱了正常的铁路运输秩序,给铁路运输安全带来了严重隐患。论文中我们针对此类问题通过对北京机务段客运电力机车车顶喷涂新型防污闪漆和加装受电弓换室不降弓设备等一些行之有效的措施来预防污闪,大大降低了污闪事故的发生。
1 “污闪”问题的提出
在冬季的华北地区,大雾天气屡见不鲜,电力机车在铁路线上行驶时,车顶受绝缘子、电弓和导线闪络现象在大雾天气时发生的可能性较大,产生一种强度巨大的光电声俱全,瞬间放电的现象。经过大范围的大雾地段行驶后,电力机车后,5~20 mm厚的霜状冰经常会在车顶受电弓、绝缘子等设备的迎风面产生。停车后,由于机车内部和司机室热空气上升,导致车顶温度升高,绝缘子表面霜状冰慢慢变成小水珠,漏泄电流随着小水珠的不断变大逐渐增大,漏电产生的热度将进一步融化霜状冰,从而使漏泄的电流不断增大。这种情况下,一旦达到某一个临界点,高压电对车顶的高强度放电现象就会在瞬间发生,即“污闪”。研究发现,“污闪”通常是机车在冬季大雾天行驶后停车和再次开车后10 km/h以下的速度行驶时发生。“污闪”会造成主断不能闭合,机车停电,影响正常行车,扰乱正常铁路机车运输的秩序,给铁路运输安全带来严重隐患。
2 “污闪”主要原因分析
2.1 绝缘瓷瓶受污染
按导电性能,物质可分为导体、绝缘体、半导体三类。作为绝缘体,电瓷瓶把车体和受电弓分隔开,即把两个导体分开,达到机车受电的目的,通常把瓷瓶的外形设计成伞状,使雨雪不易落到瓷瓶里面,防止瓷瓶在雨雪天受影响,使其保持良好的绝缘性能。但受到风的吹动,低空大气中的杂质仍能进入到伞状电瓷瓶的里面,长期污染瓷瓶就会变脏。这时若有浓雾存在,瓷瓶的污染随着雾的凝结会加重,瓷瓶绝缘性能变差,在高压输电网络会产生短路放电,发生主断跳闸或瓷瓶放炮。
2.2 瓷瓶表面大量粘附过冷水滴
由于低层大气中凝结了很多浮游的冰晶或水滴,从而形成雾,按雾滴的状态来划分,还可分为冰晶雾、水滴雾、过冷水滴雾。冰晶雾是在较低气温通常是在-10℃以下形成的,由于是固体雾,碰到瓷瓶不容易保留水滴;水滴雾是在0℃以上形成的,水滴碰到瓷瓶后蒸发流走,不易大量保留。以上两种状态的雾对瓷瓶的绝缘性能影响较小。
过冷水滴雾多于0℃~10℃时出现,遇到瓷瓶后会变成冰水混合物吸附在瓷瓶上。加上大气污染越加严重,使得空气中的各种盐、氨、苯、酸、碱、灰尘、重金属微粒等污染物逐渐增多,这些污染物粘附到绝缘瓷瓶上,便形成污秽集合物,时间久了,就像给受电弓和瓷瓶套上了一件“尘衣”,当雾的浓度非常大,只有几十米的水平能见度时,瓷瓶和车顶受电弓上粘附了大量的过冷水滴后,污秽物中的可溶性电解质就被溶解,此时在高电压的作用下,泄露电流将显著变大,瓷瓶的绝缘性能急剧下降,电网发生短路放电,情况严重时则会造成“污闪”停电灾害。
冬季是大气污染严重的季节,大气污染的严重以及过冷水滴的生成,是导致北方冬春季节电力机车“污闪”灾害多发的原因。
3 防止电力机车污闪灾害的措施
产生污闪灾害的重要原因是大气污染,因此提高机车车顶的抗污能力和加强环境治理是防止污闪的重要举措。
3.1 环境治理
要做到预防污闪事故的发生,首先必须落实《全国电力系统高电压专业工作网监测》文件,绘制污秽区分布图并做好地区范围内污秽登记的监测工作,同时对现有的设备实行外绝缘的爬距调整。对靠近铁路线路、车站的大型污染企业,铁路部门联合地方环境保护部门进行核查,不达标排放的企业环保部门对其下达整改通知书,进一步提高环境质量,使污闪得到有效的控制。
3.2 每年秋季机车车顶喷涂硫化硅橡胶(Room Temperature Silicone Rubber)简称RTV防污闪涂料防止污闪
3.2.1 RTV涂料包含的主要成分
该涂料由5个部分组成:树脂,包括人造树脂、天然树脂,是主要成膜物质的一部分;稀料,包括稀释剂和溶剂,为辅助成膜物质;颜料,包括体质颜料、着色颜料、防锈颜料,品种很多,为次要成膜物质;油料,包括半干性油和干性油,主要成膜物质之一;辅料,包括固化剂、催干剂、防潮剂、增塑剂,也是辅助成膜物质。
3.2.2 RTV防污闪涂料的防污原理
