動車組高壓供電系統故障及檢修優化分析王明周，周興楠（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島266111）0引言動車組是當前國內鐵路運輸的重要工具，其穩定性關系到我國的發展進程。高壓供電系統是其關鍵的構成要素，假設該系統在列車行進中出現異常，將會嚴重影響到行車的安全性。1動車組的高壓供電系統高壓系統設置成25kV的交流電，動車組共有8輛編組，一般會設置2個供電模塊，但列車牽引和輔助性電源是兩項同樣的牽引單元完成。該系統的構成部件較多，如接地開關、避雷器等，還配備相應的監護系統，動車組一般受TCMS（TrainControlandManagementSystem,列車控制和管理系統）網絡管理。核心部件設于列車頂部及底部，前者包括受電弓、避雷器等，后者包括各類互感器等。1受電弓國內當前裝備的動車組大部分選擇單臂受電弓，其頭部是單滑板受電,分布于列車頂部，控制裝置與氣動閥門均安裝在列車的內部，而后利用MVB（MultifunctionVehicleBus,多功能車輛總線）實現網絡連接。避雷器此部件安設在不同的區域，能提供兩項功能：若安設于受電弓的后方，則負責降低過電壓現象的出現概率，如因雷電天氣造成的電壓猛增；若安設于變壓裝置的前端，可消除此裝置啟動關閉期間，因操作造成的過電壓現象。電壓互感器此部件設備位置處于受電弓和主斷路裝置之前，能把在接觸網采集到的電壓信息傳給列車的控制系統、牽引變流裝置，實現對列車狀態的全面監測。電流互感器一般安設于車頂和變壓裝置的端子入口位置，共同承擔對電流信號的檢測工作，同樣把采集到的數據傳送至控制系統處。接地開關該部件安設于主斷路裝置的兩側，保證列車在檢修期間可以平穩接地。此開關本身設置觸發條件，僅有根據設定的高壓接地流程操作，才能順利啟動開關。高壓隔離的開關此開關的功能是在系統發生異常時，將故障區域進行隔離，而平常情況下一直是閉合狀態。主斷路裝置該部件是系統中最為關鍵的部分，對整個系統均有保護效果，其內設有彈簧式壓縮控制的作動裝置以及真空的滅弧室。動車組通常安裝單極的真空設備，供電則利用電磁閥線圈。把壓縮好的空氣利用氣缸使接觸點關閉，并把已經打開的彈簧鎖死［1］。主要技術參數：標稱電壓25kV；持續電壓最高值29kV；供電頻率50±lHz；額定電流1000A；短路電流20kA,保持Is；短路電流最高值50kA；輔助電壓DC110V；輔助觸點的開關電流4?800mAo2動車組的高壓供電系統故障和檢修優化閃污故障出現閃污故障時，一般會遇到霧霾，空氣中的PM2.5顆粒物附著于受電弓的絕緣子上。近些年，北方諸多省市均有霧霾天氣，特別是華北區域。以空氣動力學的角度解釋，PM2.5是直徑不足2.5um的顆粒物，由于其質量較輕能在空中懸浮較長的時間。加之其帶有酸性特征，此類顆粒物落于絕緣子上，會腐蝕零件，導致絕緣性能下降,由此出現閃污的情況。根據故障的形成原因，基本能確定檢修優化的方向。首先，合理升高受電弓的絕緣子位置，實現提升絕緣性能的效果，例如國內大多數型號的動車組，位置高度在原本310mm的基礎上升高100mm。其次,設置恰當且有效的檢修安排計劃，提升檢修的人力為規模，落實現場的擦拭任務。在檢修入庫階段，需派遣專業技術員完成此項工作，以免造成額外的損害，保證列車平穩運行，徹底消除閃污故障的可能性。現今，各運用所均根據一級修的操作標準，執行擦拭清潔的工作，并在遇到霧霾天氣時，會提高檢修的頻率。最后，應當裝設專項的檢測系統，可將此看成常規裝置，在列車出庫中，未升弓時利用此系統檢測絕緣子的性能，繼而辨別供電系統有無問題，避免直接升弓導致接觸網與受電弓被燒損。主斷路器檢修主斷路裝置時，需先查看所有零部件有無受損及變形等問題，確保連接部件的插頭未發生磨損、彎折及燒損等情況，并檢測線路的老化程度。