范榮華

摘 要：隨著朔黃鐵路神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車陸續(xù)上線，產(chǎn)生了大量高次諧波，給同交路運(yùn)輸?shù)腟S4改型直流電力機(jī)車帶來重大影響，造成過電壓吸收電路中的電阻大面積燒損，分析電阻燒損的原因，并提出有效的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：SS4改電力機(jī)車；過電壓吸收電路；電阻；電容；高次諧波；燒損；分析；改進(jìn)

引言

朔黃鐵路全長(zhǎng)592公里，橫跨山西、河北兩省，穿越呂梁、太行兩大山區(qū)，具有線路坡道大、曲線半徑小、隧道橋梁多的特點(diǎn)，鐵路運(yùn)輸處有11臺(tái)SS4改型電力機(jī)車在朔黃鐵路從事煤炭運(yùn)輸。自2013年初朔黃鐵路首批8臺(tái)神華號(hào)交流機(jī)車開始上線運(yùn)營(yíng)起，SS4改直流電力機(jī)車開始零星發(fā)生電阻接線燒斷、電阻變色現(xiàn)象，到2013年6月底，第二批神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車（共計(jì)52臺(tái)）投入運(yùn)用后，開始發(fā)生大面積發(fā)生電阻燒斷、電容擊穿故障，甚至引發(fā)功補(bǔ)柜著火，交流機(jī)車產(chǎn)生高次諧波的危害突顯出來了。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，僅2013年就更換電阻78個(gè)、電壓傳感器12個(gè)、電流互感器4個(gè)、同步變壓器16個(gè)，燒斷電阻接線34次，功補(bǔ)柜著火1次，共造成機(jī)車臨碎修184臺(tái)次，大幅度增加了行修作業(yè)人員和機(jī)車乘務(wù)員的工作量，嚴(yán)重影響了列車運(yùn)行安全，干擾了正常運(yùn)輸生產(chǎn)秩序，同時(shí)很大程度上提高了單位機(jī)車維護(hù)保養(yǎng)成本。

為此，朔黃鐵路運(yùn)輸處技術(shù)教育部開始對(duì)過電壓吸收電路燒損的原因進(jìn)行調(diào)查、分析，并提出了相應(yīng)的改造方案，以便從根本上解決交流機(jī)車產(chǎn)生的高次諧波對(duì)直流機(jī)車的危害。

1 過電壓吸收電路燒損原因分析

1.1 過電壓吸收電路工作原理

SS4改電力機(jī)車主電路為單相半控橋式整流電路，在變壓器牽引繞組X1-a1、X2-a2、X3-a3、X4-a4側(cè)分別并聯(lián)一組過電壓吸收回路（由73R與71C、74R與72C、83R與81C、84R與82C組成），利用電容兩端電壓不能突變的特性，有效的抑制操作過電壓和整流換向過電壓。

操作過電壓是當(dāng)主斷路器閉合、斷開時(shí)，產(chǎn)生的突變電流使回路電感上產(chǎn)生大電壓，這一電壓與輸入工頻電壓疊加產(chǎn)生過電壓，其特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短。整流換向過電壓是由于晶閘管的開閉使回路電感上產(chǎn)生大電壓，與輸入工頻電壓疊加產(chǎn)生過電壓，其特點(diǎn)是變化幅值大并且頻繁產(chǎn)生。由此可見，過電壓吸收電路在機(jī)車牽引電路中的地位非常重要，如果該電路發(fā)生問題，將嚴(yán)重危及列車運(yùn)行安全。

1.2 過電壓吸收電路參數(shù)分析

對(duì)SS4改直流電力機(jī)車原過電壓吸收電路中的電阻、電容參數(shù)按照無高次諧波（交流機(jī)車上線前）和產(chǎn)生高次諧波（交流機(jī)車上線后）分別進(jìn)行分析，并進(jìn)行對(duì)比。

1.2.1 在無交流機(jī)車時(shí)

SS4改電力機(jī)車原過電壓吸收電路采用兩個(gè)阻值為6.2Ω、額定功率為600W的電阻并聯(lián)（相當(dāng)于一個(gè)電阻3.1Ω、1200W），電容為18μF。

在接觸網(wǎng)為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)壓25KV時(shí)，牽引變壓器次邊繞組上的電壓U為695V，進(jìn)行如下計(jì)算：