RTV长效防污闪涂料以端羟基聚二甲基硅氧烷为基胶,脱醇型氨基烷氧基硅烷交联剂为交联体系,配以增粘剂、硫化促进剂、稳定剂、缩合催化剂、特种溶剂等,变成单组分无填料长效防污闪涂料。使用时,涂覆在电瓷表面后,交联体系在空气中的水分水解下,其中极易水解的官能团变成硅醇,端羟基聚二甲基硅氧烷在催化剂作用下缩聚固化,在电瓷表面形成一层弹性硅橡胶薄膜,这一固化过程对湿度、环境温度无严格要求。由于RTV是由聚二甲基硅氧烷缩聚而成的,所以基本结构是立体网状硅氧键,包括大量的游离状态的有机硅低聚物、大量的小分子基团和小分子基团。这些小分子基团和低聚物是憎水性的,它们与涂料表面水分子之间产生的作用力小于水分子本身的内聚力,水份在RTV表面呈现为单个水珠,未形成连续的水膜――此为憎水性;当RTV表面积累污秽后,RTV的游离态憎水性基团向污层扩散,在污秽表面也形成憎水性-憎水迁移特性;当RTV涂层受到长期浸泡或雨水冲刷时,涂层的憎水性暂时减弱或者消失,自然晾干放置一段时间后,RTV内部憎水性基团又向外逐步扩散,其表面憎水性又逐渐恢复-憎水性复性。RTV涂层表面起憎水性作用的憎水基团小于RTV涂层全部憎水基团在数量,因此,RTV憎水性寿命是很长的。
RTV涂料具有憎水性和憎水迁移性和一定的憎油性及较好的不粘性。气候条件恶劣时,在潮湿脏污绝缘子的表面会出现连续的水膜,从而发生闪络。当涂上具有憎水迁移性的RTV涂料时,涂层表面将只存在单个的小水珠,而不会被连片浸润,电力设备的抗污闪性能将得到极大的提升。
3.2.3 RTV防污闪涂料的防污特性
RTV的这种性能是由其分子结构所决定的,在RTV图层内部除了含有大量呈游离态憎水基团外还含有大量的负极性的改性分子基团。这些分子基团也是具有憎水性的,所以水分在RTV表面以单个水滴的状态存在,不会形成连片水膜。一方面,RTV表面不容易形成积灰;另一方面,当RTV表面自然积污后,受密度梯度的控制,游离态憎水基团会向污层扩散发生憎水性迁移现象,使污层表面也具有憎水性。当污层受风吹、雨刷的影响自然脱落时,迁移到污层中的憎水基团也随之丢失,随着再被污染迁移也随着发生,周而复始涂层表面始终保持良好 的憎水性,即使是污层表面也始终保持良好的憎水性,当RTV涂层长时间受到雨水冲刷或浸泡时,表面的憎水基团逐渐流失,涂层憎水性减弱甚至消失。放置一段时间自然晾干后,由于RTV内部憎水性基团的扩散作用,RTV表面的憎水性又逐渐恢复。
卓越的耐腐蚀性能:RTV涂层具有优异的耐化学品腐蚀和电化学腐蚀性能,抗酸、碱、盐和绝大多数有机物。能适应多种恶劣的气候环境和腐蚀介质环境。独特的表面性能,具有极佳的电气绝缘性能。独特的不粘污性能,抗灰尘附着,一般的灰尘可通过雨水自动冲刷干净,局部粘上顽渍,只需用抹布擦拭即可恢复清洁表面。优良的物理机械性能,涂层具有极佳的物理机械性能:高附着力、高硬度、高柔韧性、高耐磨、耐冲击。附着良好,施工方便。柔韧性和硬度的完美结合的表面,经得起磨损、碰撞,耐冲击。耐热抗寒性能,经得起严寒和酷暑的考验在-40℃~140℃温度范围内可正常使用,不掉皮、不起皱、不脱落、不开裂。
北京机务段电力机车2013年、2014年秋季通过对电力机车车顶喷涂RTV防污闪涂料,在冬春季节虽然有大雾天气,但是电力机车污闪事故发生的概率大大降低了,说明我们的措施是行之有效的。
3.3 一些污闪的发生都是在车站停车后,由于机车要换挂,机车乘务员要降下受电弓,换端操作时发生污闪,造成机车停电,主断不能闭合,不能正常行车,因此我北京机务段各型电力机车加装CTGBC型防雾闪弓保持装置保证司机在换室操作情况下受电弓换端不降弓来预防污闪的发生
(1)CTGBC型防雾闪弓保持装置的工作原理。
CTGBC型防雾闪弓保持装置是铁路机车专用受电弓保持控制装置。硬件基础采用了ATMEL公司高速微处理器系统,研制成适合110V直流电源的电力机车专用输入输出控制系统,用现代电子器件和微机控制技术构成的无触点控制电路实现弓保持逻辑控制功能,用软件实现控制电路逻辑关系,而且具有较强的通用性。防雾闪弓保持装置的设计采用通用、模块化设计方式,符合GBT 25119-2010《轨道交通机车车辆电子装置》标准的要求。防雾闪弓保持装置采用完全独立的双冗余设计,并配置了手动转换开关,在装置一组出现故障情况下,可通过人为切换至另一组工作。装置运行的可靠性能得到提升,也保证了整个机车控制系统的安全性。
