南非电力机车制动电阻故障分析及优化方案

冯月强

摘 要：对南非电力机车电阻制动原理及制动电阻柜基本结构介绍，现场调查分析制动电阻烧损的原因并制订优化方案，通过加强制动电阻维护及新增保护软件，确保通风充足，同时当机车计算温度大于500℃，机车制动电阻切除，从而达到保护制动电阻的目的，通过实施保护措施，效果显著。

关键词：电力机车 制动电阻 优化方案

中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0070-02

南非电力机车是我国出口非洲的电力机车，为后续电力机车出口奠定并夯实基础，制动电阻柜故障不仅给机车的正常运行带来隐患，也增加了机车的检修成本。通过对故障机车进行试验检测及现场调查，分析出制动电阻柜故障原因并制订优化方案。

1 南非电力机车制动电阻柜介绍

基本原理：该车型除使用空气制动机系统外，还装有电阻制动系统，供列车在长大坡道下坡制动使用。利用牵引电机的可逆性，机车在电阻制动工况时，牵引电机呈发电机工况，将列车的动能与位能转变为电能，此时，发电机的转矩为制动转矩，发电机所产生的电能全部消耗在制动电阻带上而变为热能。

应用环境：环境温度（遮荫处）-10℃～+50℃在隧道时要求机车外部件能承受短时高温，车顶160℃（持续时间5～10min），最严重200℃（持续时间1～2min），车体外中部140℃（持续时间5～10min），车底100℃（持续时间5～10min）。运用海拔0～1980m相对湿度平均湿度为80%，偶尔最大湿度可达100%其它机车运行和停驻潮湿海岸线时，可承受多盐且腐蚀性高的环境；运行和停驻在内陆时，可承受干燥、多尘、多风的环境条件。制动电阻元件及支撑部件安装在单独的屏柜中，制动电柜通过螺栓安装与机车导轨上。

参数要求：应配备用于天车起吊用的可拆卸的吊耳，吊环规格采用M24的螺孔。重量和重心不超过1400kg（含风机）。材料裸露在机车外部的材料应能承受机车运营环境的温度变化、湿度、腐蚀、昼夜温差较大的影响。所有绝缘材料应能长期接触油和热降解而避免性能下降恶化。车外的绝缘材料必须承受机车在隧道时的短时高温和沿海地区的腐蚀性。

控制回路标称电压：DC110 V（-30%～+25%）；辅助额定线电压：380V（±5%）。总谐波失真：<10%；额定频率：50 Hz（±1Hz）；制动电阻装有温度保护系统，当电阻元件温度低于650℃时，温度保护系统输出低电平；当电阻带温度达到650℃，温度保护系统将输出高电平。

2 南非电力机车制动电阻故障问题

2.1 现场状况

针对南非电力机车制动电阻故障的车辆，在机务段对电力机车制动电阻运用情况进行了调研。

基本情况如下：（1）大部分电力机车制动电阻状态良好；（2）部分机车制动电阻顶部电阻带有变形迹象；（3）机车制动电阻进风口堵塞严重。

2.2 现场检查

（1）制动电阻顶部检查。

将电力机车制动电阻顶部电阻取出，仔细观察制动电阻带变形的原因确定制动电阻有变形现象（图1）。

（2）制动电阻底部检查。

检查在段机车发现部分电力机车制动电阻进风口存在堵塞情况（图2）。

（3）经过现场调查多数制动电阻下方发现铝箔（图3）。

2.3 机车制动电阻原因分析

通过检查进风口和分析数据可以得出以下结论：（1）机车制动电阻进风口堵塞，部分机车可以检测到过热信号。证明通风不足是机车制动电阻过热的主要原因。（2）机车制动电阻进风口堵塞，部分机车不能检测到过热信号。可能是机车过温保护装置故障或机车接线错误。（3）机车进风口发现铝箔存在的情况，该问题可能导致制动电阻短路。（4）机车制动电阻检修维护存在问题。机车制动电阻顶部单元存在变形，需要及时进行维护，否则将导致机车带故障运用，最终导致机车制动电阻完全烧损。

综上，南非电力机车的制动电阻由于进风口堵塞导致通风不足，同时因检修维护不到位导致通风不足的情况下长时间运用导致损坏。

3 优化措施及改善

（1）加强制动电阻的维护，定期清理进风口确保通风充足，严格按照检修文件执行并及时更换存在隐患的制动电阻单元，减少外界因素引起制动电阻柜故障的频率。（2）机车TCMS新增基于电阻阻值计算温度曲线的保护方法。新软件已进行测试试验。

当机车计算温度大于400℃，机车线性降功率，当机车计算温度大于500℃，机车制动电阻切除，从而达到保护制动电阻的目的。

4 结语

通过加强制动电阻的维护及新增基于电阻阻值计算温度曲线的保护方法，制动电阻柜故障率减少，从而有效地保证了机车安全运行及质量。

参考文献

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