HXD3C型電力機車防霧閃系統(tǒng)研究

林浩森

摘要：由于HXD3C 型客運電力機車在霧霾天氣中出現(xiàn)霧閃的現(xiàn)象，最終引起機車放電事故。筆者以霧閃故障分析為依據(jù)，設(shè)計了防霧閃系統(tǒng)，同時介紹了防霧閃的材料、施工工藝以及創(chuàng)新點燈。經(jīng)過工程實踐發(fā)現(xiàn)車頂設(shè)置防霧閃系統(tǒng)能夠有效的防止出現(xiàn)霧閃現(xiàn)象，并且性能穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：HXD3C 型機車;霧霾;防霧閃系統(tǒng)

0 ?引言

在冬季，在我國北方出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾現(xiàn)象，由于空氣中包含了大量的霧霾致使空氣能見度比較低，從而降低機車司機的有效觀察距離，因此增加了事故的發(fā)生率。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)霧霾會對電動機車的運行造成威脅。當(dāng)發(fā)生霧霾天氣時，往往空氣的濕度比較大，空氣中包含的粉塵顆粒將會聚集在車頂，這樣就會形成嚴(yán)重的霧霜狀冰，更有甚者將導(dǎo)致電力機車頻繁發(fā)生高壓設(shè)備閃絡(luò)放電現(xiàn)象等，從而給電動機車的運行帶來威脅。

1 ?霧閃故障分析

在2019年1月，我國部分地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)霧霾天氣，處于霧霾地區(qū)的電力機車出現(xiàn)了車頂放電短路的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致出現(xiàn)接觸網(wǎng)跳閘、無感應(yīng)電壓造成機車無法上線運行等故障。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)電力機車在霧霾區(qū)域運行的過程中，出現(xiàn)了多起霧閃現(xiàn)象，究其原因是由于受電弓升起過程中，受電弓底架往往對車頂放點、避雷器頂部出線部位對其安裝座或車頂放電等。對上述故障點進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，通常可以借助提升車頂蓋上安裝的高壓電器對應(yīng)的絕緣等級，從而可以有效地避免霧閃放電故障。

經(jīng)過對霧霾對電力機車車頂高壓設(shè)備閃絡(luò)放電事故的統(tǒng)計，同時對數(shù)據(jù)進行全面的分析發(fā)現(xiàn)，霧霾天氣極易降低車頂高壓設(shè)備的絕緣性，同時是引發(fā)高壓設(shè)備放電的主要原因。由此可以看出，只有對機車車頂設(shè)備的絕緣性進行優(yōu)化，才可以有效的避免放電現(xiàn)象。通常可以采取如下措施：第一，可以在車頂以及高壓設(shè)備表面涂抹絕緣涂料。第二，在螺栓頭部位置設(shè)置絕緣帽等。與此同時，對機車放電間隙不處理，采用“疏堵”結(jié)合的方式，可以有效的引流車頂放電形成的電流，進一步優(yōu)化對高壓設(shè)備的危害。

2 ?防霧閃系統(tǒng)方案

①對頂蓋進行絕緣處理，可以在機車一、三頂蓋高壓電器位置（圖1）噴涂2mm的高壓溫室硫化硅橡膠，從而可以有效的提高頂蓋絕緣的等級，進而能夠延長爬電距離。

②對受電弓絕緣部分進行處理，通常可以把受電弓螺栓朝上進行安裝，如圖2所示。當(dāng)機車處于受電弓作用下，法蘭包膠的支持絕緣子，如圖3所示。通常將機車受電弓風(fēng)管金屬接頭設(shè)置在距離受電弓比較遠(yuǎn)的位置。

③對于高壓套管出現(xiàn)以及安裝座的防護情況，如圖4所示。

④對于避雷器頂部出線以及安裝座的防護情況，如圖5所示。

⑤對于自動換端功能而言，通常在HXD3C型機車中設(shè)置有自動換端功能，當(dāng)機車的速度處于0的情況下，可以按下停車位置按鈕實現(xiàn)機車自動換端，這樣能夠有效的避免在換端的過程中出現(xiàn)霧閃的現(xiàn)象，進而防止出現(xiàn)故障。

3 ?防霧閃系統(tǒng)材料的性能

①絕緣防護套所具有的絕緣強度為：16kV/mm;

②絕緣防護套絕緣厚度：5mm;

③絕緣防護套能夠經(jīng)受的溫度為：從-50℃到70℃;

④高壓室溫硫化硅橡膠涂料所具有的絕緣強度：35kV/mm;

⑤高壓室溫硫化硅橡膠厚度設(shè)置為：2mm;

