神華十二軸(AB節)機車高壓連鎖試驗受電弓拉弧現象分析

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

1 概述

神華十二軸(AB節)電力機車(以下簡稱神十二(AB節)機車)(見圖1)是常規神華十二軸電力機車去除C節的雙司機室八軸電力機車，其采用了中車時代的控制系統。由中車株機公司依據神華集團運能需要提供，在必要時可以加入C節形成三節編組的神華十二軸機車。神十二(AB節)機車作為八軸機車與傳統神華八軸機車相比其運行采用了雙主斷運行模式，可靠性更高，帶大負載運行能力更強。由于采用一節車一個主斷供電，重聯時多個主斷并聯運行的方式，當某一節機車發生故障時可以人工切除故障節或系統軟件檢測自動斷開故障節主斷以單機模式繼續運行。

圖1 神華十二軸機車總圖

2 神十二(AB節)機車主回路及主斷控制原理簡介

1)神十二(AB節)機車的主電路原理如圖2所示，接觸網電流通過受電弓11-E01，高隔11-Q04，一路經過本節車主斷11-Q01到達主變壓器原邊繞組，另一路則通過高隔11-Q03，經過重聯跳線到達另一節車。

圖2 神十二(AB節)主回路

2)神十二(AB節)的主斷環回路(見圖3)由緊急按鈕、藍鑰匙、布赫繼電器組成。主斷環路硬線閉合輸入節點E31_01閉合，當CCU，TCU主斷允許時，司機才可以操作主斷正常閉合。當出現以上任一條件不滿足時，主斷將斷開。神十二(AB節)機車主斷環以及控制回路并沒有與重聯節有硬線上的聯系，而是通過兩節車的GWM模塊將司機操作指令以及相關的反饋信號通過WTB網絡傳輸。

3 神十二(AB節)機車高壓連鎖試驗

1)在內重聯高壓試驗中，按照要求進行了高壓連鎖試驗。當在A節操作時，此時升B節受電弓，AB節主斷閉合。將B節制動柜上的藍鑰匙(受電弓隔離塞門)轉到切除位時，B節的主斷隨即斷開，同時可以聽到受電弓下降時伴隨滋滋的電流聲。從操作節司機顯示器發現A節的主斷并沒有馬上斷開，在車外可以觀察到受電弓下降整個過程碳滑板與接觸網之間長長的火花，這是一種嚴重的拉弧現象。為了避免拉弧損壞設備，我們馬上采取措施，按下操作節(A節)緊急按鈕，A節主斷斷開，拉弧現象消失。

圖3 主斷控制硬線回路

2)根據主斷控制回路見圖3原理圖分析，切除B節藍鑰匙塞門，B節的主斷環輸入節點E31_01斷開，CCU主斷允許通道斷開，B車主斷立即斷開。同時B節主斷硬線環狀態節點E31_01，由機械間IO模塊通過MVB網絡線傳輸給GWM模塊，隨即輸出降弓指令使本車受電弓降下。與此同時GWM模塊通過WTB內重聯網絡線將藍鑰匙切除信號發送給A節的GWM模塊，A節GWM模塊再給出指令將A節主斷斷開。由以上分析可以得知，B節主斷由于本節硬線回路斷開馬上分斷，而A節接收到B節網絡傳輸來藍鑰匙切除信號后，再通過A節GWM給出分主斷指令，所以A節主斷斷開要滯后B節。根據主電路分析見圖4，B節受電弓在下降時A節主斷仍然處于閉合狀態，即受電弓碳滑板在脫離觸網時A節車負載仍然在運行，因而產生拉弧現象。

圖4 帶負載降弓造成拉弧

經確認GWM模塊在收到它車通過WTB網絡線發來的藍鑰匙切除信號，需經過4.5 s的濾波處理已防止誤動作再給出分主斷指令。更改程序將此信號濾波環節去除，再次進行以上試驗，拉弧現象消失。經研究決定，后續車輛執行此新的程序，解除了一個危害接觸網及車頂設備安全的重大安全隱患。

4 電弧的產生以及危害

在上述進行的神十二(AB節)高壓連鎖試驗中，由于軟件程序原因，造成降弓瞬間AB節有一個主斷滯后斷開長達數秒，我們知道接觸網電壓將近27 kV，機車靜態高壓模式下原邊電流也有十幾至數十安的電流。在帶大負載的情況下，受電弓直接脫離接觸線，弓線兩端電壓迅速升高，氣體被擊穿，產生非常嚴重的電弧。在改進軟件之后，主斷器會先斷開負載，再執行降弓指令，回到正常情況，只出現少量不可避免的電弧，從而保護了機車和接觸網。

5 結語

通過本次神十二(AB節)電力機車內重聯高壓試驗中發現的弓網電弧事件的研究分析，主要原因是軟件引起機車斷主斷信號滯后。如今電力機車控制采用軟硬結合，關鍵信號硬線必不可少。在電力機車調試過程中更要了解網絡信號和硬線信號在電路中的作用，才能更全面地檢測機車整個控制系統，排除隱患，修復缺陷。