神华十二轴(AB节)机车高压连锁试验受电弓拉弧现象分析

2020-05-20

技术与市场 2020年5期

(中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲 412000)

1 概述

神华十二轴(AB节)电力机车(以下简称神十二(AB节)机车)(见图1)是常规神华十二轴电力机车去除C节的双司机室八轴电力机车，其采用了中车时代的控制系统。由中车株机公司依据神华集团运能需要提供，在必要时可以加入C节形成三节编组的神华十二轴机车。神十二(AB节)机车作为八轴机车与传统神华八轴机车相比其运行采用了双主断运行模式，可靠性更高，带大负载运行能力更强。由于采用一节车一个主断供电，重联时多个主断并联运行的方式，当某一节机车发生故障时可以人工切除故障节或系统软件检测自动断开故障节主断以单机模式继续运行。

图1 神华十二轴机车总图

2 神十二(AB节)机车主回路及主断控制原理简介

1)神十二(AB节)机车的主电路原理如图2所示，接触网电流通过受电弓11-E01，高隔11-Q04，一路经过本节车主断11-Q01到达主变压器原边绕组，另一路则通过高隔11-Q03，经过重联跳线到达另一节车。

图2 神十二(AB节)主回路

2)神十二(AB节)的主断环回路(见图3)由紧急按钮、蓝钥匙、布赫继电器组成。主断环路硬线闭合输入节点E31_01闭合，当CCU，TCU主断允许时，司机才可以操作主断正常闭合。当出现以上任一条件不满足时，主断将断开。神十二(AB节)机车主断环以及控制回路并没有与重联节有硬线上的联系，而是通过两节车的GWM模块将司机操作指令以及相关的反馈信号通过WTB网络传输。

3 神十二(AB节)机车高压连锁试验

1)在内重联高压试验中，按照要求进行了高压连锁试验。当在A节操作时，此时升B节受电弓，AB节主断闭合。将B节制动柜上的蓝钥匙(受电弓隔离塞门)转到切除位时，B节的主断随即断开，同时可以听到受电弓下降时伴随滋滋的电流声。从操作节司机显示器发现A节的主断并没有马上断开，在车外可以观察到受电弓下降整个过程碳滑板与接触网之间长长的火花，这是一种严重的拉弧现象。为了避免拉弧损坏设备，我们马上采取措施，按下操作节(A节)紧急按钮，A节主断断开，拉弧现象消失。

图3 主断控制硬线回路

2)根据主断控制回路见图3原理图分析，切除B节蓝钥匙塞门，B节的主断环输入节点E31_01断开，CCU主断允许通道断开，B车主断立即断开。同时B节主断硬线环状态节点E31_01，由机械间IO模块通过MVB网络线传输给GWM模块，随即输出降弓指令使本车受电弓降下。与此同时GWM模块通过WTB内重联网络线将蓝钥匙切除信号发送给A节的GWM模块，A节GWM模块再给出指令将A节主断断开。由以上分析可以得知，B节主断由于本节硬线回路断开马上分断，而A节接收到B节网络传输来蓝钥匙切除信号后，再通过A节GWM给出分主断指令，所以A节主断断开要滞后B节。根据主电路分析见图4，B节受电弓在下降时A节主断仍然处于闭合状态，即受电弓碳滑板在脱离触网时A节车负载仍然在运行，因而产生拉弧现象。

图4 带负载降弓造成拉弧

经确认GWM模块在收到它车通过WTB网络线发来的蓝钥匙切除信号，需经过4.5 s的滤波处理已防止误动作再给出分主断指令。更改程序将此信号滤波环节去除，再次进行以上试验，拉弧现象消失。经研究决定，后续车辆执行此新的程序，解除了一个危害接触网及车顶设备安全的重大安全隐患。

4 电弧的产生以及危害

在上述进行的神十二(AB节)高压连锁试验中，由于软件程序原因，造成降弓瞬间AB节有一个主断滞后断开长达数秒，我们知道接触网电压将近27 kV，机车静态高压模式下原边电流也有十几至数十安的电流。在带大负载的情况下，受电弓直接脱离接触线，弓线两端电压迅速升高，气体被击穿，产生非常严重的电弧。在改进软件之后，主断器会先断开负载，再执行降弓指令，回到正常情况，只出现少量不可避免的电弧，从而保护了机车和接触网。