动车组高压系统的检修方法及优化措施

于佳良 焦松 延俊磊

摘 要：高压系统设备是动车组运行中的重点设备，也是重点检修对象。本文首先介绍动车组高压系统组成部件，然后分析运行中因自身原因和天气原因导致动车组产生的检修问题及提出优化措施。

关键词：动车组;高压系统;检修;优化

铁路是我国的基础建设项目，是国民经济的动脉。动车组是我国铁路运输的主力军，确保动车组安全稳定的运行是确保国家经济稳定发展的重要命脉。以下将简单介绍动车组高压系统的检修方法，并提出相应的优化建议。

一、动车组高压系统组成部件

动车组高压系统的核心设计是基于25kV的供电高压。动车组分为8辆编组，一般有两个高压单元，高压系统的主要部件有受电弓、避雷器、电压互感器、主断路器、接地开关、电流互感器、高压隔离开关等，此外还具备一套变压器的监护与保护系统，通常，动车组都是由TCMS网络系统控制。高压系统核心部件分布于车顶及车下，其中车顶分布有受电弓、支撑绝缘子、高压电缆等部件，车下设备主要集成在高压设备箱内，包括避雷器、电压互感器、主断路器、接地开关、电流互感器、高压隔离开关等。各部件简单介绍如下：

1、受电弓：动车组目前大多采用单臂受电弓，弓头为单碳滑板受电，其中受电弓安装在车顶，控制器和气动控制阀板则分布在车内，通过MVB总线与终端单元进行通信。

2、避雷器：避雷器由于安装位置的不同而具有不同的功能。安装在受电弓后面的避雷器用来保护列车电气系统避免过压，如闪电过压，安装在变压器前段的避雷器用于吸收主断路器开关过程中产生的操作过电压。

3、电压互感器：电压互感器安装在受电弓和主断路器之间，它的作用是将检测到的接触网电压发送至网络控制系统及牵引變流器，以便系统随时监测与保护。

4、主断路器：主断路器是高压系统中十分重要的部件，起到关键保护的作用。主断路器由弹簧式压缩空气作动器和真空电弧放电室组成，目前主流主断路器为单极真空主断路器，两个电磁阀线圈用于供电，对进风口进入的空气进行压缩，通过气缸推动空气作动器关闭，主触点闭合，同时锁死开启弹簧。技术要求如下表所示：

5、接地开关：接地开关安装在主断路器两边，确保在列车停车检修过程中安全接地。接地开关带有接地联锁钥匙，只有按高压接地规程操作才能使接地开关接地。

6、电流互感器：主要分为安装在高压干线上的电流互感器和安装在变压器上的电流互感器，其共同作用均为检测信号并发送至列车网络控制系统。

7、车下高压设备箱内隔离开关：高压隔离开关主要用于车顶高压系统出现故障时，隔离故障单元。正常状态下隔离开关处于闭合状态，当发生故障时，隔离开关中压缩空气阀门压缩空气，使开关断开。

二、高压系统设备检修及优化

1、雾霾天气下受电弓绝缘子的检修与优化

雾霾天气下由于受电弓绝缘子受到PM2.5颗粒物的污染，可能会造成动车组高压污闪故障告警。自2013年以来，华北地区的雾霾天气尤为严重，尤其是石家庄、郑州、保定、邯郸等地。PM2.5是一种在空气动力学中当量直径小于2.5微米的颗粒物，可以长时间悬浮在空气中，由于还具有酸性特性，当这种污染物覆盖于动车组受电弓绝缘子螺栓上时，对配件还具有腐蚀性。

由于问题产生原因是细微颗粒附着在绝缘子表面导致绝缘特性下降，因此优化解决方案主要从更换配件、及时清洗两方面入手。建议提高动车组高压系统受电弓绝缘子高度，以达到增强绝缘子绝缘性能的目的，另外制定科学合理高效的检修排班表，当车组入库检修时，增加人力对动车组高压系统设备进行清洗，确保列车安全运行，杜绝高压闪污问题发生。