另外，應當檢查瓷管中是否進入雜物及水，若發現積水，應伸入較軟的干燥布條仔細清理，而后對進水區域實施性能檢查和復原。在動車組中，單次過分相，要求1?3個真空斷路裝置一起做出動作，需要在列車運行期間不斷動作。因而應當從根本處延長主斷路裝置的可動作年限，控制故障發生概率。此外，還需改進控制系統的邏輯，在設備不能執行閉合及斷開動作時，控制系統應當能直接排除是否為電路問題，而后對主斷路器整體進行異常排查，能弱化異常問題的擾動范圍，并減輕排查過程的工作壓力。接地開關檢修接地開關可選擇的主要方式有：一方面，在接觸網帶電的條件下，檢修由于誤操作駕駛室的接地保護及按鈕，觀察出升弓情況下，接觸網中依舊有電流經過，判斷有無產生明顯接地電流、變電所的保護裝置跳閘，以及接觸網有無被燒毀的情況；另一方面，在接地開關處于連接狀態時，隔離開關執行動作，并且受電弓為升弓狀態，并斷開接地保護(EGS)時，有無明顯的放電情況。在此項故障檢修中采取的優化方式是把駕駛室中自動開關斷開，把相應的保護按鈕轉移到操作箱中，并閉合電路。調整按鈕的結構，以免再度發生誤操作的情況［2］。2.4隔離開關檢修方式主要有：①檢測頂部開關的積污物質成分與特性；②若動車組經過強風沙條件的運營路段，需修理開關的閃絡特性；③動態檢測開關處的絕緣表征參量；④定期開展老化檢測。檢修優化期間，可進行模擬試驗，在虛擬模型上施加各項干擾因素，確定更為符合的老化試驗模式。此外，在原本的檢修程序中，基于部件換新要求檢查外觀狀態，確定試驗標準。避雷器對避雷器的故障檢修應定期進行，在高級修時，先清理該設備表面的灰塵，隨后檢測兩側絕緣子的狀態，保證超過100MQ。在定期檢修中，主要借助3項試驗處理：①漏電試驗，避雷裝置的端處，額外連續施加42kV的工頻電壓，受到裝置自身阻性的作用，電流分量需在2.2mA以內；②1mA直流電的電壓試驗，在端處實施直流電壓，要求脈動需在±1.5%的區間內，記錄通過裝置電流為1mA的電壓，該數值至少達到設置參考電壓；③密封試驗，把裝置放于82七清水內lh,而后取出靜放60min,重新放進水中，水溫控制在2持續lh,檢查是否有漏氣的情況。如此循環試驗4次，各次之間至少等待lh,才能開展下一次。該裝置在設定時間里不允許出現連續的氣泡，而后讓經過此試驗的設備自然降溫直到接近室溫，并對其電氣性能加以評估。互感器電壓互感器按照動車組工作條件和技術特點，參照對應型號的用戶手冊程序實施例行檢查，具體事項有：①清理設備外殼表層，同時判斷其狀態；②檢查一、二次側端的實際連接情況；③檢查絕緣子的裙部以及相鄰裙部之間的情況；④檢測設備的二次側的電阻情況。檢修優化該互感裝置，能選擇在原本檢測項位置，額外開展針對勵磁特性與工頻耐壓等相關試驗，以求更早找出絕緣子的薄弱位置以及短路情況。電流互感器的故障檢修內容包括：①接線盒的密封效果；②鐵芯品質；③磁芯表面有無腐蝕現象。鑒于動車組長時間運營的狀態，可采取的優化方式有：①嚴格把控零部件的品質；②不斷提升接線盒的密封效果；③要求設備生產方進行設計改進，提升IP級別，如采取打膠密封，避免出現腐蝕問題，提升應用性能；④優化硅膠密封技術，保證磁芯和外界完全隔離［3］。3動車組的高壓供電系統故障檢修優化實例分析以CR400AF型動車組為例，其有常規的構成結構，主要部件性能參數：受電弓，額定電壓25kV/50Hz,額定電流700A；真空斷路器，額定電壓AC31.5kV/50Hz,額定電流1000A；隔離開關，額定電壓AC31.5kV/50Hz,額定電流2360A；電壓互感器，額定電壓25kV/50Hz,100V/100V雙輸出；避雷器，額定電壓42kVo首先，提高對受電弓管控與檢測的精確性。案例動車組是主動以及閉環控制，相較于CRH380A型添加檢測裝置，強化受流能力，繼而控制接觸的摩擦程度，以規避電火花。其次，控制斷路裝置的動作數量，和CRH380A型