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【摘要】:近几年来,随着我国社会经济水平的不断提高,铁路货运需求也随之增加,对大型机动车辆的需求也不断加大。然而,由于受到各种因素的影响,使得机车高压互感器发生爆炸,影响人们出行安全。为此,本文以HXD3型电力机车为例,分析高压互感器爆炸原因及其预防对策。
【关键字】:电力机车;高压互感器;爆炸;预防对策
HXD3型机车是由我国大连机车车辆有限公司制造的电力机车,拥有较大的功率,自2006年4月投入到京沪干线上使用,至今发挥着重要作用。到目前为止,干线所使用的机车辆数达到上百台,其使用深受用户好评。然而,由于各种因素的综合影响使得HXD3型机车高压互感器发生爆炸,影响机车的正常运行。为了进一步发挥传动机车的优势,提高机车整体质量,增强运行安全性及可靠性,本文特对其爆炸原因及预防对策进行分析,以望对今后高压互感器预防工作提供借鉴。
1.HXD3型电力机车
对于HXD3型电力机车,其行驶过程中可以在接触网上获取25 kV、 50 Hz的单相工频交流电,并且高压电流经受电弓、主断路器以及高压电流互感器被送到机车内牵引变压器中。HXD3型电力机车内高压电压互感器是并联在车顶25 kV的高压母线之上的,其可以将25 kV降压到100V,并且经降压变压器(100/5)降为交流5 V,从而达到对机车微机柜的网压保护目的,与此同时将其提供给机车网压表,显示出机车电度表的电压源。HXD3型电力机车网侧电路是通过高压电流互感器进行的,因此对于高压电流互感器故障不仅会导致机车事故,还将会造成弓网拉弧接触网断线,中断行车,影响铁路运输的健康运行。
2.高压互感器爆炸原因
HXD3型电力机车中,因为高压互感器内部的绕组绝缘水平降低,因此在短路接地后,就会造成变电所跳闸,从而导致接触网停电。由于此时的机车网压表中并无网压显示,因此机车上的乘务员会认为是接触网停电,因此会将受电弓降下。那么当变电所自动的重合闸时,受电弓也会再次升起,这时由于在机车内部的高压互感器绕组已经接地,那么会在接触网与受电弓接触的瞬间,引起强大的电流通过空气介质,造成弓网间拉弧放电,从而使接触网烧损,导致受电弓滑板与接触网烧断。以下就来分析造成HXD3型电力机车高压电压互感器爆炸的原因:
首先,对于高压互感器爆炸,因为在机车中高压互感器存在的阻抗本身很小,其额定电压比为25 000/100。那么,在主断路器断合闸瞬间操作过电压,合闸涌流引起电压互感器形成铁磁谐振过电压,过电压、过电流导致电压互感器绕组线圈绝缘破坏;并且也会因为绕组线圈本身工艺的缺陷,导致层间绝缘的破坏;当绕组线圈绝缘破损之后,就会导致其内部绕组匝之间短路发热,因此造成油箱内的空气压力以及温度升高,引起高压安全阀动作,导致变压器油喷出。由于高压互感器的变压器油量减少,线圈冷却及绝缘状态恶化,电流急速增长,就会烧毁线圈,从而造成线圈短路接地,导致机车电压互感器箱盖发生炸裂。
其次,对于高压互感器来说,一次绕组由数万匝漆包线卷绕起来,且在漆包线的一层与一层之间,也会使用到大面积的绝缘薄膜进行隔离。非常明显的就是其匝数层数越多,那么隔离用绝缘薄膜也就会越多,从而导致气隙含量增多。由于这些气隙以及漆膜、绝缘薄膜都会在使用的过程中吸附水分,当水分超标以及气温突降时,其过量的水分就会导致高压互感器绕组表面结露,从而绝缘下降造成绕组闪络,并最终造成高压互感器爆炸。
最后,高压电压互感器上高压安全阀开启时,其压力标准为(35士5 )kPa,只有在油箱内压力超过标准压力时,那么高压安全阀就会产生动作,向外喷油,这样才可以避免箱体爆炸。由于高压安全阀内部积灰、弹簧锈蚀,开启压力过低,造成高压安全阀误动作,向外喷油。当互感器内变压器油大量减少后,线圈冷却及绝缘状态恶化,电流极速增长烧毁线圈,最终使线圈内部短路后接地,使箱内温度极速升高,增大压力,最终导致电压互感器箱盖炸裂。
3.预防机车高压互感器爆炸对策
