《SS4B电力机车功补柜过热烧损原因分析及改造措施》.doc

SS4B电力机车次边保护电路电阻 过热烧损分析及改造措施 曾周 （朔黄铁路机辆分公司 河北省肃宁县 062350） 摘要：SS4B型电力机车的变压器次边RC吸收电路在运行中由于热功率大、散热性能不佳经常发生过热烧损事故，本文通过计算其热电功率，分析构成找出电热烧损的原因，并通过改进，解决此类惯性问题。 关键词：SS4B 保护电路 电阻 过热 分析 改造 0前言 SS4B型电力机车的变压器次边设计安装有阻容过电压吸收电路（又称RC吸收电路），主要用于抑制操作过电压和整流器换向过电压。正常运行中，过压吸收电阻和负载电阻会产生大量热能，但由于原车设计未考虑散热问题，致使功补柜内接线（特别是线鼻子处）、环氧玻璃布板等老化、烧损严重，严重影响了行车运输安全，特别是08年，机辆分公司SS4B0035号机车在北大牛区间发生A节功补柜严重烧损，影响区间正常运输达1小时之久。针对此情况，分公司决定功补柜进行散热改造，主要途径一是增大散热空间；二是改变接线方式；三是增加一些隔热材料。 1.分析、计算、试验 1.1故障分析 见表1为RC吸收电路电阻、电容相关参数。 表1 过电压吸收电路主要部件参数 电 阻 电 容 代号 73R、74R、83R、84R 71C、72C、81C、82C 型号 RXG800A 铝合金外壳线绕电阻 CH84A 参数 6.2Ω，2并 18μF 额定电流（A） 9.8 9.6（可以承受1.5倍） 额定功率（W） 600 － 冲击功率（W） 800 － 额定工作电压（V） － 1700 最大耐压值（V） 4000 3000 由于设计的计算很难完全与机车运行各种工况相吻合，机车操作过电压及整流的换向产生过电压是千变万化的，计算与实际的差异，以及工艺上考虑不周全，RC电路电阻发热是可能的，也是存在的，但电阻烧坏是不正常的。经调查分析，电阻烧坏时，电容早已损坏，也就是说电阻烧坏是电容引起的。电阻的发热可以通过技术处理解决：1、改善工作环境；2、改变接线方式。 机车运用过程中，过电压吸收电路主要面临的集中工况如下表2： 表2 过电压吸收电路运用工况分析 工况 特点描述 稳定工况 对应机车停车升弓或惰性工况，整流晶闸管没有开放，主电路中 基本没有过电压。 合闸工况 机车断路器合闸瞬间，过电压吸收电路承受由于电源电压造成的 电压合电流冲击。 分闸工况 机车断路器分闸瞬间，过电压吸收电路承受由于电感储能释放造 成的电压和电流冲击。 换向过电压（晶闸管开放） 晶闸管开放瞬间，过电压吸收电路存在先放电后充电的2个过程。 换向过电压（晶闸管关断） 晶闸管关断瞬间，过电压吸收电路存在充电过程。 1.1.1稳定工况 稳定工况下，过电压吸收电路等效电路图见图1。 图1 稳态等效电路图 稳态最高网压（K取值1.16）下，对应流过电容和电阻的电流有效值为： 消耗在单个电阻上的功率为： 远小于单个电阻的允许发热功率600W，引起电阻烧损的可能性极小。 1.1.2动态工况 过电压吸收电路在吸收动态过电压过程中产生对应的冲击电流并产生相应的等效发热，这部分冲击电流和等效发热是过电压吸收装置故障的根本原因。 1.2计算和试验 通过改故障现象进行了相关计算和试验验证，提出过电压吸收电路的参数改进：由原方案的C=18μF，R=3.1Ω（两并）改进为推荐方案C=18μF，R=12.4Ω（两串）。 1.2.1计算验证 表3 两种方案对比 对 比 原方案（电阻2并） 推荐方案（电阻2串） 过电压吸收电路参数值 18μF、3.1Ω 18μF、12.4Ω 牵引绕组分闸电压抑制系数 1.45 1.38 过电压吸收电路冲击电流（A，换向） 224 79 过电压吸收电路通态电流（A） 21.6 9.85 电阻持续发热总功率（W） 1446 1203 计算小结，参数更改后有以下优点： 过电压吸收电路的过电压吸收能力略有提高。 换向冲击电流有大幅度降低，有利于降低对电容的电流冲击。 支路通态电流降低一半，通态电流值符合过电压吸收电路电容和电阻的额定值。 电阻总发热功率有降低，改进后的电阻发热功率等同于电阻的额定发热功率。 备注：以上计算基于25kV网压，机车额定运用工况。 1.2.2试验结果 表4 整流桥90°换向时，各被测参数的有效值和峰值 状态 被测参数 原方案（18μF、3.1Ω） 推荐方案（18μF、12.4Ω） 1 2 3 1 2 3 网压有效值 25545.23 25578.43 25540.4 25740.32 25753.99 25671.45 网压峰值 38401.05 38713.55 3854.18 37890.63 37890.63 37760.43 牵引绕组电