容抗Z=■=■=176.929Ω

過電壓吸收電路阻值R'=■=176.956Ω

電流I=■=5.6A

電阻功率P=I2*R=97.2W

經(jīng)過計(jì)算，正常情況下電阻功率為97.2W，盡管SS4改機(jī)車出廠設(shè)計(jì)有缺陷，導(dǎo)致過電壓吸收電阻安裝位置通風(fēng)狀態(tài)不良，電阻產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)，但電阻額定功率為1200W，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過97.2W，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，在交流機(jī)車投入運(yùn)用以前，直流機(jī)車的過電壓吸收電路是可以滿足機(jī)車運(yùn)行安全需要的。

1.2.2 有交流機(jī)車時(shí)

在黃驊港編組站，對(duì)直流機(jī)車高壓互感器次邊電網(wǎng)波形進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在同一區(qū)段，若只有直流機(jī)車時(shí)，電網(wǎng)為標(biāo)準(zhǔn)波形；當(dāng)有一臺(tái)交流機(jī)車通過時(shí)，電網(wǎng)波形出現(xiàn)輕微畸變；當(dāng)有兩臺(tái)交流機(jī)車同時(shí)通過時(shí)，電網(wǎng)波形畸變加??；當(dāng)前后左右均有交流機(jī)車運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，由此可見，在同一區(qū)段內(nèi)，交流機(jī)車越多，產(chǎn)生的諧波越復(fù)雜，高次諧波越多。

由于機(jī)車運(yùn)行過程中，同一區(qū)段有多少臺(tái)交流機(jī)車無法確定，造成接觸網(wǎng)內(nèi)的高次諧波極其復(fù)雜，無法真實(shí)的、詳細(xì)的進(jìn)行計(jì)算?？梢约俣硶r(shí)刻在接觸網(wǎng)中只存在一種頻率高次諧波，其頻率值在10次（基波為50HZ，10次為500HZ）到50次（2000HZ）之間，查閱相關(guān)技術(shù)資料，高次諧波約占諧波總量的10%-20%，取15%進(jìn)行討論。

當(dāng)為10次諧波時(shí)，經(jīng)計(jì)算，容抗Z=17.693Ω；過電壓吸收電路阻值R=17.963Ω，電流I=54.72A，按10次諧波占諧波總量的15%計(jì)算，I=54.72*15%+5.6*85%=12.968A，通過單個(gè)電阻電流為I/2=6.484A，產(chǎn)生的功率P=521.32W，同理就算出10次諧波到50次諧波區(qū)間內(nèi)的電流、功率值，并制定如表1：

表1

通過表1可以看出，隨著諧波頻次的升高，回路中的電流增加，電阻消耗的功率也不斷加大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了額定功率1200W（2個(gè)600W電阻并聯(lián)）。原車電阻結(jié)構(gòu)為電阻絲纏繞在陶瓷上，外部為鋁殼結(jié)構(gòu)，中間用石英砂填充，隨著高次諧波的增加，電阻絲的溫度可以達(dá)到1000℃以上，而鋁殼的熔點(diǎn)為660℃，電阻絲的熱量通過石英砂（熔點(diǎn)1700℃左右）不斷傳遞到鋁殼上，因此會(huì)引發(fā)電阻變色、燒斷故障的發(fā)生。

2 改進(jìn)措施

從上文分析可以看出，交流機(jī)車產(chǎn)生的高次諧波對(duì)直流機(jī)車的過電壓吸收電路造成重大影響，會(huì)導(dǎo)致電阻鋁殼變色、熔化，產(chǎn)生的鋁熔渣可能將下方的功補(bǔ)柜內(nèi)的線路、設(shè)備燒損；電阻發(fā)熱產(chǎn)生的高溫?zé)o法及時(shí)散發(fā)出去，可能將電阻接線引燃，這些都嚴(yán)重危及了行車安全。下面，將從原理圖、電阻、隔熱、電阻連接線、線路保護(hù)五個(gè)方面對(duì)過電壓吸收電路進(jìn)行改進(jìn)。

