SS7型機車電空接觸器故障分析與檢修流程

白文濤 王雪琦 陳文軒 萬里榮 韋勇兵

摘 要：SS7型電力機車作為客貨兩用機車，依然在鐵路干線上發(fā)揮著不可替代的作用，但是由于該車型生產時間過早，該機型屬于老機型，在南寧機務段調研過程中發(fā)現，檢修人員普遍對SS7型電力機車的電器故障率有著很深的印象，特別是在牽引電動機主電路中的TCK7和TCK7F電空接觸器。本文從電空接觸器的結構和工作原理出發(fā)，分析電空接觸器在工作中的故障形式和本質機理，并且對檢修崗位工作人員碰到的經典故障案例進行整理分析，同時對電空接觸器的檢修流程進行精心設計和詳細說明，以此能夠提高檢修效率，降低機務段檢修崗工作人員的工作強度，同時也降低了檢修后電空接觸器再次出現故障的概率，提高行車安全和行車效率，最后希望能為其他同行在進行接觸器檢修工作時提供寶貴參考。

關鍵詞：SS7 電空接觸器 故障分析 檢修流程

Abstract：SS7 electric locomotive as a passenger and freight locomotive， still plays an irreplaceable role in the railway trunk line. But due to the premature production time of the model， the model belongs to the old model. In the Nanning locomotive section investigation process， it was found that the maintenance personnel generally have a deep impression of the electrical failure rate of the SS7 electric locomotive， especially the TCK7 and TCK7F electro-air contactors in the main circuit of the traction motor. Starting from the structure and working principle of the electric air contactor， this paper analyzes the fault form and essential mechanism of the electric air contactor in the work， and sorts out and analyzes the classic fault cases encountered by the maintenance staff， and at the same time carefully designs and details the maintenance process of the electric air contactor， so as to improve the maintenance efficiency， reduce the work intensity of the maintenance post staff of the engine section， and also reduce the probability of the electric air contactor failing again after maintenance， and improve driving safety and driving efficiency. Finally， the study hopes to provide valuable reference for other colleagues when carrying out contactor maintenance work.

Key words：SS7， electro-air contactor， fault analysis， maintenance process

1 引言

電力機車中，電空接觸器應用在牽引電動機的主電路上，專門用于啟動和關閉牽引電動機。并且由于主電路中的電流值非常大，極易發(fā)生過熱燒損，使得動靜觸頭或者線圈失效；同時每次機車停留都需要斷開和閉合電空接觸器，因此相比較其他接觸器，電空接觸器動作次數高，因此也容易發(fā)生機械故障。電空接觸器一旦發(fā)生故障會增加機車火災的概率，給行車安全和效率帶來很大的影響。所以弄清楚電空接觸器故障形式，設計檢修流程就顯得尤為重要。

2 電空接觸器結構和工作原理

2.1 結構

電空接觸器是氣壓傳動式，它由傳動模塊、觸頭模塊及滅弧模塊三個組成。該接觸器使用絕緣體固定，用兩塊側板行成一個滅弧罩。傳動模塊主要包括傳動風缸、電空閥、絕緣體等組成；觸頭模塊有主副和鎖定觸頭；滅弧模塊包括滅弧罩、線圈和鐵心。

2.2 工作原理

3 典型故障分析

3.1 故障概況

車型車號：SS7-0074；機車中修時間：2021年4月25日；故障時間11月8日。

具體情況：發(fā)現該車在經過南寧機務段中修后，因制動方面質量問題被機務部召回南寧機務段本部進行全面提質整修，經探傷發(fā)現SS7-0074機車KM6動觸頭垂直面拐角連接處有裂紋，該問題可能導致機車運行中觸頭斷裂，因接觸電阻增大，大電流引起機車火災，有機車火災故障事故隱患。所以，對該車更換全部探傷不合格的4個動觸頭。