该装置主要由电源板、控制板、显示板、指示灯、蜂鸣器、自恢复按钮、转换开关和机械结构件组成。司机在任一端操作人员升起受电弓,如果需要进行换端操作,司机将所在端的辅机停止工作、分主断、手柄回零,按下本装置的弓保持按钮,受电弓板键开关归位,拔出司机电钥匙,进行换端操作,在这个操作流程中,本装置可以使一开始升起的受电弓在5 min之内不降下,同时输出报警信号(警告操作人员不要接触高压设备,以防受伤),指示灯提示(提示操作人员升的是那端受电弓,操作人员根据指示灯提示,在另一端升起正确的受电弓)、控制气路阀(锁住门联锁,防止操作人员进入高压柜内,确保人身安全),司机进入另一端司机室插入电钥匙,开启电钥匙,闭合主断路器,按下本装置的弓保持按钮,换端完成。这样可保证受电弓在换室操作时,司机不用降弓操作,减少了污闪事故的发生。
(2)防雾闪弓保持装置使用注意事项。
①在有任一CTGBC型防雾闪弓保持装置电源开关打开以后,禁止拔插装置连接插头。
②严禁在机车进行换端操作试验的情况下,断开防雾闪弓保持装置插座的连接。
③严禁在机车进行换端操作试验的情况下,关断CTGBC型防雾闪弓保持装置的转换开关。
④严禁在带电,特别是机车正常运行情况下,插拔和更换CTGBC型防雾闪弓保持装置工作组别的插件。
⑤严禁对正常运行情况下的CTGBC型防雾闪弓保持装置进行较大力度的敲击和碰撞。
⑥严禁在超过湿度要求的环境,运行CTGBC型防雾闪弓保持装置。
4 结语
通过对北京机务段156台运用电力机车车顶喷涂RTV防污闪涂料和加装CTGBC型防雾闪弓保持装置,使电力机车在冬春季发生污闪事故大大降低,从2013―2014年度的18件下降到2014―2015年度的3件。说明电力机车车顶喷涂RTV防污闪涂料和加装CTGBC型防雾闪弓保持装置有效的预防了污闪事故的发生。
参考文献
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关键词:HXD2B电力机车;电力机车;通风系统
中图分类号;U264
一、前言
HXD2B电力机车,又称为和谐电2B型机车,是我国铁路交流电传动干线的主要货运电力机车车型。是中国铁路首三款使用最大功率1,600千瓦交流电牵引电动机的六轴“和谐型”电力机车车型之一。从2006年开始,我国北车集团大同电力机车与阿尔斯通公司展开HXD2B型机车项目的谈判招标。2007年订购500辆电力机车。
二、HXD2B电力机车通风系统。
HXD2B型机车独立通风系统由侧墙过滤器、牵引电机通风系统、主变流器和牵引变压器冷却器通风系统、辅助变流柜通风系统、机械间补风系统等组成,除辅助变流柜通风系统和压缩机通风系统为车内吸风。其余各部分均为独立从车外进风,经过风道,最后排出车外。机车的通风系统按机车纵向中心线斜对称布置在机车中间走廊两侧。司机室通风系统布置在两端司机室端部。各通风系统有各自相对独立的通风部件和管道,各风路系统相互不影响,进风量均匀,不需进行风量再分配。
1.过滤装置
HXD2B型机车过滤器装置有侧墙过滤器和顶盖百叶窗装置2种。侧墙过滤器共设6组进风滤水除尘装置,为牵引通风和机械间通风系统服务。牵引电动机通风冷却系统采用惯性过滤器,分为一、二级过滤器,第一级为滤水装置,具有阻力小、阻水效率高、免维护自清洁等特点;第二级为除尘装置,采用纤维层过滤器,框架采用焊接结构;滤料采用可反复水洗的无纺布,其特点是根据通风系统的要求采用G2~G4级的滤料,满足通风系统的要求,具有拆装方便、滤料易更换、自动排尘等特点。进入机械间的空气经过三级过滤器防尘,保持了机械间的清洁,使机械间内电气部件少积灰尘,提高了部件工作的可靠性,并且将部分净化空气排入机车机械室内使机械间成为正压。顶盖百叶窗装置共有3组,安装在顶盖主变流柜进风口处,为主变流柜和牵引变压器通风除尘和挡雨。
HXD2B型机车过滤器装置有侧墙过滤器和顶盖百叶窗装置2种。侧墙过滤器共设6组进风滤水除尘装置,为牵引通风和机械间通风系统服务。牵引电动机通风冷却系统采用惯性过滤器,分为一、二级过滤器,第一级为滤水装置,具有阻力小、阻水效率高、免维护自清洁等特点;第二级为除尘装置,采用纤维层过滤器,框架采用焊接结构;滤料采用可反复水洗的无纺布,其特点是根据通风系统的要求采用G2~G4级的滤料,满足通风系统的要求,具有拆装方便、滤料易更换、自动排尘等特点。
