铁路客车电气火灾隐患分析与研究

发表时间:2020/6/3   来源:《中国电业》2020年第4期   作者:刘伟
[导读] DC110V母线由客车充电器、蓄电池和干线熔断器组成,局部短路和过载均可有效保护
         摘要:随着近年来铁路交通运输行业的发展,铁路客车以价格便宜、运行安全、远距离运输的优势成为人们出行交通工具的首选。做为铁路客车的生产企业,保证铁路客车行车安全,保障乘客人身安全是企业的首要责任。铁路客车的电气线路防火安全是影响铁路客车行车安全的重要环节之一。
         关键字:铁路客车 电气线路火灾  原因及解决措施
一、铁路客车电气线路分类情况
1) DC110V
         DC110V母线由客车充电器、蓄电池和干线熔断器组成,局部短路和过载均可有效保护; 车下电源控制、门控器、烟火、轴报、防滑器等DC110V均有过载、短路保护,但电路板内故障可能引起局部小范围故障,通过喷漆防护,可减轻故障危害。照明线路具备短路保护功能,但为环路布线,布线线路路径长,应加强绝缘防护。
2)AC380V/AC220V
         AC380V干线与DC600V干线相同,由发电车内输出断路器进行过载与短路保护;但分线箱到综合控制柜的分支线缺少相应保护。
3)DC48V
         母线贯通车型DC48V母线由整流箱内熔断器(50A)进行短路和过载保护;AC380V客车DC48V母线不贯通,由整流装置内断路器保护;照明等负载线路设置DC48V漏电报警器。 
二、电气线路发生火灾的原因及解决措施
         根据近年来对发生电气线路火灾故障的统计梳理,发现导致电气线路火灾的原因主要为松、虚、断、破。松:接线不牢固,松动;虚:线芯压接不实或接触不实;断:线缆因外力折断;破:线皮破损。以上四种情况在通电状态下均会导致线缆放电,容易引发火灾。具体实例如下:
   1)接线松动
          常见的接线方式有线缆与笼式端子连接及线缆压接OT端子后与接线柱连接。
a.线缆与笼式端子连接, 此种方式导致接线松动的情况为笼式端子上有紧固螺栓,连接时需要将螺栓拧紧,用接触片挤压线芯,一旦螺栓紧固不到位,会造成接线松动。2018年5月,某车辆在运行过程中电气柜内有异味,后来发现是因为端子排线缆连接松动导致端子排烧损。  后续经过分析研究,发现此端子排接线应按供应商说明书要求施加扭力紧固,实际未使用扭力扳手,而是使用螺丝刀紧固,导致紧固力不足接线松动,通电过程中接触片发热烧损端子排。 解决措施:对有接线紧固方式要求的端子排,严格按照要求执行,防止接线松动。
 b.线缆压接OT端子后与接线柱连接,端子压接松动会造成线束与端子接触电阻增大、产生极大热量,致使金属线芯融化,线缆绝缘层破损,引燃可燃物发生火灾。解决措施:按照TJ/CL542-2018《铁路客车冷压接线端子压接暂行技术条件》,统一端子制造标准,规范端子压接标准。在端子入库检验时重点检测端子内、外径,端子壁厚等影响压接质量的尺寸;生产过程中根据端子规格选择匹配的压接钳及胎具,对压接钳进行定检;压接后的端子表面应清洁,不应有污染、锈蚀等损伤。端子不能被压断,不能有飞边。并进行压接电阻、截面金相、耐拉力等试验,测验压接质量。压接后的端子连接接线柱,会使用弹垫、螺母进行紧固,如螺母紧固不到位,会造成虚接,在通电状态下端子放电,发热,烧损端子排及周围可燃物。解决措施:对紧固螺母规定扭力,使用扭力扳手进行紧固,保证连接可靠性。
   2)线缆损伤
          造成线缆损伤的原因有多种:
         a.线缆运输过程中防护不当导致线皮损伤。b安装木质件时使用电钻打孔导致线缆损伤或使用过长的螺钉穿破线皮。c安装设备时挤压线缆导致线皮损伤。d线缆防护、固定不到位导致线皮与周围物体磨碰损伤。e扎带捆扎过紧导致线皮损伤。


         针对以上情况,对应解决措施如下:
         a.运输过程中对线缆进行防护,避免与有锐棱的物体表面接触。b电钻打孔时使用限位装置,防止钻头长度过深。c选择合适长度的螺钉。d规范线缆走线路径,对出线槽的线缆进行防护、固定并进行标识,避免被挤压。e在过梁、过孔处增加橡胶护套,对线缆防护,固定。f使用扎带枪紧固扎带,调节扎带枪的力度,不要过紧。
         2018年12月,某车辆在运行过程中餐桌下部冒烟,检查发现冒烟点为餐桌下电加热器接线盒处。由于电加热器电源线与木质安装座磨碰,长期摩擦导致电源线外皮破损,线芯断股发热,致使木质安装压条高温受热冒烟。
         解决措施:在线槽出线口或过梁,过弯处增加橡胶防护,对线缆进行绑扎固定,避免线缆在车辆运行过程中外皮被磨损。具体措施如下:
   a.金属线槽喷漆或喷塑处理,内表面光滑、平整,内绝缘层与金属层之间绝缘阻值不低于20MΩ。线槽内线束固定均匀,绑扎牢靠。线槽内悬吊线束固定间距不超过300mm,线束线槽端部固定点距线槽出口间距不超过150mm,其他部位固定间距不超过500mm。        
b.支线配线应采用尼龙波纹管防护,做好端部防护处理,约束布线路径。分线箱、线槽出口的固定间距不大于300mm。线管水平敷设时,固定间距不大于400mm;软管垂直敷设时,固定间距不大于500mm。           
C.使用橡胶圈对金属过梁孔进行防护,避免金属与尼龙波纹管磨碰。                         
3)线芯折断
   常见的故障原因有:线缆弯曲半径过小,不满足最小弯曲半径要求,导致部分线芯折断;另外使用不规范的剥线工具,会造成外层线芯在剥线过程中被折断;端子压接过程中不规范的压接,会造成外层线芯被挤压折断。线芯折断会造成电阻变小,电流变大,通电状态下线缆发热容易引发火灾。
   解决措施:按照标准要求,布线过程中保证电线有合适的弯曲半径;选择规范的剥线工具,禁止剥线过程中线芯被损伤;规范端子压接操作。
         除了以上引发电气火灾的原因,在电气设计过程中,要根据用电设备的功率、工况,选择合适规格的线缆,防止电线超负荷使用。
         根据线缆使用环境,定期检查线缆外观质量,防止因线缆外皮老化导致绝缘性降低,漏电引发火灾。
三、电气线路防火后续工作
1)绝缘性能研究
         按照DC600V、AC380V/AC220V、DC110V、DC48V电压等级,对铁道客车线缆布线防护和绝缘检测进行分类梳理,发现自车下分线箱到电气柜DC600V分支线缺少过载保护。通过加装熔断器、绝缘检测装置等方式完善DC600V和DC110V布线防护和绝缘防护。
2)预防对策研究
         针对自车下分线箱到电气柜DC600V分支线缺少过载保护问题提出增加分支线熔断器的保护方案,对熔断器进行选型研究。
3)电气线路火灾预防
         通过总结电气线路引发火灾的原因,在车辆新造及检修过程中,可通过红外线热感应设备,对端子排、接触器等接线设备进行温度监测,一旦发现异常温升,及时查找原因,可有效避免虚接,松接等接线隐患。
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