3.2 接觸器觸頭裂紋分析

3.2.1 內在原因

（1）自身質量存在問題。動靜高壓觸頭的生產材質都為鋅合金材質，該材質導電性能雖然好，但強度還是不夠硬。

（2）TCK7F接觸器構造缺陷。每次閉合動作時，兩個觸頭都約以0.01-0.1的時間和120-180N的壓力瞬間強烈撞擊（閉合），給動靜觸頭造成很大的傷害。

3.2.2 外在原因

（1）經調查，同類型SS7機車該接觸器在機車不僅啟動行走前要閉合，換端操縱時也要涉及到閉合，由此可見，只要SS型機車在線路上運用，每個接觸器每天大至也要動作6-12次，接觸器動靜觸頭如此頻繁的連續(xù)撞擊，觸頭材質本身會造成疲勞，強度降低，從而造成裂紋，甚至崩斷。

（2）通過接觸器動靜觸頭電壓與電流過大，導致每次斷開瞬間都有電弧產生。機車6個接觸器每個都要承受相對應的牽引電機電壓與電流通過，當925V的額定電壓在動靜觸頭斷開的瞬間，電弧不僅將觸頭的接觸面燒傷，而且高溫產生的熱量也會改變動靜觸頭材質的內部金相組織從而變得更脆，這也將進一步加快觸頭的使用壽命。ZD111型SS7牽引電機的基本技術參數詳見表1。

（3）中修期修程時間長，維修維護時間間隔久。按機務部扣車計劃，一臺SS7機車大約在2年到2.5年時間做一次中修，而在此期間的小、輔修程不對該接觸器做下車分解檢修。未能及時發(fā)現問題和安全隱患。

3.2.3 環(huán)境原因

（1）SS7機車使用環(huán)境條件比較惡劣。尤其是在炎熱的夏天烈日暴曬，機械間內部持續(xù)高達52度高溫，進一步加快機車內部所有的電器設備的老化程度。

（2）由于車體通風濾網老化，在機車運行當中，機械間內部金屬粉塵顆粒增多，大量附在接觸器動靜觸頭接觸面上，使得閉合或者斷開時電阻進一步增大，導致產生更大的電弧。

4 電空接觸器檢修流程設計

根據電空接觸器的基本技術參數及要求（詳見表2）設計一套檢修流程，該檢修流程設計適用SS3和SS7型電力機車，需要用到的工具有電器鉗工常用工具、工頻耐壓試驗臺；作業(yè)流程如圖2。