2.1 改進(jìn)原理圖

圖1 改進(jìn)后的過電壓吸收電路原理圖endprint

同原過電壓吸收電路相比，將原來2個(gè)6.2Ω/600W的鋁制電阻更換為3個(gè)9.3Ω/3000W的特制線繞電阻，減少了通過每個(gè)電阻的電流，提高了電阻可以消耗的功率，而且沒有改變總電路中電阻阻值特性（改造前后電阻阻值均為3.1Ω）。在電路中增加一個(gè)快速熔斷器（F1、F2、F3、F4），一旦發(fā)生電容擊穿、回路中電流突然增大等異常情況時(shí)，可以在短時(shí)間能將電路斷開，保護(hù)電阻和電路，防止故障擴(kuò)大。

2.2 用新型的線繞電阻代替原鋁殼電阻

新型的線繞電阻表面噴涂一種專用散熱涂料，能夠增加電阻表面熱量25%以上輻射；加長(zhǎng)了電阻的長(zhǎng)度，增加了散熱面積；增加了電阻的數(shù)量，分擔(dān)了熱量；新電阻能夠承受600℃以上的高溫，具有良好的耐熱性能。在環(huán)境溫度為17℃時(shí)，對(duì)新型線繞電阻通過電流能力檢測(cè)試驗(yàn)情況如表2：

表2

通過高次諧波計(jì)算可以看出，當(dāng)為50次諧波時(shí)，電路中總電流為36.128A，被3個(gè)9.3Ω/3000W的電阻分流后，通過每個(gè)電阻的電流為12.042A，根據(jù)新型電阻通過能力檢測(cè)試驗(yàn)情況，此時(shí)電阻溫度應(yīng)為334℃左右，考慮環(huán)境溫度、機(jī)車內(nèi)密閉空間的影響，電阻表面溫度能控制在400℃左右，而電阻最高能承受600℃以上的高溫，因此新型電阻可以滿足工作要求。

由于新型的線繞電阻本身的特性，即使電阻燒斷，電阻表面的電阻絲會(huì)像彈簧一樣自動(dòng)收縮，不會(huì)對(duì)機(jī)車的其他線路、設(shè)備造成影響。

2.3 采取隔熱、絕緣措施

隨著運(yùn)營(yíng)的神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車不斷增加，直流機(jī)車的過電壓吸收電路不可避免的要吸收很多過電壓，吸收的過電壓要在電阻上以熱能的方式消耗，造成電阻發(fā)熱。為了防止電阻在吸收諧波時(shí)產(chǎn)生的熱輻射，對(duì)周邊電子設(shè)備和線路產(chǎn)生影響，在電阻安裝支架的底部、側(cè)面安裝隔熱板，隔熱板的主要成分為耐熱、隔熱、不易燃燒的石棉，通過加裝隔熱板將功補(bǔ)柜內(nèi)的溫度控制在允許范圍內(nèi)。

將電阻安裝在支架的10mm環(huán)氧樹脂絕緣板上，提高了電阻的電氣絕緣性能，防止電阻燒斷后，造成接地、短路故障的發(fā)生。

2.4 提高電阻連接線性能

將電阻連接線由原來的2.5mm2/1000V更換為4mm2/3000V的機(jī)車專用線，增大電流的通過容量；將電阻連接線的線鼻子由8mm2更換為16mm2，增大與變壓器銅排X1、X2、X3、X4的接觸面；重新設(shè)置電阻接線的走線通道，將走線通道設(shè)置在隔熱板下方，即可以避免電阻接線受電阻高溫的影響，又可以避免功補(bǔ)柜內(nèi)接線互相影響；在接線頭處安裝耐高溫套管，以避免電阻接線頭部受電阻高溫?zé)崃枯椛涞挠绊憽?/p>

2.5 在過電壓吸收電路中加裝快速熔斷器

當(dāng)多臺(tái)交流機(jī)車同時(shí)接近直流機(jī)車時(shí)，大量高次諧波同時(shí)進(jìn)入接觸網(wǎng)，造成過電壓瞬間增大，可能將電容擊穿，此時(shí)變壓器次邊電壓695V全部作用在電阻兩端，通過電阻的電流將達(dá)到300A以上，電阻的溫度必將在短時(shí)間能達(dá)到極致，具有重大火災(zāi)安全隱患。