3.1.提高高压互感器检修质量。为降低HXD3型电力机车高压互感器爆炸的几率,应该采取一定的预防措施,提高对机车高压电压互感器的检修质量,并且在对HXD3型电力机车的小辅修程中,还应该检测高压电压互感器的一次、二次线圈,化验分析高压互感器的变压器油,并且同时在HXD3型电力机车的整备作业中,还应该加强检测高压互感器,可以及时更换吸湿器,焊修多次漏油的互感器,保证机车箱体的密封。
3.2.加强高压安全阀的检修作业。对HXD3型电力机车检修中,应该强化对高压安全阀的检修作业,提高机务段高压安全阀检修工艺,确保及时修理高压安全阀故障,更换毁坏的高压安全阀,提高HXD3型电力机车高压安全阀质量。另外,还应对高压安全阀的试验设备进行检查,确保安全阀符合相关技术标准。
3.3.加强接触网的检修。当HXD3型电力机车在运行途中,对于车顶发生的顶电故障,对于接触网断电情况,乘务员不应该盲目升弓,需要对车顶的电器进行重点检查,如:发现车顶异常,瓷瓶导电杆烧损等,车体上有变压器油泄露等情况,可利用供电段的重合闸机会,判断顶电机车故障。
3.4.其他措施。为预防HXD3型电力机车高压互感器爆炸,因此应该在不影响机车功能前提下,改造机车线路,拆除高压电压互感器,拆除车顶高压电压互感器接线,并将主变压器辅助绕组a6/b6,视为变比为25000/220的电压互感器,其网侧25kv高压经主变压器降压为220v,再经过降压变压器进行降压,同时降压变压器另一抽头送出100v给机车网压表及机车电度表,详见下图1。不仅可以避免引起接触网断线,正确记录机车运行里的用电量,还可以确保机车的正常运行,降低HXD3电力机车高压互感器爆炸率。另外,对电路进行改造,当网压欠压时,微机柜仍能够对网压进行保护,确保机车网压表的正常显示,对机车运行中的用电量进行记录,便于处理潜在危险隐患。
图1 改造前后电路原理图
4.结束语
总而言之,应充分认识电力机车高压互感器爆炸原因,并根据原因提出相应处理措施。更为重要的是做好预防爆炸工作,在日常机车运行过程中,应全面检查电力机车高压互感器,确保互感器运行正常,进而保证机车的安全运行。
【参考文献】
1]刘艳.电力机车高压电压互感器爆炸引起接触网断线的原因及预防措施[J].铁道机车车辆,2010,30(5):97-98.
[2]武瑞成,李德.电力机车高压电压互感器爆炸原因分析及整改措施[J].内蒙古科技与经济,2012,(24):69-71.
【关键字】:电力机车;高压互感器;爆炸;预防对策
HXD3型机车是由我国大连机车车辆有限公司制造的电力机车,拥有较大的功率,自2006年4月投入到京沪干线上使用,至今发挥着重要作用。到目前为止,干线所使用的机车辆数达到上百台,其使用深受用户好评。然而,由于各种因素的综合影响使得HXD3型机车高压互感器发生爆炸,影响机车的正常运行。为了进一步发挥传动机车的优势,提高机车整体质量,增强运行安全性及可靠性,本文特对其爆炸原因及预防对策进行分析,以望对今后高压互感器预防工作提供借鉴。
1.HXD3型电力机车
对于HXD3型电力机车,其行驶过程中可以在接触网上获取25 kV、 50 Hz的单相工频交流电,并且高压电流经受电弓、主断路器以及高压电流互感器被送到机车内牵引变压器中。HXD3型电力机车内高压电压互感器是并联在车顶25 kV的高压母线之上的,其可以将25 kV降压到100V,并且经降压变压器(100/5)降为交流5 V,从而达到对机车微机柜的网压保护目的,与此同时将其提供给机车网压表,显示出机车电度表的电压源。HXD3型电力机车网侧电路是通过高压电流互感器进行的,因此对于高压电流互感器故障不仅会导致机车事故,还将会造成弓网拉弧接触网断线,中断行车,影响铁路运输的健康运行。
2.高压互感器爆炸原因
HXD3型电力机车中,因为高压互感器内部的绕组绝缘水平降低,因此在短路接地后,就会造成变电所跳闸,从而导致接触网停电。由于此时的机车网压表中并无网压显示,因此机车上的乘务员会认为是接触网停电,因此会将受电弓降下。那么当变电所自动的重合闸时,受电弓也会再次升起,这时由于在机车内部的高压互感器绕组已经接地,那么会在接触网与受电弓接触的瞬间,引起强大的电流通过空气介质,造成弓网间拉弧放电,从而使接触网烧损,导致受电弓滑板与接触网烧断。以下就来分析造成HXD3型电力机车高压电压互感器爆炸的原因:
首先,对于高压互感器爆炸,因为在机车中高压互感器存在的阻抗本身很小,其额定电压比为25 000/100。那么,在主断路器断合闸瞬间操作过电压,合闸涌流引起电压互感器形成铁磁谐振过电压,过电压、过电流导致电压互感器绕组线圈绝缘破坏;并且也会因为绕组线圈本身工艺的缺陷,导致层间绝缘的破坏;当绕组线圈绝缘破损之后,就会导致其内部绕组匝之间短路发热,因此造成油箱内的空气压力以及温度升高,引起高压安全阀动作,导致变压器油喷出。由于高压互感器的变压器油量减少,线圈冷却及绝缘状态恶化,电流急速增长,就会烧毁线圈,从而造成线圈短路接地,导致机车电压互感器箱盖发生炸裂。
其次,对于高压互感器来说,一次绕组由数万匝漆包线卷绕起来,且在漆包线的一层与一层之间,也会使用到大面积的绝缘薄膜进行隔离。非常明显的就是其匝数层数越多,那么隔离用绝缘薄膜也就会越多,从而导致气隙含量增多。由于这些气隙以及漆膜、绝缘薄膜都会在使用的过程中吸附水分,当水分超标以及气温突降时,其过量的水分就会导致高压互感器绕组表面结露,从而绝缘下降造成绕组闪络,并最终造成高压互感器爆炸。
最后,高压电压互感器上高压安全阀开启时,其压力标准为(35士5 )kPa,只有在油箱内压力超过标准压力时,那么高压安全阀就会产生动作,向外喷油,这样才可以避免箱体爆炸。由于高压安全阀内部积灰、弹簧锈蚀,开启压力过低,造成高压安全阀误动作,向外喷油。当互感器内变压器油大量减少后,线圈冷却及绝缘状态恶化,电流极速增长烧毁线圈,最终使线圈内部短路后接地,使箱内温度极速升高,增大压力,最终导致电压互感器箱盖炸裂。
3.预防机车高压互感器爆炸对策
3.1.提高高压互感器检修质量。为降低HXD3型电力机车高压互感器爆炸的几率,应该采取一定的预防措施,提高对机车高压电压互感器的检修质量,并且在对HXD3型电力机车的小辅修程中,还应该检测高压电压互感器的一次、二次线圈,化验分析高压互感器的变压器油,并且同时在HXD3型电力机车的整备作业中,还应该加强检测高压互感器,可以及时更换吸湿器,焊修多次漏油的互感器,保证机车箱体的密封。
3.2.加强高压安全阀的检修作业。对HXD3型电力机车检修中,应该强化对高压安全阀的检修作业,提高机务段高压安全阀检修工艺,确保及时修理高压安全阀故障,更换毁坏的高压安全阀,提高HXD3型电力机车高压安全阀质量。另外,还应对高压安全阀的试验设备进行检查,确保安全阀符合相关技术标准。
3.3.加强接触网的检修。当HXD3型电力机车在运行途中,对于车顶发生的顶电故障,对于接触网断电情况,乘务员不应该盲目升弓,需要对车顶的电器进行重点检查,如:发现车顶异常,瓷瓶导电杆烧损等,车体上有变压器油泄露等情况,可利用供电段的重合闸机会,判断顶电机车故障。
3.4.其他措施。为预防HXD3型电力机车高压互感器爆炸,因此应该在不影响机车功能前提下,改造机车线路,拆除高压电压互感器,拆除车顶高压电压互感器接线,并将主变压器辅助绕组a6/b6,视为变比为25000/220的电压互感器,其网侧25kv高压经主变压器降压为220v,再经过降压变压器进行降压,同时降压变压器另一抽头送出100v给机车网压表及机车电度表,详见下图1。不仅可以避免引起接触网断线,正确记录机车运行里的用电量,还可以确保机车的正常运行,降低HXD3电力机车高压互感器爆炸率。另外,对电路进行改造,当网压欠压时,微机柜仍能够对网压进行保护,确保机车网压表的正常显示,对机车运行中的用电量进行记录,便于处理潜在危险隐患。
图1 改造前后电路原理图
4.结束语
总而言之,应充分认识电力机车高压互感器爆炸原因,并根据原因提出相应处理措施。更为重要的是做好预防爆炸工作,在日常机车运行过程中,应全面检查电力机车高压互感器,确保互感器运行正常,进而保证机车的安全运行。
【参考文献】
1]刘艳.电力机车高压电压互感器爆炸引起接触网断线的原因及预防措施[J].铁道机车车辆,2010,30(5):97-98.
[2]武瑞成,李德.电力机车高压电压互感器爆炸原因分析及整改措施[J].内蒙古科技与经济,2012,(24):69-71.