在其前部设有前部导流体,中间设有中部漩流体,后部设有后部出风体,下部设有沉积室,在沉积室的下部前方设有排尘排水口。外界空气在前部导流体的进风口处加速,加速后的灰尘和水滴因含有较高的冲量而进入中部漩流体和后部出风体并减速,由于本身的重力而下坠至沉积室,随即排出,实现免维护和自清洁。除尘装置通过紧固件固定在风道上,采用纤维层过滤器,主要由骨架、滤料等组成。骨架采用铝板焊接结构,滤料采用可清洗重复利用的无纺布。无纺布在过滤器前部和过滤器后部之间,该结构设计简单,易于检修维护。
2. 牵引电机通风系统
牵引电机通风系统采用独立通风方式,在机车机械间内前后斜对称各设置3台牵引电动机通风机,每台通风机给1台牵引电动机通风冷却。通风机进风口和车体侧墙过滤器之间通过过渡风道连接,过渡风道采用焊接结构,下风道焊接在车体台架上。车外空气经车体侧墙过滤器进入过渡风道、通过通风机进风口进入通风机,再经下风道和车体与转向架之间的软风道进入牵引电动机,对牵引电动机进行通风冷却。
3. 主变流器和牵引变压器冷却器通风系统。
主变流器与主变流器水冷却器、牵引变压器与牵引变压器油冷却器采用一体化设计,2个冷却器之间采用过渡风道相连,缩减了油、水连接管路,提高了制造工艺性,降低了液体流动阻力,提高了冷却性能,减轻了重量,使得机车总体设计更加合理。主变流器通风系统采用独立通风方式,每台机车共有3套完全相同的主变流器通风系统,通风系统通过主变流风机将空气从车顶百叶窗吸入,向下先冷却主变流器的水/乙二醇混合液散热器,再通过主变流器和牵引变压器的连接风道冷却牵引变压器的油散热器,最后热风从车底排风口排出车外。
4. 机械间补风系统。
机械间补风系统采用独立通风方式,主要包括侧墙一、二级过滤器,过渡风道,机械间风机和三级过滤―30―器。在1、3、5位牵引电机通风机上部均设有机械间通风机。空气从侧墙过滤器引入,经过渡风道、机械间风机、机械间风机三级过滤器后进入机械间,空气质量可达到G4级,从而给机械间补风。机械间风机总进风量为4.95m3/s,辅助变流风机总排风量为0.6m3/s,风源系统用风总量为0.08m3/s,根据机械间进风量与排风量之差为4.27m3/s,从而使机械间保持微正压。另外,为了保证机械间的相对清洁,当机车通过隧道时,机车控制系统会自动关闭机械间风机。
5. 辅助变流柜通风系统。
在机车机械间内前后斜对称的位置各设有1台辅助变流柜,每个辅助变流柜拥有2台轴流通风机。辅助变流柜通风系统采用2种通风方式进行通风冷却:冬季采用车内循环的方式,夏季采用车内吸风车顶排风的方式。2种通风方式通过辅助变流柜上部风道隔板进行调整转换。
三、通风系统的除尘故障维修
电力机车独立通风系统,其进风口是空气的过滤器,其有较高阻挡尘埃能力,保证在冷却电器时,不被尘埃污染。当过滤器工作一个周期后,由于过滤器过滤网内塞满了尘埃,进风能力将有一定的下降,在有突发恶劣尘埃的环境下,进风阻力增大,致使电器元件散热不足,电器元件较快老化,当车体内通风系统负压较大时机车则报警,影响行车。机车司乘人员为确保机车的正点运行,则有可能对过滤器进行破坏性的处理。所以改善电力机车通风系统滤尘效果,对所有电力机车包括车体通风都有指导工作意义。电力机车通风系统滤尘效果不良原因主要包括过滤器上的滤网孔隙被尘埃及植物严密覆盖、过滤器上的滤网孔隙被飞虫严密覆盖。对原过滤器进行加装一些装置,在不影响原通风系统的结构的情况下,安装自动除尘控制装置就能改善通风系统的滤尘效果,确保通风系统风量和清洁。在原独立通风系统的基础上改造增加的,包括脉冲电磁阀、110DV脉冲控制盒、0.02m3的风包等,其动能是干燥的压缩空气。 其中风包用于储存风能,脉冲阀是脉冲式排风的控制元件,喷嘴排出的压力风与通风系统中的风方相反, 故称反吹。喷嘴和安装方向决定除尘效果。用脉冲式压缩空气自动除尘,可以解决通风系统滤尘效果不良和通风量减少的故障。
四、结束语
HXD2B型机车采用侧墙独立通风方式,通风系统设计采用高度集成化、模块化的设计思路,具有结构简单,进风面积大,风阻小,各通风支路风量分配均匀。机车的强电设备需要采用强迫冷却,使工作温升不超过允许值,从而保证机车正常可靠地运营,通风系统对电气设备进行冷却,作用非常重要。
参考文献:
[1]任广慧.HXD2B型机车的通风系统[J].机车电传动,2011,(3):28-30.
