電力機車主斷路器“跳閘”原因分析及應急措施探究

陳雪菲

摘? ?要：電力機車在現代工業生產中應用廣泛，突發斷路器跳閘故障會給機車運行安全及穩定性帶來嚴重影響。在突發故障后，隨車人員因無法在短時間內確定故障原因，考慮到機車運行安全，一般做緊急停車處理，嚴重影響道正常的工業生產活動。為此本文總結電力機車主斷路器跳閘故障的常見原因，并給出相應的故障應急處理對策，確保電力機車運行安全。

關鍵詞：電力機車? 斷路器? 跳閘故障

中圖分類號：U296? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）06（c）-0068-02

電力機車因其牽引力強、形成穩定、環保性高等優勢而得到廣泛應用。電力機車運行過程中，將來自接觸網的電能轉換為機械能提供牽引力，保證機車的穩定運行。電力系統穩定供能是電力機車穩定運行的基礎，系統斷路器出現異常后，機車牽引力降低而引發被迫停車問題，嚴重影響其運行質量，因此需要對引發斷路器跳閘故障的原因及應急措施進行總結。

1? 主斷路器跳閘故障

電力機車主斷路器跳閘故障發生于機車運行過程中，故障信息并不在列車監控管理系統人機交互界面顯示。主斷路器跳閘后，機車受牽引力急劇降低，因無法查明故障原因，導致機車被迫停車。主斷路器跳閘為電力機車高壓主電路的常見故障，當主電路中電流值過高，并達到斷路器設定上限后，斷路器會自動斷開切斷高壓電源。若故障程度較輕，會導致電力機車失去部分牽引力，嚴重時則可能引發全區停電的問題，導致機車運行中斷。

2? 電力機車主斷路器跳閘原因分析

2.1 對地絕緣不足

電力機車工作電壓一般為直流1500V，以接觸網及車體和鋼軌作為電源的正負極，該電路系統中，若存在任意一點對地絕緣電阻阻值低于標準值，該點即會發生放電電流激增的現象，瞬間電流超出斷路器的額定范圍，即引發斷路器跳閘故障。對地絕緣不足的點多形成于各類絕緣元件上，如高壓接線端子板，在以往電力機車主斷路器跳閘故障中，因對地絕緣不足引發的故障占比也較高。

2.2 存在短路故障

當電力機車采用傳入電阻作為啟動方式時，主電路中會存在多個電控接觸器及啟動電阻元件。機車運行過程中，調整電控接觸器狀態即可對機車牽引電機的連接方式及電阻阻值進行調整。牽引電機連接方式分為串聯和并聯，當電控接觸器本身存在短路問題，或發生動作錯誤時，就會引發牽引電機連接方式錯誤的現象。例如，將原本為串聯的牽引電機更換為并聯，連通高壓電源后，該電機承擔的荷載從50%網壓上升至100%，在短時間內反電勢未被充分建立，導致電流成倍激增而促使主斷路器發生跳閘動作。此外，啟動電阻包括多箱鑄鐵電阻與線排組合兩部分，若裝配過程操作不當，或存在振動干擾，導致緊固不足、放電間隙不夠等問題，啟動電阻的阻值將偏離設定標準[1]。若電阻室內存在多臺電機的啟動電阻，二者之間還會出現異電位短路問題，最終使高壓回路發生斷路器跳閘故障，并將啟動電阻燒損。

2.3 電壓波動過大

接觸網電壓波動幅度過高的原因有二：第一，存在感應過電壓。相同供電區段內可能同時運行多臺電力機車，若某臺機車出現大負載電流突然中斷現象，加之電機感性負載的影響，會形成較接觸網電壓高出幾倍的感應過電壓，該電壓通過接觸網被傳輸至其他機車，會導致其他電力機車絕緣被擊穿。第二，相鄰供電區段電壓差過高。電力機車正常運行中，合理的跨區段電壓差應在電源額定電壓的90%～120%之間。當機車負載較重時，電壓會從低壓段進入高壓段，電機轉速變化滯后，但電樞電流在短時間內即可提高至原本的1.5倍左右，導致實際電流遠超出斷路器的額定范圍，引發跳閘故障。

