CRH5型动车组高压断路器跳开的原因分析及预防措施孟庆凯 --中国期刊网

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CRH5型动车组高压断路器跳开的原因分析及预防措施孟庆凯

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：孟庆凯樊砚文苏德乐吐

[导读] 摘要：动车组高压断路器即主断作为在高压电路与接触网之间连接的高压开关设备，其主要作用是在高压电路发生异常的情况下对接触网线电压与动车组牵引单元的高压电路进行隔离，高压断路器闭合和断开动作的可靠性直接影响列车行进的安全性。

        中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头车辆段呼和浩特东动车所内蒙古呼和浩特   010000
        摘要：动车组高压断路器即主断作为在高压电路与接触网之间连接的高压开关设备，其主要作用是在高压电路发生异常的情况下对接触网线电压与动车组牵引单元的高压电路进行隔离，高压断路器闭合和断开动作的可靠性直接影响列车行进的安全性。CRH5型动车组的3、5、6号车的顶部均有断路器的配置，其中5号车的附加断路器可以对两个牵引单元的高压电路进行连接。本文结合CRH5型动车组的特点，重点就高压断路器跳开的原因和预防的措施进行了分析，希望可以为动车组高压断路器的故障防控提供借鉴。
        关键词：CRH5型动车组；高压断路器；跳开原因；预防措施
        在CRH5型动车组的正常运行中，高压断路器通过断开和闭合的不同动作形式可以保障列车的安全。该型动车组3号和6号车顶上所配置的高压断路器收到对应车厢高压箱的本地牵引控制CLT，CLT的主要作用是接触网的电压范围和高压电路牵引变压器的状态信号进行收集和存储。
        一、高速运行区段主断跳开
        1.1原因分析
        CRH5型动车组在高速行驶的区段中出现高压断路器跳开问题时，操作人员通过手动闭合后主断可以恢复正常状态。当上述问题发生时往往会有FCS短路主断跳开的提示，其原因主要是弓网作用力异常变化导致受电弓的可靠受流受到的影响，进而出现了主断跳开的现象。高速区段内动车组的受电弓需要承受的风阻力显著增强，进而导致了接触网与电弓接触特性的变化，接触网与受电弓的压力进而减弱，这时弓网分离或者是弓网燃弧都可能诱发电压跌落或者是瞬间过电压的情况导致主断在本地牵引的控制下作出断开的动作。此外在瞬态过电压的影响下电压抑制器也会作出相应的保护动作。
        1.2预防措施分析
        针对高速行驶区段主断异常跳开问题，可以采取以下措施预防类似情况的发生。首先要做好定期的检修，注意对弓网的静态压力即升弓压力进行测定和有效控制，一般来说运动方向为向上时弓网的接触压力要保证在65N以上，而运动方向为向下时则应小于95N。对于CRH5型动车组技术人员在规定升弓压力限值的范围内要尽可能调大，这是由于该类动车组一般采用双弓模式，两个受电弓之间的间距固定一般在200m左右，而根据相关的铁路高速列车行驶过程中测定的振荡数据分析可以发现，主空车上受电弓条件会显著优于弓网的接触条件，且位置偏后的车厢的受电弓的受流质量会明显劣于位置靠前的车厢，因而高压断路器跳开、弓网燃弧以及高压电路系统故障的概率也都比较高。受此影响为了对动车组靠后车厢受电弓受流质量进行改善，可以将压力值跳高，从而保障动车组运行整体的可靠性。其次要保障弓角和弓头风动翼片工作状态的稳定性，风动翼片作为受电弓的补偿零部件尽管其体积较小，但是会对受电弓的动态特性产生重要的影响。当动车组高速运行受电弓所面对的风阻力也会随之增大，风动翼片则可以通过对弓头与风阻动态接触压力的调整减弱受电弓所受的阻力影响，从而确保受电弓良好的运行状态和受流质量。技术人员在进行从车组的库内检修时要认真对受电弓风动翼片的完整性、变形情况、角度等情况进行细致的观察，当出现问题时要及时进行修理或者是更换。

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        二、接触网电压异常主断跳开
        在动车组正常运行中当弓网的受流质量偏差时也可能会出现高压断路器跳开的情况，TD屏会有接触网电压超过限值的提示。除了弓网受流影响之外，接触网以及TPM电压异常也可能出现类似的故障表现，当动车组接触网的电压小于17.5kV或者是超过31kV时，供电臂的负载会随之变化，主断跳开，但这种电压波动不会持续，因而当电压恢复到正常区间时，主断会自动闭合。如果继承仪表箱的TPM检测到了异常的电压数据并反馈给本地牵引控制CLT时，电压超出范围的信号会进一步传输给主断，进而作出断开的保护动作。当出现此类问题时技术人员要对TS屏所现实的接触网电压数值进行检查，如果电压显示值正常，则可以对运行的受电弓进行更换，并在入库后对出现故障的继承仪表箱进行检修更换。
        三、牵引变流器故障主断跳开
        3.1故障原因分析
        当TD屏显示牵引变流器发生故障，高压断路器断开时，则断开的原因就是牵引变流器发生的故障。CRH5型动车组的高压断路器所在闭合回路中，每一个牵引变流器的状态继电器接触点都采用串联的连接方式，一般会串联在主断的二级环路中。在运行过程中一个牵引变流器发生故障就会被TCU在环路中断开，这时高压断路器的二级环路也会处于断开的状态，主断跳开从而确保TCU可以正常完成牵引动作切除。
        3.2故障处理分析
        在动车组正常运行中处理故障要在坚持安全性的前提下，尽可能避免造成列车的到站时间延误，因而在实际运行中并不需要对出现问题的牵引变流器进行恢复，只需要将高压断路器闭合即可。当到达折返站时，可以利用该时间对故障变流器进行检修和复位。如果牵引变流器复位后仍然有故障显示则可以在列车回库后对TCU数据进行下载和分析，在此基础上进行针对性的故障处理。
        四、主断跳开且有烟雾产生
        当主断跳开且伴随烟雾产生时大概率断路器已经被烧损，这时不可以再将断路器进行闭合，需要将受电弓降下。机械师要到有附加断路器的5号车将其断开，实现车顶两个单元的高压隔离。如果出现问题的是3号车的高压断路器，技术人员要手动切除变压器，该操作的目标是要避免动力车的损失，此外还要将可以运行的另一个车的受电弓升起，使断路器闭合，确保列车运行。
        五、结束语
        CRH5型动车组正常运行中高压断路器发生跳开问题的原因不一，保护动作执行、断路器元件故障等都可能导致主断跳开，技术人员要根据故障的不同表现进行综合的分析和判断，采取恰当有效的高压断路器异常跳开预防和故障处理措施，加强相关问题的经验总结，保障动车组运行的安全性和可靠性。
        参考文献：
        [1]石谨瑞,何勇.HXD3型电力机车主断路器可靠性分析[J].内燃机与配件,2020(03):85-87.
        [2]余恒,李亚洲.发电机-变压器组高压断路器单相运行故障及措施研究[J].中国高新科技,2020(04):26-28.