关键词:矿用电力机车;电源;电磁干扰;抑制措施;
前言
由于锂离子蓄电池技术的成熟,能量密度和使用安全性的提高,在很多行业都得到广泛应用,随着铅酸电池在煤矿的停止使用,在矿业领域以锂离子蓄电池为动力的机车也成为矿用机车发展的唯一方向。随着2012年5月相关标准的颁布,部分产品在煤矿的实际应用中发现矿用电动车和车载设备都存在比较严重电磁干扰。而锂离子蓄电池本身在使用过程中存在爆炸、自燃等风险需要电池管理系统对锂离子蓄电池进行实时管控,因此提高矿用车载锂离子蓄电池电源和与之关联的动力装置的整体抗电磁干扰能力,对煤矿井下安全生产具有极为重要的意义[1-2]。本文针对在煤矿井下电磁环境复杂条件下,为矿用动力机车电动力系统可靠运行,采取相应的改进措施。
1矿用动力机车电动力系统组成
矿用机车动力系统主要包括:锂离子蓄电池组、集成发动机启动器、发动机、矿用电池管理系统(BMS),直流开关电源(DC-DC),如图1所示。电力机车用开关电源本身就是一个大的电磁干扰源,同时煤矿井下环境相对封闭,也充满了各种高压电气设备和变频器设备,各种辐射的叠加,造成了较为复杂的电磁环境。通过对矿用电力机车的一种———无轨胶轮车各部件单独工作状态的测试分析发现,开关电源和驱动电机为环境的主要干扰源,而电池管理系统主要负责整个系统的动力和对电池的安全管理,是最需要进行电磁保护的模块[3-4]。
2井下电磁干扰分析
2.1开关电源的干扰机理
矿用电力无轨胶轮车开关电源的主要干扰方式为:高频电流回路中容易产生极大的di/(dt),形成浪涌电流,诱发磁场辐射源对空间形成磁场辐射;各级电压变化的节点,特别在车辆启停和突然加速阶段会产生极高的du/(dt),整个电路中以传导的方式对电池管理系统造成干扰并对周围环境进行辐射干扰[5]。
2.2发动机控制器
发动机控制器采用的是脉冲宽度调制方式对矿用电力无轨胶轮车发动机进行控制,同开关电源启动一样会产生很大的高频脉冲信号,其具有很大的du/(dt)。当逻辑电路给驱动电机提供一个高电平的控制信号时,半导体材料开关的集电极和发射极电压近似为0,即当逻辑电路给驱动电压提供一个低电平的控制信号时,半导体材料开关的集电极和发射极电压近似为Ud,当发动机控制器不断动作,必然会伴随一个瞬时的上升和下降时间,集电极和发射极之间就会形成一个近似梯形的脉冲电压,如图2所示,梯形波电压幅值越大即集电极和发射极之间幅频特性的幅值越大,当控制器件产生较大的du/(dt)时,通过电缆中的寄生电容产生共模干扰电流,ic(t)=Cdudt该共模干扰产生电磁干扰在频率一般分布在几千赫兹到约三十兆赫兹之间。
2.3发动机
目前矿用电力无轨胶轮车的主要动力为ISG电机,该种电机的电流幅值和频率随着路况、车速以及输出功率频繁变化,其电机转速与三向电流频率之间的关系为:(1)P为ISG电机对数,通常电机对数为4;矿用电力无轨胶轮车启动阶段电机转速约为700~900r/min,在机车不同工况行驶阶段电机转速约为900~3500r/min,其中任一相电流A的表达式为:f(t)=f(t+kT)(2)傅里叶级数展开为:式中第一项为直流分量,第二项以后为基波分量和其他高次谐波。随着工况及车载电源的不同,矿用电动机车电源输入端的电流通常在60A~200A之间变化,频率范围在45~200Hz之间,同时根据式(3)谐波电流的幅值随谐波次数叠加而快速减小,因此6次以后的谐波对周围电磁辐射可基本忽略,所以矿用电动机车发动机及相应的动力电缆上产生的主要是低频电磁干扰[6]。
3电磁干扰解决方案
各种可能产生电磁场的设备对周围形成的干扰都需要具备三个要素:干扰源、干扰传播路径和易扰的敏感设备,这三个要素任何一个要素得到抑制,整个电磁兼容效果都会得到改善。由于煤矿井下生产特殊环境的限制,在相对狭小封闭的空间内有大量的高压电气和变频器设备并且在现有技术水平下不会有太大改变,所以只能接受外部干扰源的客观存在,而解决干扰的方式就是通过结构、材料、电气电路等的改进削弱干扰的传播途径和加强对敏感设备的保护,同时抑制自身内部的干扰源的产生。(1)优化传播途径中的干扰,首先改进屏蔽体结构,在装配面涂导电胶并编制金属丝线增加对干扰源的屏蔽能力;通过设计多个穿腔端子的方式使普通信号和相对高频信号通过不同的穿腔端子实现各隔爆腔之间的通讯,并配置屏蔽电缆增加接地点,使信号间相互隔离,该种方法可以较好的解决矿用电动机车发动机所产生的低频干扰。(2)增强易扰敏感设备的抗干扰能力,在各个易扰敏感模块的电源端并入适量的电容,旁路开关电源和电机启动带来的高频干扰,必要时加入电源滤波模块隔离输出的干扰信号。
4结论
经过对已取得煤矿安标的矿用电力无轨胶轮车整体电控系统电磁兼容性重新设计,矿用电力无轨胶轮车电控系统的工作稳定性,电源管理系统的抗干扰能力和发动机等动力模块的干扰抑制能力得到有效的提高。针对在矿用井下环境矿用电力无轨胶轮车的试验和数据分析,为丰富提高矿用电力机车的电磁兼容性优化设计,进一步完善行业检验方法的起草、检验有效性阀值的选取提供理论依据、行业标准的制定提供理论依据。
参考文献
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关键词:受电弓;原理分析;故障处理受电弓是电力机车、电动车辆从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置。它通过绝缘子安装在电力机车、电动车辆的车顶上,当受电弓升起时,其滑板与接触网导线直接接触,从接触网导线上受取电流,通过车顶母线传送到机车内部,供机车使用。