在過電壓吸收電路中加裝一個(gè)快速熔斷器，它的動(dòng)作參數(shù)為最大電流36A，最大電壓1000V，當(dāng)發(fā)生電容擊穿短路故障時(shí)，過電壓吸收電路中的電流瞬間達(dá)到300A時(shí)，熔斷器可以快速熔斷，將電路斷開，防止電阻長(zhǎng)時(shí)間通過大電流，發(fā)生火災(zāi)事故。

3 對(duì)改進(jìn)措施的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)

朔黃鐵路的神池南站、肅寧北站、黃驊港站三大編組站內(nèi)，每天均有大量神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車到達(dá)、轉(zhuǎn)線、編組、發(fā)車，產(chǎn)生的諧波最為復(fù)雜，運(yùn)行條件最為惡劣，改造后的SS4改1175機(jī)車在該三大編組站運(yùn)行情況，最能反映出改進(jìn)措施的效果。

安排專人在三大編組站，對(duì)改造后的機(jī)車運(yùn)行情況進(jìn)行觀察和測(cè)量，具體檢測(cè)情況如表3：

表3

經(jīng)過半個(gè)月的跟車檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，電阻表面最高溫度為365℃，在電阻允許最高溫度范圍內(nèi)；電阻表面溫度達(dá)到300℃的概率為31.3%，發(fā)生的頻率不是太高；快速熔斷器紅色保護(hù)按鈕未跳出，說明電路中的電容未發(fā)生擊穿故障；環(huán)氧樹脂絕緣板、石棉隔熱板未發(fā)生變色等異常情況，說明改進(jìn)裝置內(nèi)部溫度不是太高，在允許范圍內(nèi)；電阻接線接頭、線路未發(fā)生老化、燒焦故障，說明隔熱效果明顯、新?lián)Q電阻接線滿足使用要求。因此，此次改進(jìn)措施是有效的，可以在其他SS4改電力機(jī)車進(jìn)行推廣使用。

4 結(jié)束語

隨著朔黃鐵路擴(kuò)能改造工程的不斷推進(jìn)，運(yùn)量逐年進(jìn)行攀升，神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車將不斷增加，必將產(chǎn)生更多的高次諧波，使諧波問題更加復(fù)雜。在當(dāng)前交流機(jī)車高次諧波無法消除的情況下，只有對(duì)直流電力機(jī)車的過電壓吸收電路進(jìn)行有效改進(jìn)，才能抵御高次諧波對(duì)直流機(jī)車的沖擊影響。目前，朔黃鐵路運(yùn)輸處的11臺(tái)SS4改電力機(jī)車中有7臺(tái)進(jìn)行了改造，改造后的機(jī)車未發(fā)生過電壓吸收電路故障情況，從根本上保證了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]王奇鐘.韶山4型電力機(jī)車操縱與保養(yǎng)[M].中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2]楊兆坤.韶山4型電力機(jī)車乘務(wù)員[M].中國(guó)鐵道出版社，2008.

[3]閆永革.機(jī)車乘務(wù)員通用知識(shí)[M].中國(guó)鐵道出版社，2011.endprint

同原過電壓吸收電路相比，將原來2個(gè)6.2Ω/600W的鋁制電阻更換為3個(gè)9.3Ω/3000W的特制線繞電阻，減少了通過每個(gè)電阻的電流，提高了電阻可以消耗的功率，而且沒有改變總電路中電阻阻值特性（改造前后電阻阻值均為3.1Ω）。在電路中增加一個(gè)快速熔斷器（F1、F2、F3、F4），一旦發(fā)生電容擊穿、回路中電流突然增大等異常情況時(shí)，可以在短時(shí)間能將電路斷開，保護(hù)電阻和電路，防止故障擴(kuò)大。

2.2 用新型的線繞電阻代替原鋁殼電阻

新型的線繞電阻表面噴涂一種專用散熱涂料，能夠增加電阻表面熱量25%以上輻射；加長(zhǎng)了電阻的長(zhǎng)度，增加了散熱面積；增加了電阻的數(shù)量，分擔(dān)了熱量；新電阻能夠承受600℃以上的高溫，具有良好的耐熱性能。在環(huán)境溫度為17℃時(shí)，對(duì)新型線繞電阻通過電流能力檢測(cè)試驗(yàn)情況如表2：