⑥高壓室溫硫化硅橡膠所能承受的溫度：從-50℃到120℃。

4 ?防霧閃系統(tǒng)工藝

①對機車頂蓋金屬表面進行清理，首先使用清洗劑把金屬表層的油污清洗干凈，接著使用鋼絲刷對金屬表面進行輕輕地刷一遍，最后使用毛巾徹底清除灰塵。

②一般可以在機車頂蓋金屬表面可以選用偶聯(lián)增黏劑進行涂刷。經(jīng)過涂刷之后可以使得底材表面全部覆蓋一層偶聯(lián)增黏劑。在對涂層進行檢查時發(fā)現(xiàn)薄膜存在裂紋或者多余的白色狀粉末，由此斷定涂層過于厚，因此應(yīng)使用橡膠水將其擦拭干凈，同時進行重新涂刷，當(dāng)處于常溫環(huán)境中其干燥時間通常在45min到1h之間。

③使用成型橡膠條進行粘接，在車頂蓋邊框位置選用L型橡膠條進行密封。操作過程如下：首先把需要添加橡膠條的底面重新擦拭干凈，這時可以使用管膠擠壓槍把硅橡膠打入橡膠條底部。接著，可以壓平橡膠條，從而可以保證橡膠條底部均勻分布，同時保證再結(jié)合位置處密封橡膠必須過渡分布。最后，對于焊縫位置使用橡膠條進行粘結(jié)時，可以依據(jù)每個位置處焊縫長度把橡膠條裁成合適的長度，通常密封橡膠需要沿著焊縫進行涂抹，不能出現(xiàn)遺漏。

④對于高壓溫室硫化硅橡膠，其材料的配比為橡膠涂料∶固化劑=100∶3，可以把固化劑CAT-A以及相應(yīng)的CAT-B分兩次到人橡膠涂料中，接著可以使用攪拌器將其攪拌均勻，不能使得固化劑賤出，同時將攪拌時間設(shè)置為5min。

⑤對高壓溫室硫化硅橡膠進行涂刷，對于操作人員而言，員工必須穿上鞋套，這樣能夠有效的保護車頂表面的清潔度。在進行涂刷時應(yīng)從邊緣開始把攪拌均勻的涂料倒入車頂，接著可以使用刮板把涂料均勻的涂刷在車頂，其厚度保持在2mm。

⑥可以適當(dāng)?shù)娜鲆恍┓阑鹉z顆粒，當(dāng)涂抹高壓溫室硫化硅2到3小時之后可以撒防滑顆粒，假如出現(xiàn)顆粒下沉的現(xiàn)象，那么需要重新拋撒。

⑦通常溫室硫化橡膠表面風(fēng)干時間為3到6小時，而固化時間需要12小時，完全固化需要24小時。等到橡膠涂層完全固化之后，可以使用壁紙刀清理橡膠條邊緣多余的的橡膠。在檢查橡膠條粘接處時，假如出現(xiàn)缺料可以使用密封膠進行填充。

⑧設(shè)置避雷器以及高壓套管頂部引出防護裝置與底部位置出設(shè)置安裝座防護套，等到頂部出現(xiàn)防護套設(shè)置之后，可以貼上一層膠帶進行密封。對于底部安裝座而言，通常可以使用RTV黏合劑以及相應(yīng)的車體粘接。

5 ?對防霧閃系統(tǒng)進行維護

①對于頂蓋絕緣層應(yīng)該定期進行檢查，假如發(fā)現(xiàn)絕緣層出現(xiàn)破損，那么需要及時進行填補。假如存在灰塵，那么應(yīng)該進行清掃，一般選用棉布清除灰塵。假如存在油污，那么可以使用過無水乙醇進行清洗，從而能夠有效的提高絕緣層的耐壓性能。

②當(dāng)涂料達(dá)到使用期限之后，應(yīng)該進行更換。

③對各個絕緣套進行定期檢查，當(dāng)存在損壞的應(yīng)該及時更換。

6 ?防霧閃系統(tǒng)的創(chuàng)新點

①在第一次進行防滑涂層以及絕緣涂層時，應(yīng)該合二為一，這樣不僅可以起到節(jié)約成本，而且能夠優(yōu)化機車的防霧閃能力。

②對于各個部分的防護套所采用的絕緣密封為高溫硫化的硅橡膠套，同時選用可拆卸獨立設(shè)計，這樣便于維護以及維修等操作。

③橡膠套材料通常使用高溫硫化材質(zhì)制成，其具有如下幾個特點：第一，耐紫外線;第二，耐老化;第三，介電強度高;第四，耐酸堿鹽等，使用壽命可以得到五年以上。

④機車頂蓋位置的安全裝區(qū)涂層時，選用高壓室溫硫化硅橡膠材料，其中涂層表面應(yīng)該保持均勻光滑，其具有如下幾個特點：第一，耐紫外線;第二，耐老化;第三，介電強度高;第四，耐酸堿鹽等，使用壽命可以得到五年以上。

⑤該防霧閃系統(tǒng)施工方便，便于維護，零件能夠保證國產(chǎn)化從而能夠極大地降低元件成本。

7 ?結(jié)語

當(dāng)前，HXD3C 型機車上已經(jīng)設(shè)置了防霧閃系統(tǒng)，經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)穩(wěn)定，而且能夠有效的防止霧閃現(xiàn)象的發(fā)生，從而能夠有效的避免發(fā)生安全事故。同時，零件已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，因此能夠大大降低生產(chǎn)成本。

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