在接触导线高度允许变化的范围内,要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力,且升、降弓过程具有先快后慢的特点,即升弓时滑板离开底架要快,贴近接触导线要慢,以防弹跳;降弓时滑板脱离接触导线要快,落在底架上要慢,以防拉弧及对底架有过分的机械冲击。
SS4改型电力机车上安装有两台DSA-200型受电弓,它是一种采用气囊驱动升弓的单臂式受电弓,主要应用于干线电力机车,该受电弓装有阻尼器和ADD自动降弓装置。正常运行时一般只升后弓,前弓备用。
1.底架部分:刚性底架通过绝缘子固定在车顶。底架上装有升弓气囊、铰链机构和受电弓的阻尼器等。
2.铰链机构:铰链机构包括有上框架、下臂杆、拉杆和平衡杆等,它们通过各种铰链座铰接。各铰接处都装有滚动轴承并采用金属软编织线进行短接,以防止电流对轴承的烧损。
3.集电头部分:集电头部分包括集电头支撑和集电头。集电头是直接与接触导线接触受流的部分,其上装有碳滑板。集电头支撑垂悬在4个拉簧下方,两个扭簧安装在集电头和上臂间,克服横向偏移,这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活,而且能够吸收横向方向上的冲击,达到保护滑板的目的。
滑板中有气腔,通有压缩空气,如果滑板出现磨损到极限或断裂时,受电弓会迅速自动降下,更换滑板后,自动降弓装置重新启动。
4.升弓装置和气路组装:升弓装置传递、实现对受电弓升降运动的控制,升弓装置包括气囊组装、矩形管、支架组焊、螺杆、四联体等组成。升弓装置一头安装在底架上,另一端通过钢丝绳与螺栓固定在下臂杆的调整板上。
气路组装是由阀板和提供压缩气体的管路组成,阀板安装于机车内,通过调节节流阀开口的大小来控制升降弓时间,管路一端和升弓装置的气囊连接,另一端与绝缘软管连接,由机车供风断风,从而实现升降弓控制。
二、动作原理
DSA-200型受电弓由空气回路进行控制。如图1—2所示,升弓时电磁阀得电,气路打开,压缩空气通过空气过滤器11、单向调速阀(升弓)12、调压阀13、气压表14、单向调速阀(降弓)15、稳压阀16,进入气囊17,同时压缩空气通过管路经气控快排阀18向具有气腔的受电弓碳滑板21供气,从而由压缩空气管路及气囊中的压缩空气驱动实现升弓。
机车总风缸压缩空气经塞门140,一路经调压阀51将总风压力调至500 kPa后,经塞门141、142供给Ⅰ、Ⅱ号高压柜,并经塞门146供给机车吹扫用;另一路经止回阀108分为4路:一路经止回阀106截止;一路经膜板塞门97进入控制风缸102内贮存;一路经塞门145,经分水滤气器207再次净化后向主断路器4QF风缸供风,第四路经调压阀52调整至500kPa,再经保护电空阀287 YV和门联锁阀37、38,再经塞门143进入升弓电空阀1YV,在电空阀得电后,进入受电弓气缸1AP,使受电弓升起。
控制风缸102的设置是为了稳定控制管路系统风的风压,防止分合闸时引起压力波动。
止回阀108、107、106,是为了防止控制系统压缩空气逆流,同时代替换向阀实现风源转换而设置。
通过以上对电力机车受电弓动作原理和控制气路的分析可知,电力机车运行过程中会发生受电弓升不起的故障,主要故障现象为:按升弓琴键开关后,网压表无网压显示,故障显示屏显示“零压”,使得机车不能正常得电,严重影响铁路运输。通过对受电弓工作原理和控制气路的分析,可以得出故障原因如下:高压室门未关好、门联锁不良、琴键开关不良、风压低、143塞门关闭、147塞门关闭或515KF接点不良、587QS在“故障”位、1YV故障引起。故障处理方法:(1)控制电压正常,换弓操作;(车顶部风管破损、琴键不良);(2)检查高压室门,门联锁恢复位置;(3)强迫升弓。(风压正常,风管完整)用专用卡子卡住1YV(Ⅰ端电器室上部)、287YV(制动屏柜内)。
通过以上处理,可以很好的解决受电弓升不起的故障,保证行车安全。(作者单位:辽宁轨道交通职业学院)
关键词:电力机车;劈相机;故障原因;判断处理
韶山4改型电力机车辅助电路系统采用的是单-三相供电系统,辅机均采用三相异步电动机拖动,电源来自主变压器的辅助绕组a6-b6-x6,其中a6-x6的额定电压为399.86V,b6-x6的额定电压为226V,单相交流电源从a6-x6经库用转换刀开关235QS至导线201.202给各辅机及窗加热,取暖设备供电。由于各辅助电机均为三相交流电机,而电源为单相交流电源,需要劈相机来完成单-三相的转换。因此,劈相机是韶山4改型电力机车辅助电路中的主要电器设备,若发生故障,将直接影响机车的正常运行。下面对韶山4改型电力机车劈相机的各种常见故障原因分析及判断处理分别加以阐述。
1.合劈相机扳钮,“主断”即跳,零压灯亮,无其它显示
1.1原因分析
零压保护装置误动作。
1.2判断处理
检查修复563KA、286KT不良处所。
应急处理:将236QS置“故障”位,维持运行;注意观察网压,失压时及时断电。
2.闭合劈相机扳钮,“劈相机”灯亮,劈相机不起动,213KM不吸合
2.1原因分析
2.1.1 567KA常开触头不良;
2.1.1 566KA常闭触头不良;
2.1.3 213KM本身故障。
