黄世炎
摘 要
对我段配属SS3B固定重联型机车主电路保护电容故障原因进行深入分析，找到根本故障原因后提出解决方案。方案在机车上实施后进行运用考核跟踪，以验证方案的可行性，确定最终解决方案后进行大面积推广，从根本上解决SS3B固定重联型机车主电路保护电容故障，为机车正常、安全运用提供有力保障。
关键词
SS3B固定重联型机车;主电路保护电容故障;解决方案
中图分类号： U264 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.058
我段配属38台SS3B固定重联型机车，机车主要在黔桂线担当货运牵引任务。SS3B固定重联型机车主变压器次边过电压抑制装置是跨接在主變压器次边绕组的过电压保护电路，其中主电路保护电阻为2.5Ω、1.5kW，主电路保护电容为6μF、1.7kV。2019年上半年我段发生4件主电路保护电容击穿失效故障，电容击穿后主变压器次边过电压得不到有效抑制，进而造成主电路保护电阻烧损和硅整流装置整流元件击穿，严重影响行车秩序和存在火灾隐患。为彻底解决主电路保护电容击穿故障，先从查找症结所在下手，再采取针对性措施。
1 故障原因分析
1.1 主电路保护电容材质不良
通过数据积累，得知发生主电路保护电容故障的4台机车为2017年4月至2017年9月期间大修，大修时主电路保护电容更新。
我们对故障的电容进行解剖，发现电容芯子击穿。至于击穿的原因，我们分析有以下三个方面：
（1）绝缘介质不符合要求;
（2）电容在电路设计中选型不合适;
（3）电流过大造成温度升高形成击穿。
检查电容铭牌，标注参数为6μF、1.7kV，选型符合设计要求;绝缘介质耐压试验符合要求。因此可以排除电容材质不良的可能，需要考虑外部大电流的由来。
1.2 接触网供电电压波动，瞬间过电压
黔桂线于2009年电气化竣工通车，沿线多为山区，坡道较多，供电电压波动的情况较为常见。通过下载机车装用的CSNR-ANU0302自动过分相装置数据，分析机车发生故障所运行区段的网压，网压值平稳，没有超过30kV的情况（见图1）。因此可以排除网压波动、瞬间过电压的可能。
1.3 供电线路高次谐波成分高
在黔桂线上有HXD3C型机车担当客运牵引任务，HXD3C型机车为交-直-交机车，四象限变流器开关时产生大量的高次谐波。高次谐波对SS3B固定重联型此类交-直机车的影响特别大，机车吸收高次谐波时，主电路保护电容和电阻会产生超常的热量，造成电容过热击穿或电阻烧损。
在HXD3C型机车在黔桂线运行前，SS3B固定重联型机车运用质量稳定，从未发生过主电路保护电容击穿故障。因此可以认为供电线路高次谐波成分高为主电路保护电容击穿的根本原因。
2 解决方案
2.1 方案制定与实施
针对供电线路高次谐波成分高的原因，我们通过思考和讨论，提出了以下两种解决方案。
2.1.1 提高电容的电压等级
SS3B固定重联型机车原设计的主电路保护电容电压等级为1.5kV。据了解，机车在实际运用中，电容出现漏液、胀鼓的故障较为频繁，因此在大修时已经将电容的电压等级提高为1.7kV，现在我们考虑将电容的电压等级进一步提高到2kV。
2.1.2 改变主电路保护电阻阻值
主电路保护电阻阻值改变后，阻容保护装置吸收谐波的性能随之改变，如果匹配得当，可以提高抑制能力而且不至于导致装置本身烧损。我们通过跟车测量谐波和多次调整主电路保护电阻阻值，最终确定的方案为将阻容柜两根5Ω/1.5kW电阻并联（见图2）改为三根30Ω/1.5kW电阻并联（见图3），改造后的电阻值由原来的2.5Ω增加到10Ω，功率由原来的3kW增加到4.5kW。
2.2 实施效果
按2.1.1的方案实施后跟踪机车运用效果，测量对比电容的温度并无明显变化，运用一年后电容在端子处发生渗液，而且主电路保护电阻表层涂漆出现脱落，表明电阻发热严重。
按2.1.2的方案实施后跟踪机车运用效果，测量对比电容温度出现下降，同样机车运用一年后电容没有出现鼓包、渗漏现象，电容值稳定在6μF，主电路保护电阻没有出现过热现象。而且与未改造机车阻容柜主电路保护电阻进行对比，发现电阻表层涂漆无过热脱落现象，说明电阻发热程度得到控制而避免烧损。因此我们计划按2.1.2的方案对我段配属所有SS3B固定重联型机车进行改造，确保机车运用质量。
3 结束语
SS3B固定重联型机车主电路保护电容作为机车的关键部件，一旦发生质量问题，往往会引发机车次边过流或主回路接地故障，易造成机破故;而且作为主电路的保护装置，一旦电容失效，保护作用随之失效，主电路高压电器得不到有效保护后可能会发生更为越严重的故障，引发火灾或造成大的经济损失。上述解决方案对与交-直-交电力机车混跑的交-直电力机车质量保障有一定的指导意义，除上述解决外，加密对电容的检测和确保电容防护到位也很重要。
参考文献
[1]郭明富.交直机车与交直交机车混跑仿真研究.成都：西南交通大学，2011.