2.4 電機自身故障

電力機車內部空間有限，為合理利用機車空間，同時提高電機性能，在牽引電機設計生產中，會選擇提高其電磁負荷參數。電機投入使用后長期運行于惡劣條件下，其發生故障的概率將顯著提高。例如換向卡阻，牽引電機的安裝多采用抱軸懸掛方式，其一半以上重量不受減震處理。機車運行過程中，車輪與軌道間相互沖撞而產生的振動被傳導至牽引電機處，會引發電機電刷劇烈跳動。此時若電流幅值較高，就容易發生換向卡阻的問題。

隨電車運行時長的增加，牽引電機的電刷不斷發生磨損，磨損產生的碳粉末積留在云母溝內，若空氣濕度較大還會加速碳粉末積累，當達到一定程度后，即可能引發換向片短路的問題。例如在寒冷季節，機車由室外進入室內、環境溫度發生較大變化后，換向器結霜融化形成的水滴，會影響牽引電機絕緣性能，發生換向器“放炮”或電機絕緣被擊穿現象。

牽引電機各元件在長期運行中老化磨損，應力集中位置產生裂痕或變形，當大幅值電流在此類位置經過時，就會因燒斷而引發對地放電，進而產生斷路器跳閘故障。

3? 電力機車主斷路器跳閘應急措施

3.1 故障應急

突發主斷路器跳閘故障后，相關人員可根據列車狀態，預估故障發生原因，進而采取針對性的應急對策。

（1）嘗試閉合主斷路器，若閉合后即立即跳閘，且人機交互界面無故障信息顯示，可判斷機車進入死接地狀態，主斷路器的分閘線圈始終處于通電狀態。此時可做迅速降弓處理，觀察主繼電器及其他繼電器是否存在動作響應，若發生動作，可將故障轉換閘刀調節至故障位置，確保機車能繼續運行。若故障未被消除，可手動閉合主斷路器及塞門，維持機車正常運行狀態。經上述處理后，相關人員需重點檢查各監控系統的信息顯示，一旦發現運行異常，及時作出降弓處理，避免故障進一步發展。

（2）嘗試閉合主斷路器，若可順利閉合，但機車運行達到一定速度級別后，再次發生跳閘問題，且無故障信息顯示，可判斷機車的過流繼電器發生保護動作，同樣可進行降弓處理，并將主斷路器斷開，調節故障閘刀位置，維持機車運行狀態[2]。

（3）若主斷路器跳閘故障發生在輔助繼電器上，可判斷因輔助繼電器保護電子動作錯誤而引起，調節輔助繼電器保護板位置后，機車可繼續運行。

3.2 故障預防

第一，嚴格開展電力機車檢修維護工作，機車廠修期間，重點對各線路、元件狀態進行檢測。例如，使用工頻閃絡擊穿試驗儀，檢測相關元件的絕緣性能，及時更換絕緣損壞嚴重的元件。機車定期檢修過程中，使用2500V以下的兆歐表進行檢測，可幫助排除斷路器故障跳閘隱患。第二，結合電力機車特點及以往的跳閘故障處理經驗，劃定易發生短路故障的部件，并將其列為重點檢修對象。開展檢修活動時，對于重點對象重點檢查，詳細記錄檢修結果，及時更換老舊部件，如電阻片、絕緣保護套等。第三，針對感應過電壓引發的斷路器跳閘故障，可在系統內增加氧化鋅采集裝置。對機車司機的操作行為做嚴格規范，運行中若出現跨供電區段的現象，應及時降低電階，避免出現過大的電流波動[3]。第四，做好牽引電機的冷卻除塵工作，當環境溫度較低時，應及時清理換向器結霜，保持其外表干燥。

4? 結語

電力機車主斷路器跳閘故障原因包括對地絕緣不足、存在短路故障、電壓波動過大、電機自身故障等，除掌握必要的故障應急處理方法外，需加強機車日常維修、保養工作，更換老舊部件，及時將故障隱患排除，確保機車穩定運行。

參考文獻

[1] 孫興虎.牽引網保護整定計算的探討[J].電氣化鐵道，2019，30（S1）：119-124.

[2] 岳學民.牽引變電所饋線跳閘分析與判斷[J].鐵道運營技術，2018，24（3）：36-38.

[3] 曲長萍，陳廣泰，姜正.基于故障分類的機車故障診斷方法[J].電力機車與城軌車輛，2020，43（2）：71-74.