2.2判断处理
2.2.1 如533KT吸合,则检查修复213KM本身,无法修复时切除该节车;
2.2.2 如各时间继电器不吸合,则检查修复567KA常开触头,反之为566KA常闭不良。
3.闭合劈相机扳钮,“劈相机”灯不亮,无任何电器动作声
3.1原因分析
3.1.1 辅机控制605QA跳开或不良;
3.1.2 404SK扳钮不良;
3.1.3 591QS接点不良;
3.1.4 567KA本身故障。
3.2判断处理
3.2.1 如两节车劈相机全不起动,为原因3.1.1、3.1.2、3.1.3,否则为567KA本身;
3.2.2 将591QS打自起位,为591QS手动位触头接触不良,可用自起位维持运行;
3.2.3 人为闭合567KA仍无效,为605QA跳开或不良,恢复605QA,反复活动几次,使其接触良好;
3.2.4 上述故障无法处理可人为闭合567KA,并将其固定有吸合位(主断路器断开时必须使其释放,再起动时重新闭合567KA)。
4.闭合劈相机扳钮,201KM不吸合,劈相机不起动
4.1原因分析
4.1.1 213KM常开触头不良;
4.1.2 242QS接点不良;
4.1.4 201KM本身故障。
4.2判断处理
4.2.1 将242QS置电容位低压试验,205KM不吸合,则检查修复213KM常开触头;
4.2.2 反复活动几次242QS,使其接点接触良好;
4.2.3 用通风机代替劈相机。
5.起动电阻甩不开
5.1原因分析
5.1.1 283AK不良或本身故障;
5.1.2 566KA本身故障或自锁不良;
5.1.3 566KA常闭断不开、527KT不释放、触指粘连或延时过长;
5.1.4 213KM本身故障。
5.2判断处理
5.2.1 劈相机起动后,人为捅283AK试验按钮,213KM能释放,为283AK本身故障,可用此法维持运行;
5.2.2 如劈相机灯显示正常,则检查修复527KT、213KM不良处所,527不释放时可拆其接线;
5.2.3 213KM焊接时撬开打磨,重新使用。严重焊接时,切除该节机车。如劈相机灯闪,为566KA自销不良。
应急处理:待劈相机起动后,将566KA固定在吸合位,断电后使其释放,再起动时重复进行。
6.“劈相机”偷停
6.1原因分析
6.1.1 605QA脱落;
6.1.2 215QA动作;
6.1.3 201KM自销不良。
6.2判断处理
6.2.1 恢复605QA,活动几次,使其接触良好;
6.2.2 检查215QA,如动作可恢复一次,重新起动,正常后继续运行。如不行,可用通风机1代替劈相机;
6.2.3 检查处理201KM自销触头,运行中无法处理时用通风机代替劈相机。
7.切除故障“劈相机”用通风机1代替“劈相机”
确认“劈相机”接触器无焊接。有焊接时撬开打磨,装好灭弧罩,严重焊接时拆除其三相接线,包好绝缘。
将“劈相机”隔离开关242QS置“2”(1FD)位,并将296QS置“电容”。用牵引风机1代替“劈相机”。
8.劈相机起动电阻烧损后的处理
劈相机起动电阻为短时工作制,长时间极易烧损。烧损后应立即断电,降弓,清理烧损处所,用另一组起动电阻,或用1FD代替劈相机。
9.“劈相机”起动正常,辅机不工作
9.1原因分析
533KT常闭触头不良或533KT卡在吸合位。
9.2判断处理
检查533KT常闭触头使其接触良好,如533KT犯卡,可设法使其释放。
本文所列出的韶山4改型电力机车劈相机各种常见故障是机务段现场经常发生的故障,判断处理方法得到了广泛的认同及应用,机车乘务员应通过不断的加强理论学习和充实现场工作经验加以掌握。(作者单位:辽宁轨道交通职业学院)
参考文献
[1]张有松,朱龙驹.韶山4型电力机车.中国铁道出版社.2004.
[2]华平.电力机车控制.中国铁道出版社.2005.
[关键词]辅助变压器;局部放电;试验
中图分类号:u264.55 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)16-0007-02
1 概述
我国hxd1交流传动电力机车辅助变流系统中安装了2台辅助变压器,该变压器连接在机车辅助逆变器和辅助设备电源之间,为机车辅助设备提供80~440v/10~60hz三相交流电源。机车辅助变压器为nomex纸绝缘非包封真空压力浸漆干式变压器,该变压器局部放电试验的实现是我们研究的问题。
2 机车辅助变压器简介
hxd1交流传动电力机车上的辅助设备电源是通过辅助逆变器由中间直流环节提供。辅助逆变器将中间直流环节电压分别转换成具有恒频恒压和变频变压的三相交流电源系统,为机车辅助设备提供电源。机车辅助变压器连接在辅助逆变器之后,其接线原理图见图1,外形结构图见图2,基本参数见表1。
3 机车辅助变压器试验标准
国家标准《gb/1094.11-2007 电力变压器 第11部分:干式变压器》规定,对40.5kv及以下的干式变压器需进行局部放电测量,且局部放电测量应在um≥3.6kv的绕组上测量。
机车辅助电压等级较低,绕组最高电压um﹤1kv,国家及行业标准未规范此类变压器的局部放电。但在我国交流传动电力机车技术引进时,技术转让方西门子公司,出于对机车特殊运行环境及安全运行的考虑,把局部放电作为考核辅助变压器绝缘强度的重要指标,并确定局部放电试验标准如下:
局部放电量:≤50pc
一次线圈对二次线圈及地(含pt100)的放电终止电压:≥2280v