表2

通過高次諧波計(jì)算可以看出，當(dāng)為50次諧波時(shí)，電路中總電流為36.128A，被3個(gè)9.3Ω/3000W的電阻分流后，通過每個(gè)電阻的電流為12.042A，根據(jù)新型電阻通過能力檢測(cè)試驗(yàn)情況，此時(shí)電阻溫度應(yīng)為334℃左右，考慮環(huán)境溫度、機(jī)車內(nèi)密閉空間的影響，電阻表面溫度能控制在400℃左右，而電阻最高能承受600℃以上的高溫，因此新型電阻可以滿足工作要求。

由于新型的線繞電阻本身的特性，即使電阻燒斷，電阻表面的電阻絲會(huì)像彈簧一樣自動(dòng)收縮，不會(huì)對(duì)機(jī)車的其他線路、設(shè)備造成影響。

2.3 采取隔熱、絕緣措施

隨著運(yùn)營(yíng)的神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車不斷增加，直流機(jī)車的過電壓吸收電路不可避免的要吸收很多過電壓，吸收的過電壓要在電阻上以熱能的方式消耗，造成電阻發(fā)熱。為了防止電阻在吸收諧波時(shí)產(chǎn)生的熱輻射，對(duì)周邊電子設(shè)備和線路產(chǎn)生影響，在電阻安裝支架的底部、側(cè)面安裝隔熱板，隔熱板的主要成分為耐熱、隔熱、不易燃燒的石棉，通過加裝隔熱板將功補(bǔ)柜內(nèi)的溫度控制在允許范圍內(nèi)。

將電阻安裝在支架的10mm環(huán)氧樹脂絕緣板上，提高了電阻的電氣絕緣性能，防止電阻燒斷后，造成接地、短路故障的發(fā)生。

2.4 提高電阻連接線性能

將電阻連接線由原來的2.5mm2/1000V更換為4mm2/3000V的機(jī)車專用線，增大電流的通過容量；將電阻連接線的線鼻子由8mm2更換為16mm2，增大與變壓器銅排X1、X2、X3、X4的接觸面；重新設(shè)置電阻接線的走線通道，將走線通道設(shè)置在隔熱板下方，即可以避免電阻接線受電阻高溫的影響，又可以避免功補(bǔ)柜內(nèi)接線互相影響；在接線頭處安裝耐高溫套管，以避免電阻接線頭部受電阻高溫?zé)崃枯椛涞挠绊憽?/p>

2.5 在過電壓吸收電路中加裝快速熔斷器

當(dāng)多臺(tái)交流機(jī)車同時(shí)接近直流機(jī)車時(shí)，大量高次諧波同時(shí)進(jìn)入接觸網(wǎng)，造成過電壓瞬間增大，可能將電容擊穿，此時(shí)變壓器次邊電壓695V全部作用在電阻兩端，通過電阻的電流將達(dá)到300A以上，電阻的溫度必將在短時(shí)間能達(dá)到極致，具有重大火災(zāi)安全隱患。

在過電壓吸收電路中加裝一個(gè)快速熔斷器，它的動(dòng)作參數(shù)為最大電流36A，最大電壓1000V，當(dāng)發(fā)生電容擊穿短路故障時(shí)，過電壓吸收電路中的電流瞬間達(dá)到300A時(shí)，熔斷器可以快速熔斷，將電路斷開，防止電阻長(zhǎng)時(shí)間通過大電流，發(fā)生火災(zāi)事故。

3 對(duì)改進(jìn)措施的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)

朔黃鐵路的神池南站、肅寧北站、黃驊港站三大編組站內(nèi)，每天均有大量神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車到達(dá)、轉(zhuǎn)線、編組、發(fā)車，產(chǎn)生的諧波最為復(fù)雜，運(yùn)行條件最為惡劣，改造后的SS4改1175機(jī)車在該三大編組站運(yùn)行情況，最能反映出改進(jìn)措施的效果。

安排專人在三大編組站，對(duì)改造后的機(jī)車運(yùn)行情況進(jìn)行觀察和測(cè)量，具體檢測(cè)情況如表3：

表3

經(jīng)過半個(gè)月的跟車檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，電阻表面最高溫度為365℃，在電阻允許最高溫度范圍內(nèi)；電阻表面溫度達(dá)到300℃的概率為31.3%，發(fā)生的頻率不是太高；快速熔斷器紅色保護(hù)按鈕未跳出，說明電路中的電容未發(fā)生擊穿故障；環(huán)氧樹脂絕緣板、石棉隔熱板未發(fā)生變色等異常情況，說明改進(jìn)裝置內(nèi)部溫度不是太高，在允許范圍內(nèi)；電阻接線接頭、線路未發(fā)生老化、燒焦故障，說明隔熱效果明顯、新?lián)Q電阻接線滿足使用要求。因此，此次改進(jìn)措施是有效的，可以在其他SS4改電力機(jī)車進(jìn)行推廣使用。

