牽引整流柜整流單元連接處燒損故障分析

溫鵬，郭宣召，張道洋，亓剛

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東萊蕪271104）

牽引整流柜整流單元連接處燒損故障分析

溫鵬，郭宣召，張道洋，亓剛

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東萊蕪271104）

分析DF10D0053電傳機車主整流柜整流單元連接部位燒損的原因，提出相應的預防改進措施。

整流柜；整流單元；電化腐蝕；導電油脂

0 前言

牽引整流柜是電傳內燃機車主電路整流設備，由柜體、交流母排、直流母排、硅整流元件、換向阻容保護和聯接導線等部件組成。它的作用是將同步牽引發電機發出的交流電轉換成直流電，供給牽引直流電動機驅動內燃機車運行，達到輸出柴油機功率的目的。牽引整流柜為三相橋式整流電路，硅整流元件通常為ZP2500-28和ZP2000-28型風冷平板式，用外加螺栓把2塊散熱器壓緊在P-N結的兩邊（整流管本身不存散熱器和螺栓），工作時熱量同時從兩側散出，因此是雙邊散熱。硅整流管夾持在兩組散熱器之間，通過兩端簧板用4個螺栓鎖緊，管芯所產生的熱量通過高純鋁精密鑄造的散熱器片散發。硅整流元件工作時，P-N結內部產生較大的熱損耗，若不及時將熱量散發出去，結溫會越來越高，直至燒損整流元件。

機車運行中，整流單元故障特別是連接處燒損，通常都會引起機車接地、過流等故障的發生，導致機車無法正常運行。隨著電傳機車使用年限的增加，此類故障出現的越來越頻繁。通過分析典型故障，找出故障原因和解決措施，提高牽引整流柜的整體檢修質量，降低檢修周期內故障率，

1 故障現象

電傳機車故障統計顯示，牽引整流柜故障多發生在整流單元，整流單元故障主要集中在連接部位，主要表現為整流單元連接處燒損和聯接導線燒損。比較典型的故障為DF10D0053電傳機車牽引整流柜整流單元連接處燒損。2016年5月乘務員提票機車出現過流卸載故障，導致機車無法運行?，F場檢查發現主整流柜2個整流單元連接處及聯接導線燒損（圖1、圖2），對整流柜進行仔細檢查后，發現還有2個整流單元聯接導線顏色有輕微變化，拆開連接線緊固螺栓，發現整流單元與聯接導線連接處有輕微發熱變黑現象（圖3）。

將整流柜吊下做整體全面檢查，發現還有多個整流單元存在問題，主要發生在整流單元與連接導線的連接處，有一層致密的氧化物，但還沒有發展到變黑的狀態，各整流單元劣化程度不同，但無二極管燒損，見圖4。

圖1 整流單元連接處嚴重燒損

2 原因分析

圖2 聯接導線嚴重燒損

圖3 整流單元連接處輕微燒損

圖4 整流單元連接處氧化

根據維修經驗做初步分析時認為此類故障可能是檢修過程中聯接螺栓緊固不到位，導致連接導線與整流單元散熱片接觸面接觸不良，引起接觸電阻過大，電熱功率迅速增加，逐步發熱并最終發生燒損故障。但檢查后發現，故障整流單元聯接導線的緊固螺栓沒有松動。DF10D0053機車是大修后運行3個月過程中出現此問題，而以前經大中修后的機車從未出現過此類問題。對該機車整流柜部分整流單元燒損故障，濟南機務段的原因分析是機車可能整體電流偏大，但整體電流偏大會燒壞二極管，檢測過程中未發現二極管燒損。

通過查找資料，進一步分析認為是聯接導線（銅材料）與整流單元散熱片（鋁材料）之間產生化學反應造成。由于銅、鋁之間直接接觸產生電化腐蝕，造成接觸電阻增大，隨著接觸電阻的增大，機車運行中會在接觸處溫度升高，高溫下腐蝕氧化加劇，使聯接質量進一步惡化，接觸點溫度不斷升高最終導致冒煙、燒毀等故障。從演變程度來看，故障的發生是漸變的和逐步發展到燒損的過程。此次對機車整流柜分解發現的部分銅聯接導線連接表面處有輕微銅露出現象，如不進行搪錫處理，在與整流單元鋁散熱片長期接觸中，將來可定還會發生燒損故障。如果此次僅處理2個外觀明顯燒損的整流單元，隨后其他整流單元在一定時間內會逐步燒損，導致故障問題擴大，造成更大的損失。

3 改進措施

（1）加強緊固檢查，發現螺栓松動應分解拆開，觀察散熱器接觸表面及聯接導線表面是否氧化腐蝕現象，如果散熱器表面存在氧化腐蝕現象，用砂紙或砂輪把氧化層去除并處理平整；如果連接導線出現氧化腐蝕現象，如無法去除氧化層和進行良好搪錫處理則必須更換聯接導線。

（2）大中修分解聯接導線時，盡量不破壞搪錫的聯接部位，如被破壞必須重新做搪錫處理；由于聯接導線與整流單元散熱器之間為金屬聯接，接觸表面可能存在凹凸不平，過大的緊固力可能會破壞聯接導線接觸面搪錫層。因此，通常需在連接處涂抹導電油脂，導電油脂的作用是減少氧化反應和使接觸面緊密接觸提高導電性能。

（3）技術要求銅—鋁之間的接觸，必須對銅搪錫。在更嚴格的高電壓、大電流環境下，銅—鋁之間應加裝金屬過渡板，防止產生電化腐蝕。杜絕此類問題的發生，需在聯接導線和散熱器表面之間加裝金屬過渡板。

（4）目前整流單元散熱器的材料選用鋁，在確保散熱效果的基礎上盡可能降低成本。但從長期運行成本或使用部位的重要性方面考慮，選用銅或其他能降低電化腐蝕的金屬材料是發展趨勢。

〔編輯 李波〕

U262.33

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.21