SS8型機車主變壓器阻容柜技術改進分析

楊岸巍

（中鐵建軌道運營有限公司，北京 100038）

SS8型電力機車變壓器阻容柜技術改進是為了克服和諧型電力機車所產生的高次諧波對直流電力機車的危害。該裝置由新型波紋式電阻、軸流通風機、支架、電源穩壓裝置、輔助電路組成。改造后裝置的主要特點是改善電阻功率，減少電阻產生的熱輻射；優化電阻安裝位置，改善通風條件，便于維護；增加電源穩壓裝置，優化輔助電路功能，確保配件壽命和運用可靠性。該裝置改造后，可大大降低由于阻容保護電阻燒損而產生的機車故障，同時，可在其他國產直流電力機車上推廣使用。

1 裝置改造前狀態

機車阻容柜主要作用是吸收電網不同頻率的諧波分量，吸收過電壓，對變壓器及整流柜進行保護，通過近年的使用，發現某機務段配屬34臺SS8型機車，阻容柜RC電路中的電阻普遍發生過熱變色、裂紋、燒損現象，新更換的電阻運行不到10萬公里，電阻表面顏色就由白銀色變成灰黑色，隨著時間的延長，電阻表面顏色越來越黑，產生裂紋，最后燒損，一年更換燒損電阻40多個，電阻過熱燒損后致使連接導線過熱，套管融化，此種現象在大修廠也經常發生，有時新大修機車試驗時就發生，一旦線路燒損，還會產生火災隱患。

由于高次諧波分量、過電壓吸收不徹底對機車變壓器質量產生影響，繞組線圈過熱、變壓器油指標色譜化驗指標經常不合格，同時，高次諧波分量、過電壓對整流柜內整流管影響也很大，使整流管質量下降，有時發生擊穿現象，一年更換性能下降整流管13個，燒損整流管12個，由于高次諧波分量、過電壓的影響，機車運行中經常發生次邊過流故障，微機保護動作，給列車運行帶來隱患。

2 主要研究的內容

此次阻容柜改造主要研究的內容是高次諧波的頻率，電阻的型號、容量、熱輻射，電源穩壓裝置，散熱及具體安裝。

（1）高次諧波檢測結論，在接觸網上產生的頻率在2.5～3.5kHz的高次諧波電壓，通過接觸網傳遞到SS8型電力機車上產生的高次諧波電流、電壓幅值超過基波的35%。

（2）電阻換型，在不改變原有電阻阻值的前提下，設計一種新型電阻替代原有鋁殼電阻。新型的電阻需要較大的功率，優越的散熱能力，電阻本身有超強的耐熱性能；即使電阻本身出現問題，也絕對不能影響其他器件的正常使用。

（3）穩壓電源，由于機車本身的電壓不穩定，波動范圍較大，需要為改造項目提供一整套穩壓系統，為改造項目提供穩定可靠的電源環境。同時，本身必須擁有極強的自我保護能力，使項目本身能夠可靠地運行。

（4）散熱裝置，在不影響其他器件的前提下，充分考慮電阻的通風散熱問題。在有限的空間內，加快電阻周邊的空氣流動，將電阻產生的熱量能夠在較短的時間內擴散開，不能使能量集中到電阻周邊，對電阻產生不利的影響。

（5）安裝位置，由于SS8型機車內部空間狹小，電器環境復雜，改造充分考慮電器絕緣性能，以及各種器件的小型化，充分考慮到人員的檢修、維護的便捷。

（6）輔助電路設計，當機車牽引風機工作時，系統風扇停止工作，牽引風機不工作時，系統風扇工作，提高風扇使用壽命。

3 技術方案及工作原理

為解決上述問題，本研究改造項目采用以下技術方案：一種是過電壓保護吸收回路改進，通過加大阻容串聯吸收回路電阻的功率。二是改變電阻周邊的通風環境，保證過電壓保護回路的正常工作。

其改造原則是在保證原有機車RC電路設計值不變的前提下，對其發熱電阻的表面溫度從傳導、對流和輻射方面進行改善。

（1）對原阻容柜進行改造，取消原有阻容柜中4組（每組2個6.2歐×600瓦并聯，相當一個3.1歐×1200瓦）的鋁殼電阻，換成4組（每組2個6.2歐×2000瓦，相當一個3.1歐×4000瓦）機車特制線繞電阻。把每組2個6.2歐×2000瓦機車特制線繞電阻并聯安裝在一塊絕緣板上，并將每個絕緣塊均勻分布地安裝在一個新電阻柜中，把電阻柜安裝在原柜支架的右側。

（2）在該電阻表面噴涂一種專用散熱的納米涂料，增加電阻表面約25%的熱量輻射。

（3）增加220VAV(160～270V范圍工作)的特種交流通風機組柜（4個風機），即當機車處于升弓整備、停車狀態時，該風機組給RC電路的電阻進行通風散熱，加強其環境空氣的對流，增強電阻散熱功能，降低周圍溫度。在機車運行狀態，牽引通風機工作時，則該風機自動停機。

另外，該風機有欠壓、短路等自動保護功能，如發生故障，會自行保護，也可人為斷開，不會影響機車安全行駛。方案確定后在2臺SS8機車上進行了試裝考核試驗，通過兩臺機車監測溫度顯示，安裝使用通風機后，RC電路的電阻表面溫度顯著降低，溫度在100～120℃，極大地改善了工作環境和條件，保證了機車的安全運行。

主電路原理圖，如圖1所示。

圖1 主電路原理圖

輔助電路原理圖（如圖2）。

圖2 輔助電路原理圖

此次改造解決的技術關鍵問題主要是更換波紋電阻器，增大電阻間的間距，表面涂有專用涂料，提高散熱傳導特性、使電阻增加表面熱量輻射、提高瞬間大電流抗沖擊能力等；增加散熱風機箱，增強電阻散熱功能；散熱風機箱內采用獨立的由單片機控制的穩壓電源。使用雙重電路保護；整體結構的設計使之合理，方便維護。

4 結語

試裝的兩臺SS8型機車，經過9個月的運行考核，改造過的主變壓器阻容柜牽引繞組新型過電壓保護裝置具有性能穩定、故障率低、加裝改造方便等優點，沒有發生機破、臨修。有效地解決了SS8型電力機車在和交流傳動機車、動車混跑時造成的牽引繞組過電壓吸收電阻、電容慣性燒損的問題，節約了機車維修成本，防止因過電壓吸收電阻電容燒損造成的機車火災隱患，確保了機車的正常運行。該裝置值得在SS8型電力機車上推廣使用。