4 結(jié)束語

隨著朔黃鐵路擴(kuò)能改造工程的不斷推進(jìn)，運(yùn)量逐年進(jìn)行攀升，神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車將不斷增加，必將產(chǎn)生更多的高次諧波，使諧波問題更加復(fù)雜。在當(dāng)前交流機(jī)車高次諧波無法消除的情況下，只有對(duì)直流電力機(jī)車的過電壓吸收電路進(jìn)行有效改進(jìn)，才能抵御高次諧波對(duì)直流機(jī)車的沖擊影響。目前，朔黃鐵路運(yùn)輸處的11臺(tái)SS4改電力機(jī)車中有7臺(tái)進(jìn)行了改造，改造后的機(jī)車未發(fā)生過電壓吸收電路故障情況，從根本上保證了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]王奇鐘.韶山4型電力機(jī)車操縱與保養(yǎng)[M].中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2]楊兆坤.韶山4型電力機(jī)車乘務(wù)員[M].中國(guó)鐵道出版社，2008.

[3]閆永革.機(jī)車乘務(wù)員通用知識(shí)[M].中國(guó)鐵道出版社，2011.endprint

同原過電壓吸收電路相比，將原來2個(gè)6.2Ω/600W的鋁制電阻更換為3個(gè)9.3Ω/3000W的特制線繞電阻，減少了通過每個(gè)電阻的電流，提高了電阻可以消耗的功率，而且沒有改變總電路中電阻阻值特性（改造前后電阻阻值均為3.1Ω）。在電路中增加一個(gè)快速熔斷器（F1、F2、F3、F4），一旦發(fā)生電容擊穿、回路中電流突然增大等異常情況時(shí)，可以在短時(shí)間能將電路斷開，保護(hù)電阻和電路，防止故障擴(kuò)大。

2.2 用新型的線繞電阻代替原鋁殼電阻

新型的線繞電阻表面噴涂一種專用散熱涂料，能夠增加電阻表面熱量25%以上輻射；加長(zhǎng)了電阻的長(zhǎng)度，增加了散熱面積；增加了電阻的數(shù)量，分擔(dān)了熱量；新電阻能夠承受600℃以上的高溫，具有良好的耐熱性能。在環(huán)境溫度為17℃時(shí)，對(duì)新型線繞電阻通過電流能力檢測(cè)試驗(yàn)情況如表2：

表2

通過高次諧波計(jì)算可以看出，當(dāng)為50次諧波時(shí)，電路中總電流為36.128A，被3個(gè)9.3Ω/3000W的電阻分流后，通過每個(gè)電阻的電流為12.042A，根據(jù)新型電阻通過能力檢測(cè)試驗(yàn)情況，此時(shí)電阻溫度應(yīng)為334℃左右，考慮環(huán)境溫度、機(jī)車內(nèi)密閉空間的影響，電阻表面溫度能控制在400℃左右，而電阻最高能承受600℃以上的高溫，因此新型電阻可以滿足工作要求。

由于新型的線繞電阻本身的特性，即使電阻燒斷，電阻表面的電阻絲會(huì)像彈簧一樣自動(dòng)收縮，不會(huì)對(duì)機(jī)車的其他線路、設(shè)備造成影響。

2.3 采取隔熱、絕緣措施

隨著運(yùn)營(yíng)的神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車不斷增加，直流機(jī)車的過電壓吸收電路不可避免的要吸收很多過電壓，吸收的過電壓要在電阻上以熱能的方式消耗，造成電阻發(fā)熱。為了防止電阻在吸收諧波時(shí)產(chǎn)生的熱輻射，對(duì)周邊電子設(shè)備和線路產(chǎn)生影響，在電阻安裝支架的底部、側(cè)面安裝隔熱板，隔熱板的主要成分為耐熱、隔熱、不易燃燒的石棉，通過加裝隔熱板將功補(bǔ)柜內(nèi)的溫度控制在允許范圍內(nèi)。

