地铁车辆充放电电阻烧损的原因与解决措施

杨晖

摘 要：地铁主线路中的牵引系统是地铁车辆的重要组成部分，而作为牵引系统运作的承载设备，充放电电阻在使用可靠性和可维护性方面面对着更多的高标准要求，则解决地铁车辆充放电电阻在运行时出现的问题，成为地铁部门的重要关卡。本文将对地铁车辆充放电电阻进行浅要的了解，以地铁车辆充放电电阻出现烧损现象的原因为主要内容，并提出应对烧损现象的解决措施，延长地铁车辆充放电电阻的使用寿命，确保城市地铁主线路系统的正常运行。

关键词：地铁车辆；充放电电阻；烧损原因；措施

中图分类号：U269 文献标识码：A

随着城市轨道交通网线建设范围和规模的逐渐扩大，地铁以其便捷性和高效性越来越被城市居民所依赖。然而，近年来城市地铁车辆运行中主線路系统充放电电阻烧损现象时常发生，其中，某地铁调试期间，发生的牵引系统充放电电阻烧损，造成地铁部门重大损失，更加引起了地铁部门对于牵引系统充放电电阻使用的重视。故本文将对地铁车辆充放电电阻在实际应用中的烧损原因进行简要的探讨，维护地铁主线路系统的正常调试和运行，提高城市地铁交通的高速运行。

1.地铁车辆充放电电阻系统运作原理

1.1 主电路工作原理

地铁运行的交流电传动系统是由VVVF逆变器-异步牵引电动机所组成的，一般作为地铁系统中的车控方式。列车牵引系统主电路采用的是两电平电压型直-交逆变电路，这种电路运作模式是先由受电弓接触受流输入的DC1500V直流电被牵引逆变器转化成更加适合支持异步牵引电动机运作的三相交流电，这种交流电不论频率还是电压都可以进行调试。牵引逆变器设置的目的是利用两个逆变模块单元驱动相应的电动机，将电阻制动斩波单元和逆变模块单元集成在一起。在这种主电路设计下，主电路不仅能够在电压1000V～1800V之间正常运作，还能实现牵引-制动的无接点转换，满足地铁列车主电路系统对于列车牵引及制动特性的要求。

1.2 高压电气箱组成

作为地铁车辆主电路系统构成的一部分，高压电气箱发挥着地铁牵引系统电路通断和保护功能，确保地铁列车故障时有相应的应急动作。高速断路器的作用是在地铁主线路出现故障时的故障保护；而关于检测后续电路的接地故障保护则是由差分电流接触器来实现；最后，充电和短接接触器则是分别用于支撑电容器预充电和电网直接向牵引逆变器供电，确保支撑地铁线路主电路的正常运行。

1.3 高压电气箱工作原理

由上述高压电气箱组成可知，高压电气箱的运作原理是在DC1500V被受电弓送往高压电气箱后，经历隔离开关、高速断路器、差分电流传感器等设备的传送，提供于电抗器和牵引逆变器当中。隔离开关是手动的闸刀式机械开关，通过绝缘棒进行实际操作，此外，隔离开关结构中还设有专门应对牵引逆变器的放电开关，确保操作的安全性。

2.地铁车辆充放电电阻烧损的原因

2.1 地铁车辆充放电电阻温升限制

地铁车辆高压电气箱一般使用的充放电电阻标称阻值为75，额定功耗为300W，表面升温为350K，额定电压为150V，则对该型号电阻进行电阻额定温升实验时，实验环境温度为29℃，电阻表面最高点温度为395℃，温升为366K，并不符合技术参数的要求，极容易引起地铁车辆充放电电阻烧损，进行对地铁主线路系统造成损坏，埋下更大的地铁安全隐患。

2.2 地铁车辆充放电电阻表面涂层

地铁主线路中电阻烧损而造成的现象，根据故障发生时电路数据的记录波动情况，支撑电容器两端电压先升高后中间电压急剧跌落最后降为零，而中间直流电流则在较短时间内急速升高然后降为零。总结上述分析，电阻烧损的原因除了电阻温升不满足电阻自身参数要求，还有就是充放电电阻表面涂层材料耐高温性能不够，以致主线路在经历过大电流时，容易出现电阻釉面脱落进而电阻绝缘失效，损害地铁主电路系统的装置。

2.3 地铁主电路设计错误

除了以上两种造成地铁车辆充放电电阻烧损的原因，还有最后一种原因。相较于前两种充放电电阻自身性能因素的原因，最后一种原因是外界因素-地铁主电路设计错误。由于在城市地铁主电路系统正常运行中，充放电电阻已经承受了巨大的运作负荷，再加上，在初期地铁主电路设计错误和现场调试操作失误，主电路中累积能量超过充电电阻的最大承受负荷，进行电流冲击电阻失效。此外，端子易破坏地铁车辆充放电电阻安装座绝缘层，也会造成电阻釉面脱落进而电阻绝缘失效的现象，危害着地铁的正常运行。

3.地铁车辆充放电电阻烧损的解决措施

针对地铁车辆充放电电阻烧损的原因，应采取有效的解决措施，以确保地铁车辆的有效运行，实现最佳的运行效果，下面进行详细分析。

3.1 充放电电阻替换

针对上文提出的地铁车辆充放电电阻温升限制和电阻表面涂层的缺陷因素，提出将地铁中现用的电阻进行替换的解决措施。采用自身含有较大容量的电阻替换现有电阻，将地铁车辆充放电电阻温升限制的设定数值提高，确保地铁车辆充放电电阻在地铁主电路系统运行中能够承受更大的运作负压；与此同时，含有较大容量的电阻在表面涂层方面的质量也比现有充放电电阻质量更好，端子也不易损坏安装座的绝缘层，便避免在出现电阻釉面脱落进而电阻绝缘失效的现象，彻底消除由于充放电电阻自身因素带来的隐患。

3.2 创新地铁车辆充放电电阻在电路中的设计

对地铁车辆充放电电阻在电路中的创新设计时，分为两方面。一方面是针对充放电电阻替换后的电阻组型设计，即将地铁车辆充放电电阻进行改造流程，将原先一个电阻（型号为RX20-300W）换成两个电阻（型号为RXQ-S500W）并联，再与地铁主电路进行连接，在这种连接中，不仅等效阻值是一致的，还对于控制系统时间参数无任何影响；另一方面便是对充放电电阻在地铁主电路设计的改善和创新，根据不同城市地铁主电路建设的特点和最大负荷，重新设计充放电电阻的装置位置和结构连接，防止外界因素破坏电阻或是主电路中累积能量击穿电阻，造成地铁充放电电阻失效。

结语

地铁车辆充放电电阻的烧毁，不仅影响着城市地铁列车的基本运行，还直接关系着地铁主线路系统投入使用的调试和正常运行，因此，在城市地铁行业高速发展的同时，地铁车辆充放电电阻烧损的解决措施实行也是必然的，创新地铁车辆充放电电阻在电路中的设计，提高充放电电阻的设计和质量水平，确保城市地铁的高速运行，促进国民经济的发展。

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