無錫地鐵牽引高壓箱充電接觸器故障分析和解決方案

承琳 胡賢令 暢寶玉

摘?要：無錫地鐵1號線2號線電客車都采用了株洲電力機車研究所有限公司的系統(tǒng)，每列車為四動兩拖六節(jié)車編組，配備了四臺高壓箱。高壓電器箱為地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)主電路的構(gòu)成部分，其中充電接觸器用于支撐電容器的預(yù)充電。無錫地鐵1號線2號線電客車正線運行超過5年，充電接觸器故障時有發(fā)生，經(jīng)常影響高壓電器箱的輸出。本文從正線和架修車輛角度，對充電接觸器故障現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查分析處理，希望對相關(guān)故障處理及研究領(lǐng)域提供借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：地鐵;電客車;高壓電器箱;預(yù)充電接觸器

高壓電器箱從母線高速斷路器及接觸器箱和輔助高壓箱接入DC1500V直流電源，然后輸出給濾波電抗器，并與牽引逆變器的DC1500V負(fù)反饋線連接，再與地鐵列車的接地電路相連接。高壓電器箱為地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)主電路的構(gòu)成部分，實現(xiàn)牽引系統(tǒng)的電路通斷和保護(hù)功能，主要由主隔離開關(guān)、高速斷路器、差分電流傳感器、預(yù)充電接觸器、短接接觸器高壓電器組成。其中充電接觸器用于支撐電容器的預(yù)充電，無錫地鐵1號線2號線電客車正線運行超過5年，充電接觸器故障時有發(fā)生，經(jīng)常影響高壓電器箱的輸出。本文從正線和架修車輛角度，對充電接觸器故障現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查分析處理，對充電接觸器故障進(jìn)行提前預(yù)防和修復(fù)避免。

1 預(yù)充電接觸器簡介

無錫地鐵使用的預(yù)充電接觸器原產(chǎn)于MS意大利，其額定工作電壓1800V，40℃約定發(fā)熱電流60A，控制電壓110V，主觸頭1800VDC工作電壓接通能力為50A（（τ=15ms）;最大分?jǐn)嗄芰Γé?5ms），1800VDC工作電壓為60A。因其具有體積小，安裝方便，陶瓷滅弧，分?jǐn)嘟油`活穩(wěn)定等特點，被廣泛應(yīng)用于高鐵，動車，城軌牽引系統(tǒng)中。從圖1中可知，在主電路原理圖中，KM2即為預(yù)充電接觸器。

2 故障現(xiàn)象分析

目前無錫地鐵在5年架修時發(fā)現(xiàn)，高壓箱中的DCU KM2接觸器經(jīng)常發(fā)生卡分卡合現(xiàn)象時有發(fā)生，該款接觸器生產(chǎn)于2013年，在車輛服務(wù)時間已超5年。其主要部件為動靜觸頭組，引弧觸頭組，線圈，滅弧罩，反力彈簧，襯套，壓敏電阻，及側(cè)板底座等。

首先對預(yù)充電接觸器故障原因進(jìn)行分析：

（1）預(yù)充電接觸器在每次的分?jǐn)嗪烷]合的過程中，在主動靜觸頭/引弧動靜觸頭之間均有短時電弧產(chǎn)生，長時間電弧會在觸頭表面形成黑色燒蝕，導(dǎo)致觸頭間的接觸電阻增大，發(fā)熱量大幅增加。

（2）預(yù)充電接觸器為電阻線圈吸合，在長時間動作后會出現(xiàn)線圈阻值逐步變大，在吸合過程中，電磁鐵產(chǎn)生的吸合力變小，導(dǎo)致吸合延時或不穩(wěn)定。

（3）預(yù)充電接觸器配置兩組輔助觸點，為兩組常開＼＼常閉設(shè)計，輔助觸點的開/閉狀態(tài)反饋給牽引系統(tǒng)，使其主回路狀態(tài)可被列車控制系統(tǒng)實時監(jiān)控;由于長時間運作后，輔助觸點接通表面會出現(xiàn)細(xì)小凹坑或電蝕痕跡，導(dǎo)致接觸電阻增大，反饋信號檢測不到而誤報。

（4）預(yù)充電接觸器為使閉合分?jǐn)喔友杆伲渲昧艘桓戳椈桑L期工作后會產(chǎn)生老化、彈力不足，使接觸器吸合/分?jǐn)嗖僮靼l(fā)生延遲和滯后，發(fā)生卡分，卡合等故障。

（5）襯套主要功能是固定主觸頭組件以及減少主觸頭組件在動作過程中的摩擦力，是接觸器吸合/分?jǐn)囔`活準(zhǔn)確。在長時間動作后其表面會磨損，影響接觸器分?jǐn)嗪烷]合。

基于以上故障分析和接觸器組件的使用壽命，給出參考的必?fù)Q件偶換件清單。

3 充電接觸器的故障修理和檢測步驟

（1）檢查接觸器銘牌信息，滅弧罩，側(cè)板滅弧片，主觸點和各機械零件有無裂紋、破損、變形。

（2）檢查連接器、連接線絕緣層是否完好，更換上表中推薦的偶必?fù)Q件。

（3）在額定電壓Un為110V下測試線圈工作電流：I=0.113A～0.125A;線圈電阻=882Ω～975.5Ω，輔助觸點接點電阻≤100mΩ，線圈吸合電壓≤60%Un;線圈釋放電壓=10%Un～22%Un。

（4）分別在0.7Un（77V）及1.3Un（137.5V）電壓下，檢測輔助觸點的通斷狀態(tài)各10次。

（5）老化測試：在三個電壓下0.7Un，Un，1.3Un（77V，110V，137.5V）接觸器正常閉合/分?jǐn)喔?00次，并同時監(jiān)測輔助觸點常開/常閉觸點工作狀態(tài)。

以上3～5項均可以使用機車綜合實驗臺進(jìn)行測試。其中第5項為老化試驗，主要為增加接觸器的可靠性，用戶可根據(jù)情況適當(dāng)增加老化測試的次數(shù)，推薦為0.7Un，Un，1.3Un各100次，特殊情況可增至各200次通斷。

4 結(jié)語

本文主要對地鐵高壓箱中的預(yù)充電接觸器的故障的起因進(jìn)行分析，并針對充電接觸器的故障進(jìn)行修復(fù)，并利用科學(xué)的手段進(jìn)行老化測試，旨在保證接觸器的可靠性，確保地鐵車輛的正常運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]技術(shù)設(shè)計說明書-系統(tǒng)-牽引系統(tǒng).

[2]技術(shù)設(shè)計說明書-部件-TPQ86A高壓電器箱.

[3]無錫地鐵一號線電氣原理圖.