將電阻安裝在支架的10mm環(huán)氧樹脂絕緣板上，提高了電阻的電氣絕緣性能，防止電阻燒斷后，造成接地、短路故障的發(fā)生。

2.4 提高電阻連接線性能

將電阻連接線由原來的2.5mm2/1000V更換為4mm2/3000V的機(jī)車專用線，增大電流的通過容量；將電阻連接線的線鼻子由8mm2更換為16mm2，增大與變壓器銅排X1、X2、X3、X4的接觸面；重新設(shè)置電阻接線的走線通道，將走線通道設(shè)置在隔熱板下方，即可以避免電阻接線受電阻高溫的影響，又可以避免功補(bǔ)柜內(nèi)接線互相影響；在接線頭處安裝耐高溫套管，以避免電阻接線頭部受電阻高溫?zé)崃枯椛涞挠绊憽?/p>

2.5 在過電壓吸收電路中加裝快速熔斷器

當(dāng)多臺(tái)交流機(jī)車同時(shí)接近直流機(jī)車時(shí)，大量高次諧波同時(shí)進(jìn)入接觸網(wǎng)，造成過電壓瞬間增大，可能將電容擊穿，此時(shí)變壓器次邊電壓695V全部作用在電阻兩端，通過電阻的電流將達(dá)到300A以上，電阻的溫度必將在短時(shí)間能達(dá)到極致，具有重大火災(zāi)安全隱患。

在過電壓吸收電路中加裝一個(gè)快速熔斷器，它的動(dòng)作參數(shù)為最大電流36A，最大電壓1000V，當(dāng)發(fā)生電容擊穿短路故障時(shí)，過電壓吸收電路中的電流瞬間達(dá)到300A時(shí)，熔斷器可以快速熔斷，將電路斷開，防止電阻長(zhǎng)時(shí)間通過大電流，發(fā)生火災(zāi)事故。

3 對(duì)改進(jìn)措施的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)

朔黃鐵路的神池南站、肅寧北站、黃驊港站三大編組站內(nèi)，每天均有大量神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車到達(dá)、轉(zhuǎn)線、編組、發(fā)車，產(chǎn)生的諧波最為復(fù)雜，運(yùn)行條件最為惡劣，改造后的SS4改1175機(jī)車在該三大編組站運(yùn)行情況，最能反映出改進(jìn)措施的效果。

安排專人在三大編組站，對(duì)改造后的機(jī)車運(yùn)行情況進(jìn)行觀察和測(cè)量，具體檢測(cè)情況如表3：

表3

經(jīng)過半個(gè)月的跟車檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，電阻表面最高溫度為365℃，在電阻允許最高溫度范圍內(nèi)；電阻表面溫度達(dá)到300℃的概率為31.3%，發(fā)生的頻率不是太高；快速熔斷器紅色保護(hù)按鈕未跳出，說明電路中的電容未發(fā)生擊穿故障；環(huán)氧樹脂絕緣板、石棉隔熱板未發(fā)生變色等異常情況，說明改進(jìn)裝置內(nèi)部溫度不是太高，在允許范圍內(nèi)；電阻接線接頭、線路未發(fā)生老化、燒焦故障，說明隔熱效果明顯、新?lián)Q電阻接線滿足使用要求。因此，此次改進(jìn)措施是有效的，可以在其他SS4改電力機(jī)車進(jìn)行推廣使用。

4 結(jié)束語

隨著朔黃鐵路擴(kuò)能改造工程的不斷推進(jìn)，運(yùn)量逐年進(jìn)行攀升，神華號(hào)、和諧號(hào)交流機(jī)車將不斷增加，必將產(chǎn)生更多的高次諧波，使諧波問題更加復(fù)雜。在當(dāng)前交流機(jī)車高次諧波無法消除的情況下，只有對(duì)直流電力機(jī)車的過電壓吸收電路進(jìn)行有效改進(jìn)，才能抵御高次諧波對(duì)直流機(jī)車的沖擊影響。目前，朔黃鐵路運(yùn)輸處的11臺(tái)SS4改電力機(jī)車中有7臺(tái)進(jìn)行了改造，改造后的機(jī)車未發(fā)生過電壓吸收電路故障情況，從根本上保證了鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全。

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