浅析SS7E机车整流柜故障原因及防止措施

2015-08-05宋丽玲

黑龙江交通科技 2015年3期

宋丽玲

(兰州西机务段)

1 问题的提出

SS7E 型电力机车是兰州铁路局的客运主力车型，承担着重要的运输任务，作为交－直型电力机车，整流装置将来自接触网的交流电转变为供机车牵引用直流电，在检修过程中若出现任何问题则会造成晶闸管、二极管的的击穿，严重的会引起重大交通事故。兰州机务段2014年因为整流柜元件的频繁击穿，造成了多次返修和停运，其中有4 起刚进行过临修的整流柜在上车后不久就发生了击穿，其中二极管V7 击穿两次，V11 及晶闸管V8 各一次，作为检修人员，这不得不引起高度重视，针对此问题，并结合平时的检修工作做出了严谨的分析。

2 整流装置的配置及其电路原理图

(1)SS7E 整流柜配置

SS7E 机车是由2 个整流柜组成，第一整流柜负责向1～3 牵引电动机供电，第二整流柜向4～6 牵引电动机供电，2台整流柜的特性、技术参数和柜内部件完全一样。整流装置型号为TGZ20－2820/1030，是由12 个主晶闸管，8 个主整流管，列车供电晶闸管、整流管各2，他励晶闸管、整流管各2，及每个晶闸管、整流管都接有换向电容，电阻等构成。

(2)电路原理图

SS7E 电力机车主电路原理图

SS7E 电力机车在牵引工况下，不等分三段桥顺序控制，向3 台并联工作的牵引电动机电枢绕组供电，另外由主变励磁绕组通过励磁桥向电机励磁绕组供电，通过调节三段半控桥和励磁桥的触发角度来调整机车速度和电枢电流。上图的V1－V10 每个标记都是由两个管子并联工作。

3 晶闸管及二极管击穿原因分析

整流元件击穿原因很多，而所有的因素都是因为造成了某个点处的过电压、大电流从而导致了晶闸管和二极管的击穿或热烧毁。

(1)晶闸管上的脉冲触发线接线状况不良及保护电阻、电容器等阻尼器件性能性能降低

脉冲触发是晶闸管导通的必要条件，而在实际检修过程中由于脉冲触发线分接于各个晶闸管上，存在各种因素使线接触出现问题，一旦半控桥上某个晶闸管或二极管不导通，则必造成与其串并联的其他元件因为过电压，大电流而击穿。每个晶闸管、二极管上都会串联一个保护电阻和电容器，就是为了保护在换流过程中感应出的过电压造成整流元件的击穿，电阻和电容器早使用一段时间后会存在阻值和电容值的变化，降低了对电路的保护作用。

(2)整流元件间存在动态不均流

由于单个晶闸管(或整流二极管)的额定电压和电流是有限的，而机车上需要高电压、大电流的晶闸管装置，这时就必须把一定数量的晶闸管和整流二极管元件串联或并联或混联起来，但由于各元件的特性不一致，如果简单地把各元件连接起来，会形成元件间电压和电流不均衡，甚至导致元件的损坏，使整流装置无法正常工作，因此，必须考虑串联、并联元件及其间的均流问题。在检修过程中可能均流达到了要求的85%，但晶闸管或二极管导通时间差异较大，或元件、散热器以及铜辫线连接处经常会发生电腐蚀，导致整流臂并联支路的电气参数发生变化等原因，就会出现动态不均流问题及元件间结温差。从而导致整流元件的击穿。

(3)通风冷却情况差，整流元件表面清洁度差

SS7E 型电力机车整流装置采用强迫通风冷却方式，为了把整流柜半导体元件工作时由损耗所产生的热量及时带走，冷却风从车体顶侧和车体上侧进入，通过百叶窗、风道到整流装置顶部的进风口，经整流柜内的前后两个风道，冷却4 层铜散热器，带走半导体元，件工作时所产生的热量，再由装在整流装置下部的轴流风机，将热风向下排出车外。同时，整流装置的换相保护电阻与铜排在通过大电流时产生的热量，从车内吸风经阻容面板间的间隙带入风道。经通风机排出车外。机车运行环境恶劣，时间久了，风霜雨雪尘就会将百叶窗糊住，不容易清洗，一旦清洗不干净就会造成风道受阻，热量不能及时排出去从而造成热烧损。在现场调查中发现百叶窗、整流元件表面积灰严重，而且整流元件表面灰尘中的铜、铁粉末、油泥等导电物质清晰可见，因此，通风不良及清洁度差均会造成整流元件的热烧毁。

(4)乘务员操作不当或操作过电压

有些乘务员在操作上只要级位退回“0”位，就关闭通风机，这样就会造成整流元件热损耗产生的热量不能及时散发。在分合闸过程中产生操作过电压并伴以较高网压，从而造成元件击穿。