2、避雷器的检修

在四、五级修中，首先对避雷器表面进行灰尘清洗，其次对两边的绝缘子进行绝缘性能测试，确保绝缘性能在1000MΩ以上，同时还需要定期对绝缘子进行漏电试验、密封试验等。

（1）漏电流试验：在避雷器两端施加42kV持续电压，查看通过避雷器上的阻性电流分量是否超过2.2mA。

（2）动作开始电压试验：避雷器两端施加直流电压（直流电压的脉动不大于±1.5%），待流过避雷器的电流等于1mA时读取电压值，其值应不小于50kV。

（3）密封试验（即耐劣化试验）。将避雷器置于82℃的水中1小时，1小时后取出，再放入2℃的水中1小时，观察避雷器有无漏气现象;循环4次，每个循环之间间隔1小时，避雷器在规定时间内应无连续性气泡产生。之后将完成密封试验的避雷器取出放凉至室温，进行电气性能判定[1]。

优化：考虑到避雷器在动车组运营中受到雷击的概率较低，后期对避雷器的检修进行了优化。结合四级修仅对其表面清洁，螺栓有无松动;使用DC1000V兆欧表测量避雷器两端子间绝缘电阻不小于25MΩ即可。结合五级修对避雷器仅进行漏电流、动作开始电压及密封试验即可。将所有检修项目分成两个检修时间段分别进行，避免了重复作业，同时也保证了设备的正常使用。

3、电压互感器的检修与优化

根据动车组的实际运行环境以及技术特点，参照电压互感器用户手册的检修规程来对电压互感器进行例行检修，主要检修内容包括以下几个方面：

（1）清洁电压互感器表面，并进行状态检查;

（2）对一次和二次侧端电气连接状态进行检查;

（3）对电压互感器绝缘子裙部及各裙部之间进行状态检查;

（4）对电压互感器二次侧电阻值进行测量;

（5）对电压互感器的实际映射进行试验。

关于电压互感器的优化，可以在现有检测项点中增加电压互感器励磁特性、误差测量、工频耐压以及局部放电等检查，可提早发现绝缘薄弱击穿点或匝间短路现象。

4、主断路器的检修

（1）检查主断路器各零部件是否出现损伤、变形情况;

（2）检查配线是否有老化现象;

（3）检查绝缘支撑瓷管内是否存在积水，若存在，则用柔软的干布擦拭干净，并对进水路径进行检查、修复。

优化：后期考虑到主断路器通断频率较高，对主断路器检修进行了增加更具体的试验要求，

1）气密性试验：通大于700kPa气源，主断路器闭合时，保压10min，气压下降不超过10%。

2）动作试验：检修后进行开关动作试验，见表6-2（见附件），开关动作顺畅。

3）在DC100V电压、700kPa气压下检测分闸时间不大于60ms，合闸时间不大于100ms。

4）绝缘电阻检测：用DC2500V兆欧表测量主断路器主回路对地和极间的絕缘电阻不低于200MΩ;用DC500V兆欧表测量电气控制电路对地的绝缘电阻不低于20MΩ。

5、接地开关的检修与优化

对动车组接地开关进行检修的方法主要通过两个方面：第一，对接触网带电情况下误操作司机室接地保护和按钮进行检修，发现受电弓在升弓状态下，接触网没有断电，是否造成很大的接地电流，是否造成变电所保护跳闸，接触网是否出现严重烧断的现象。第二，对保护接地开关没有断开直接操作隔离开关，在没有降下受电弓、断开接地开关EGS的情况下，是否形成巨大的放电电流进行检修。

检修：当达到四级修后对接地开关更新拆卸过的紧固件和橡胶件，检查箱体内部无异物、无进水。当达到五级修时对接地开关性能检查，闸刀闭合时的接触压力为（80±8）N。

优化：考虑到受电弓在升弓状态下，接触网没有断电，会造成很大的接地电流，接地开关能否正常工作，对动车组其他设备的保护有关键性作用。因此对接地开关的检修进行了详细的优化。