二次线圈对地(含pt100)的放电终止电压:≥1000v
4 机车辅助变压器试验方法
我公司变压器产品主要为35kv级及以下油浸式特种变压器,由于产品不需进行局部放电试验,前期没有该试验的检测能力。hxd1交流传动电力机车辅助变压器的试制,给我们提出了短期内必须具备局部放电试验能力的要求。
实现变压器局部放电试验,必须确定试验方法并配备必要的试验设备。
4.1 试验方法的选择
变压器内部绝缘结构中产生局部放电时,会伴随产生电脉冲、超声波、电磁辐射、光,并引起局部发热等现象,由于信号频谱非常宽,因而相应出现了电脉冲测量、超声波测量、光测量、红外线析测和介质损耗析测等方法,但有的因为灵敏度不高而未广泛应用,目前较多采用的是脉冲电流法。
我公司机车辅助变压器局部放电测量采用脉冲电流法,脉冲电流法即产生一次局部放电时,试品cx两端产生一个瞬时电压变化δu,此时若经过电容ck耦合到一检测阻抗zd上,回路就会产生一脉冲电流i,将脉冲电流经检测阻抗产生的脉冲电压信息,予以检测、放大和显示等处理,就可以测定局部放电量。
4.1 试验设备的选择
在确定了试验方法后,依据辅助变压器电压等级、控制局放量等要求,配置了sbk-15型试验变压器控制台、ydw15kva油浸式无局放试验变压器、jf-8000电容分压式检测阻抗)、owf-100-0.001型无晕耦合电容器、zpm-ld2003微机型局部放电检测仪、50pc脉冲方波校正仪等设备及仪器,即可以实现辅助变压器局部放电试验的测量。
5 机车辅助变压器试验环境
配备了试验设备并不意味着具备了试验能力。变压器局部放电试验对试验环境的要求也比较高,要求背景干扰水平<50%被试品局部放电量。我公司试验站位于变压器装配厂房内,存在着较多的干扰因数,背景干扰问题不解决将无法实施局部放电试验。
5.1 局部放电试验时的干扰来源
局部放电试验时的干扰主要有以下几种形式:(1)电源网络的干扰。试验电源系统内任意一设备发生接触不良、放电或同一电源的大型设备启动时,都会形成电源网络干扰。(2)接地系统的干扰。试验回路接地不当,高频信号会经过接地线耦合到试验回路产生干扰。(3)各类电磁场辐射的干扰。邻近高压带电设备、无线电发射器、可控硅、电刷等试验回路以外的高频信号,均会以电磁感应、电磁辐射的形式经杂散电容或电感耦合到试验回路,形成干扰(4)悬浮电位放电干扰。邻近试验回路的不接地金属物会产生感应悬浮电位放电,也是常见的一种干扰。
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5.2 抑制干扰的措施
全屏蔽试验室能将试验所有设备、仪器和被试品均置于屏蔽室内,是抑制各类干扰最有效的措施,但是投资大、周期长、占地面积大。受时间和场地的现制,我公司无法实施该方案。但针对干扰来源逐项采取措施,也能够实现干扰的有效抑制。
(1)利用电源滤波器抑制电源网络干扰。
在试验电源被试品前端设置低通滤波器,可抑制试验供电网络中的干扰。低通滤波器的截止频率应尽可能低,并设计成能抑制来自相线、中线的干扰。通常采用双π型滤波器,双π型滤波器接线图如图3。针对机车辅助变压器实际情况,我们定制了一台双π型滤波器,解决了电源网络干扰问题。
(2)建立独立接地系统抑制接地系统干扰。
抑制试验回路接地系统的干扰,唯一的措施就是整个试验回路选择独立的接地系统,实施可靠的单点接地。我公司试验站原接地系统为装配厂房共用的接地系统,且接地电阻较大,不能满足要求,必须新建独立接地系统。
为了避免施工污染厂房内环境、影响产品生产,我们选取试验站厂房外的绿化带区域建立独立接地系统,系统采用钢质接地网深埋于-6m地下,接地网周边安装垂直接地极,利用铜质粗接地线引出。此接地系统为局部放电试验设备及被试品独立使用,解决了接地系统干扰问题。
(3)通过避峰作业减少电磁场辐射干扰
我公司试验区的电磁场辐射主要来源于厂房内天车运行、电焊操作、电锯操作、发电机组运行等。避开正常的生产作业时间,选择在午休时间或下午下班后进行局部放电试验,可以减少电磁辐射干扰的影响。
(4)隔离并清理试验区减少悬浮电位放电干扰
减少金属物感应悬浮电位放电干扰最有效的措施是隔离并清理局部放电试验区。划出专门的局部放电试验区,试验区内不得摆放除被试品以外的产品、工装、配件等杂物。每次试验前需清洁场地内金属及非金属粉尘,对于被试产品上的pt100温度传感器、夹件等金属部件,均应可靠接地。
6 机车辅助变压器试验的实现
在试验环?a href="baidu.com" target="_blank" class="keylink">陈阋蟮那疤嵯拢凑誅in vde 0110-20第4.4.1项,利用工频耐压方式,对辅助变压器缓慢施加电压直至局部放电超过50pc,该外加电压即为局部放电的起始电压。将外加电压进一步增加10%,然后缓慢降低直至局部放电量为50pc以下,此时的外加电压为局部放电终止电压。局部放电终止电压高压标准值即为合格。
经试验验证,我公司局部放电试验系统完全满足机车辅助变压器局部放电试验的要求。某台辅助变压器局部放电测量结果为合格的图片见图4、图5。
7 结束语
快速响应用户要求,结合企业实际情况,研究交流传动电力机车辅助变压器局部放电方法,并采取措施在短期内获取试验能力,具有一定的实践价值。
参考文献
[1] 保定天威保变电气股份有限公司.变压器试验技术.北京:机械工业出版社,2000.