4.1 清掃、解體

作業(yè)內容：

（1）拆解滅弧罩，去除滅弧罩且進行吹掃。取下電空閥各線路和連接結構。

（2）解開動靜觸頭，用0.2～0.3MPa高壓氣體清除灰塵，且用汽油打濕抹布，進行擦拭。

（3）解開聯(lián)鎖接觸元件，且用特定液體清洗，見圖3。

4.2 檢修

（1）用砂布打磨滅弧罩燒痕，用環(huán)氧樹脂粘補破損處。

（2）解開線圈，觀看鐵芯絕緣體保證無過熱、裂紋等現象。觀察線圈安裝是否正確，觀察滅弧罩是否清理完成，且無過熱燒損、裂紋，查看線圈匝間距離，保證>0.5mm即可。

（3）清理觸頭表面及滅弧角上的瘤子，銼修并打磨表面被電弧燒傷的主觸頭，觀察主觸頭，測量其厚度，保證>1.5mm即可。

（4）觀察接線，無過熱燒損，接線面積損傷小于10%，否則必須更換。

（5）觀察觸頭彈簧無變形、裂紋等故障，否則必須更換。

（6）探傷檢查動觸頭座。

（7）檢查輔助聯(lián)鎖動、靜觸頭安裝應牢固正確。更換燒損、過熱、掉落的輔助聯(lián)鎖。

（8）解體傳動風缸，檢查風缸應光滑、無拉傷，鞲鞴無裂損、變形及拉傷。

（9）更新風缸皮碗，檢查活塞桿不許有裂損、老化、變形。

（10）檢查風缸反力彈簧不許有疲勞及斷裂現象，圈距均勻，否則應更新。

（11）外觀檢查絕緣桿，不許有過熱、老化、燒損等現象。用砂布打磨絕緣桿燒痕處至本色后，再涂一層絕緣漆，燒損嚴重、表面龜裂者應更換。

（12）檢查各部螺栓，開口銷、平墊應齊全。

（13）檢查側板無過熱及碳化現象，輕微燒痕者可用0#砂布打磨后涂絕緣漆。

4.3 組裝

（1）組裝傳動氣缸：將氣缸彈簧套在活塞桿上，在皮碗外表面涂潤滑脂后裝入氣缸；穿好活塞連桿與絕緣拉桿連接的穿銷及開口銷，向氣缸內注入足量的機油，裝上電空閥及風管，手動10～20次，檢查氣缸各部不許有泄漏；用直尺測量活塞行程。

（2）組裝動靜觸頭：裝上動、靜觸頭及滅弧角，靜觸頭組裝后應貼靠上端，檢查與安裝座下方伸出距離為3～4mm，并應保證讓齒面嚙合良好。手動開閉10～20次，用直尺測量檢查接觸偏差、接觸線長，應符合觸頭間接觸偏差≯1mm，動、靜觸頭接觸線TCK7、TCK7B、TCK7C型≮25mm，TCK7F型≮31mm。在額定工作風壓下測量開距、超程及接觸壓力應符合工藝要求。

（3）組裝輔助聯(lián)鎖及聯(lián)鎖板：涂適量潤滑脂在滾輪及活動關節(jié)部，安裝牢固輔助聯(lián)鎖及聯(lián)鎖板。

（4）組裝滅弧罩：涂適量機油在活動關節(jié)部位，裝上滅弧罩，檢查觸頭與滅弧罩兩側間隙應均勻；手拉滅弧罩掛鉤，使彈簧壓死，檢查并調節(jié)其行程適當，檢查滅弧角不得與滅弧罩相碰。

4.4 試驗（耐壓試驗時要在封閉區(qū)域內進行，保持安全距離，注意人身安全）

（1）測量絕緣電阻：用2500V兆歐表測量高壓部分及低壓部分，其對地絕緣分別不小于10MΩ和5MΩ。

（2）動作性能及氣密性檢查試驗：在77～121V直流電壓、0.375～0.650MPa工作風壓下，接觸器斷開、閉合動作靈活，狀態(tài)良好，觸頭開閉自如、不許有卡滯。檢查氣缸及風管路、電空閥不得有泄漏（用皂液檢查，皂泡5s不破滅）。

（3）用萬用表檢查主觸頭和聯(lián)鎖觸頭接觸電阻，應不大于0.5Ω。用直尺測量聯(lián)鎖觸頭的開距≮2.5mm。

（4）耐壓試驗：工頻4.6KV，1分鐘無閃絡擊穿。

4.5 填寫記錄（要求：記錄填寫規(guī)范，無涂改痕跡）

（1）按規(guī)定要求填寫好檢修記錄和合格證。（2）收拾好工具、配件，按規(guī)定要求分類擺放整齊。（3）清潔工作臺面，試驗臺、場地應整潔有序。

5 結語

電空接觸器的檢修和維護人員一定要定期且多次的進行接觸器的技術狀態(tài)確認，發(fā)現問題及時的進行判斷分析，找出故障原因，并進行及時處理，若故障原因存在普遍性，應根據原因，做出接觸器的性能優(yōu)化、使用環(huán)境環(huán)化或者控制邏輯的優(yōu)化，減少檢修人員的工作強度，提高檢修效率，從根本上解決故障發(fā)生，從而最大程度的減小了行車過程中故障發(fā)生率，提高機車可靠性、經濟性和安全性。

注：2021年度廣西高校中青年教師，自然科學課題，項目編號：2021KY1399。

參考文獻：

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