当四级修时，检查箱体防水胶状态，缝隙、裂缝无贯穿时进行修补，有贯穿时开盖检查。闸刀闭合时接触压力：SH2052C、CSH2010型为（80±8）N，37KS型为（82±8）N。当五级修时，接地保护开关箱体重新喷漆，接地保护开关刀夹、连接器、箱内驱动机构弹簧、各橡胶密封垫、线性轴承、辅助触点更新。气缸内活塞、轴销等活动部位进行润滑，活塞环更新，对接地开关气缸关键配合尺寸进行测量合格。

6、电流互感器的检修与优化

对于动车组电流互感器的检修主要通过三个方面进行：

（1）检修电流互感器的接线盒密封性;

（2）检修电流互感器铁芯质量问题;

（3）检修电流互感器磁芯端面腐蚀情况。

考虑到动车组的长期运营环境，具体的优化措施为：

（1）严格控制供应商的产品质量。

（2）针对电流互感器接线盒密封性进行优化。要求电流互感器生产商对该产品的设计进行优化，提高IP等级，改进安装方案，对接线盒进行全方位打胶密封，防止进入水汽等腐蚀接线端子，影响互感器的检测性能。

（3）提高电流互感器磁芯端面的硅胶密封工艺。用硅胶密封互感器两半之间的空间，将硅胶涂打在电流互感器的下半部上，并在互感器端面外圈连续涂胶一周，确保磁芯与外界隔离。

7、高压隔离开关的检修与优化

针对动车组车顶的高压隔离开关，主要有以下几种检修方法：

（1）对高压隔离开关的自然积污特性及污秽成分进行检修分析;

（2）在积污条件下对高压隔离开关的闪络机理及抑制措施进行检修分析;

（3）对强风沙环境下车顶高压隔离开关的闪络特性进行分析;

（4）对高压隔离开关绝缘状态表征参量及在线监测技术进行研究;

（5）对适用于动车组高压隔离开关的标准老化试验方法及老化试验平台进行研究。

对高压隔离开关的检修优化，可以建立能够模拟车顶隔离真实运行工况的多因素共同作用老化平台，探究适用于车顶隔离的标准老化试验方法。另一方面，在原铁道部印发的动车组检修规程中，根据车顶隔离的检修更换标准进行外观检查，以求形成检修导则与试验标准。

检修：前期对高压隔离开关的检修要求较为简单，四、五级修仅仅对其外观状态进行检查，并更换浪涌吸收器、电磁阀及闸刀附件。

优化：结合高压隔离开关安装环境，隔离若出现闪络会造成动车出现停运事故等重要影响，对高压隔离开关的检修进行了优化。结合四级修：检查闸刀与刀夹接触性能良好。闸刀打开时，检查两簧片间距及闸刀接触部位厚度满足要求。发现闸刀电蚀，对电蚀凸点打磨处理;闸刀电蚀凹坑限度：电蚀凹点深度不大于1mm，且面积不大于240mm2，超限时更新。

结合五级修，对高压隔离开关的闸刀重新镀银，变形严重时更换，闸刀附件除锈并修复。对浪涌吸收器四级修时进行电阻测量。接触电阻、线圈电阻测量及耐压、气密性、动作稳定性、动作电压试验合格。结语：

本文主要针对雾霾天下高压系统的检修以及避雷器、箱体的检修提出了现存几点问题及优化措施，希望能通过提高对数据的分析处理、设计及检修方案的不断优化等手段达到动车组安全可靠运行的目的。

参考文献：

[1]秦文照，马志涛. 浅析CRH2型动车组高压设备箱的检修[J]. 铁道车辆，2012，50（07）：41-42+6.

[2]叶晓生. SS3B型电力机车真空断路器常见故障及处理[J]. 机车电传动，2011 （5）：11-16.

[3]郭晨曦.电力机车/动车组高压绝缘设计问题探讨[J].铁道机车车辆， 2010，30（2）：23-32.

[4]赵晓明，张庆华，马臣琦.天气因素对动车组运行影响分析[J].机车电传动，2011（1）.

[5]蒋春林，史凤玲.对电力机车车顶绝缘闪络的分析[J].机车电传动，2003 （6）.