淺析SS7E機車整流柜故障原因及防止措施

宋麗玲

(蘭州西機務段)

1 問題的提出

SS7E 型電力機車是蘭州鐵路局的客運主力車型，承擔著重要的運輸任務，作為交－直型電力機車，整流裝置將來自接觸網的交流電轉變為供機車牽引用直流電，在檢修過程中若出現任何問題則會造成晶閘管、二極管的的擊穿，嚴重的會引起重大交通事故。蘭州機務段2014年因為整流柜元件的頻繁擊穿，造成了多次返修和停運，其中有4 起剛進行過臨修的整流柜在上車后不久就發生了擊穿，其中二極管V7 擊穿兩次，V11 及晶閘管V8 各一次，作為檢修人員，這不得不引起高度重視，針對此問題，并結合平時的檢修工作做出了嚴謹的分析。

2 整流裝置的配置及其電路原理圖

(1)SS7E 整流柜配置

SS7E 機車是由2 個整流柜組成，第一整流柜負責向1～3 牽引電動機供電，第二整流柜向4～6 牽引電動機供電，2臺整流柜的特性、技術參數和柜內部件完全一樣。整流裝置型號為TGZ20－2820/1030，是由12 個主晶閘管，8 個主整流管，列車供電晶閘管、整流管各2，他勵晶閘管、整流管各2，及每個晶閘管、整流管都接有換向電容，電阻等構成。

(2)電路原理圖

SS7E 電力機車主電路原理圖

SS7E 電力機車在牽引工況下，不等分三段橋順序控制，向3 臺并聯工作的牽引電動機電樞繞組供電，另外由主變勵磁繞組通過勵磁橋向電機勵磁繞組供電，通過調節三段半控橋和勵磁橋的觸發角度來調整機車速度和電樞電流。上圖的V1－V10 每個標記都是由兩個管子并聯工作。

3 晶閘管及二極管擊穿原因分析

整流元件擊穿原因很多，而所有的因素都是因為造成了某個點處的過電壓、大電流從而導致了晶閘管和二極管的擊穿或熱燒毀。

(1)晶閘管上的脈沖觸發線接線狀況不良及保護電阻、電容器等阻尼器件性能性能降低

脈沖觸發是晶閘管導通的必要條件，而在實際檢修過程中由于脈沖觸發線分接于各個晶閘管上，存在各種因素使線接觸出現問題，一旦半控橋上某個晶閘管或二極管不導通，則必造成與其串并聯的其他元件因為過電壓，大電流而擊穿。每個晶閘管、二極管上都會串聯一個保護電阻和電容器，就是為了保護在換流過程中感應出的過電壓造成整流元件的擊穿，電阻和電容器早使用一段時間后會存在阻值和電容值的變化，降低了對電路的保護作用。

(2)整流元件間存在動態不均流

由于單個晶閘管(或整流二極管)的額定電壓和電流是有限的，而機車上需要高電壓、大電流的晶閘管裝置，這時就必須把一定數量的晶閘管和整流二極管元件串聯或并聯或混聯起來，但由于各元件的特性不一致，如果簡單地把各元件連接起來，會形成元件間電壓和電流不均衡，甚至導致元件的損壞，使整流裝置無法正常工作，因此，必須考慮串聯、并聯元件及其間的均流問題。在檢修過程中可能均流達到了要求的85%，但晶閘管或二極管導通時間差異較大，或元件、散熱器以及銅辮線連接處經常會發生電腐蝕，導致整流臂并聯支路的電氣參數發生變化等原因，就會出現動態不均流問題及元件間結溫差。從而導致整流元件的擊穿。

(3)通風冷卻情況差，整流元件表面清潔度差

SS7E 型電力機車整流裝置采用強迫通風冷卻方式，為了把整流柜半導體元件工作時由損耗所產生的熱量及時帶走，冷卻風從車體頂側和車體上側進入，通過百葉窗、風道到整流裝置頂部的進風口，經整流柜內的前后兩個風道，冷卻4 層銅散熱器，帶走半導體元，件工作時所產生的熱量，再由裝在整流裝置下部的軸流風機，將熱風向下排出車外。同時，整流裝置的換相保護電阻與銅排在通過大電流時產生的熱量，從車內吸風經阻容面板間的間隙帶入風道。經通風機排出車外。機車運行環境惡劣，時間久了，風霜雨雪塵就會將百葉窗糊住，不容易清洗，一旦清洗不干凈就會造成風道受阻，熱量不能及時排出去從而造成熱燒損。在現場調查中發現百葉窗、整流元件表面積灰嚴重，而且整流元件表面灰塵中的銅、鐵粉末、油泥等導電物質清晰可見，因此，通風不良及清潔度差均會造成整流元件的熱燒毀。

(4)乘務員操作不當或操作過電壓

有些乘務員在操作上只要級位退回“0”位，就關閉通風機，這樣就會造成整流元件熱損耗產生的熱量不能及時散發。在分合閘過程中產生操作過電壓并伴以較高網壓，從而造成元件擊穿。

4 采取的措施及建議

(1)嚴格脈沖觸發器接線的檢查及保護阻容值的范圍控制

檢查每一路脈沖觸發線接線良好，沒有虛接，短接情況，及時更換降級換相保護電容在每次小輔修中對整流柜換相電容進行檢測，凡是電容降到原來90%左右的都及時更換，這樣一來換相過電壓得到有效的吸收，硅元件換相過電壓大大減少，防止了硅元件的燒損。

(2)改善均流狀況

在中修時，進行均流試驗，均流系數不能低于85%，并且開通時間差異盡量小，避免因為開通時間而產生的不均流問題。檢查電連接處無松動，無電腐蝕現象。在小輔修時采用移動檢測儀及時檢測，對于整流元件性能發生變化的及時更換，并更換與之并聯的另一個元件。

(3)改變清洗方法，提高清洗質量

目前采用的整流柜清洗法是傳統的壓力沖洗法，對人的責任感要求較高，花費時間長，清洗不干凈，建議采用化學清洗劑清洗，清洗較傳統清洗法省時省力，減少了人為作用，提高了清洗質量。整流柜面板采用超聲波清洗，完了后在人工擦拭，由于積垢較厚也很難清洗干凈，如果加入了冷水水基清洗劑就相對較為好的清理。

(4)提高乘務員業務技能，使機車平穩運行

當極位退回到“0”位后，不能馬上關閉通風機，應使冷卻風保持一段時間。盡量降低長時間、大電流運行，使整流元件工作在額定電壓電流范圍內，并平穩運行，避免突然地大電流沖擊。

5 結束語

經過分析以后，在日常檢修中對以上問題進行了嚴格把控，整流柜擊穿事故發生次數明顯減少。在檢修過程中，認真仔細是最重要的，保證做到每個細節都不遺漏就會減少事件的發生幾率，保證機車的良好運行，每個小問題都會導致嚴重的事故，提高每個崗位的技能就能有效降低事故的發生。

［1］謝步明.韶山7 型電力機車［M］.北京:中國鐵道出版社，1998.

［2］劉德凡，等.SS4 改進型機車整流柜故障原因及解決辦法［J］.機車電傳動，2003，(4):70－73.