摘要：近年来，SS4改进型电力机车整流柜时常发生晶闸管元件击穿故障，造成机车临、碎修件数增多，不仅影响了机车的正常检修，而且也影响了机车的安全正常运行，并且消耗大量的人力、物力和财力。本文分析了降低SS4改电力机车整流元件击穿故障率。
关键词：SS4改电力机车；整流元件；故障率
通过对SS4改电力机车整流元件频繁击穿的原因进行分析，采取有针对性的应对措施，切实降低整流元件击穿故障率，在有效控制机车检修成本的同时，促进机车检修质量提高。
1意义
SS4改型电力机车的牵引电机电路在向前和向后工况，需通过两位置转换开关改变励磁绕组中电流的方向，以改变磁场方向；在牵引和制动工况，需通过两位置转换开关将串励电机变为他励电机。也就是说，牵引电机电路在不同工况下需要改变。而电力机车只需由逆变器输出不同相位、不同频率的三相交流电即可实现不同工况的转换，不需改变牵引电机电路改型（SS4改）电力机车，是双机重联的货运电力机车。该机车采用的是可控硅相控整流装置，作用原理是把接触网输入的交流电，变为机车牵引电机所需的直流电，并兼具调压和整流功能。近年来，由于SS4机车硅整流装置时常发生整流元件击穿故障，造成机车碎修、临修件数增多，影响了机车正常运用。就发生击穿故障27件，占该型电力机车总故障率的40%.所以，降低SS4改电力机车整流元件击穿故障率，成为迫切需要解决的难题。
2原因分析
通过现场调查论证，发现导致SS4改进型电力机车主桥晶闸管元件击穿的主要原因为：①晶闸管元件存在质量缺陷。经过对SS4改进型电力机车所装晶闸管元件使用质量对比分析，在某厂家生产的晶闸管元件击穿3个，而另一厂家生产的晶闸管元件击穿11个，表明击穿率高的厂家晶闸管元件存在明显质量缺陷。②高压避雷器使用年限过长。现有避雷器使用时间已经超过8年，且各项测试指标已有未达到标准现象。③通风机控制电路设计不合理。通过分析调查。现有SS4改进型电力机车的通风机控制电路设计存在不完善之处，不能有效可靠地对整流柜实施通风冷却。因此必须对现有SS4改进型电力机车通风机控制电路进行改进，使之适应整流柜整流元件冷却的需要。④晶闸管元件老化。SS4改进型电力机车小、辅修时，对品闸管元件进行参数测试。有l／3数量的晶闸管元件耐压性能、正向压降值等技术参数均发生变化，客观存在元件老化问题。⑤整流柜检修工艺范同标准不完善。虽然车间已下发整流柜相关检修工艺范围，但通过现场调查发现检修过程中有关的技术标准和处理方法未在检修工艺范嗣中具体体现，造成漏检漏修和技术处理方法不当的现象。
3对策实施措施
针对以上情况，为降低SS4改进型电力机车整流柜整流元件击穿故障率，制定出如下具体措施：
3.1针对晶闸管元件质量存在缺陷，采取积极应对措施，确保晶闸管元件能正常可靠地使用严格执行段技术科下发的关于晶闸管元件使用更换的技术文件。更换配件必须订购质量可靠的厂家的产品；新产品在上车前应确认合格证、参数标识齐全正确并经检测中心测试合格；保证整流柜晶闸管元件为同一厂家生产；临修车更换元件选配应符合技术要求。在SS4改进型电力机车日常检修过程中，对晶闸管元件进行严格的质量监控。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对部分晶闸管元件质量存在缺陷的问题，在日常SS4改进型电力机车小、辅修作业中参照相关晶闸管使用技术要求，制定了具体的质最确认办法，能够及时有效地发现整流柜晶闸管元件隐藏的故障，有效地预防和减少因晶闸管元件质量问题引发的晶闸管元件击穿故障。
3.2对现有的SS4改进型电力机车上已经装备的高压避雷器进行改造更换，改用硅橡胶金属氧化物高压避雷器现有的SS4改进型电力机车是投入运用的，其装备的高压避雷器使用时间已经超过8年，高压避雷器长期工作在夏季雷电侵袭、所处环境温度变化大、灰尘污染和自身金属锈蚀等恶劣条件下。通过对SS4改进型电力机车高压避雷器全部进行性能参数测试，结果表明现有高压避雷器各项主要性能指标均有不同程度下降，有些关键参数已经不能达到避雷器安全使用的技术要求。利用sS4改进型电力机车小修时机拆卸下车上现有避雷器更换上新型的硅橡胶外套金属氧化物避雷器。该避雷器是硅橡胶绝缘子和金属氧化物避雷器技术发展的综合科研成果。经现场测试性能参数，完全能够满足SS4改进型机车避雷器安全运行的要求。
3.3对现有SS4改进型电力机车通风机控制电路进行改造。现有控制电路存在的问题：①低级位免开通风机，使得整流元件低压大电流运行不能得到冷却。②通风机没有延时功能，整流柜运行产生的热量不能快速驱散。改造方法：①将SS4改进型电力机车辅助电器柜的改造为失电延时继电器，并将相关界限随之改变，实现通风机延时关断功能。②用导线短接1号端子柜上41甜17号线，取消调速手柄1．5级以下免开通风机运行的控制功能。改造效果在并联元件支路中串联一定阻值的电阻可使并联元间的电流分配大为改善.这一方法虽然比较简单，但在电上会有功率损耗，同时对元件的动态均流也不起作用，因只适用于小功率、稳态均流较差的电路。在并联支路中串联均流电抗器，不仅可以更有效地解决元件之间的均流问题，而且还具有限制电流上升率的作用，其功率损耗也较小。其缺点是铁芯笨重，多支路时电路复杂。但对于SS4改机车整流电路而言，其工作电流大、并联支路少，因此采用均流电抗器实现均流是更加切实可行的方案。即互感电势的大小变化率成正比，变化率越大，则产生的互感电势随之增大。在互感电势的作用下，在两条并联支路中产生环流，这一环流，恰好使电流增大支路中的电流得到抑制，而使电流减小支路中的电流得到加强。环流的大小与互感电势的大小成正比，即与变化率成正比。因此说均流电抗器能动态地跟踪支路电流的变化，有效地解决动态均流问题。对首台实施改造的SS4改进型电力机车进行了现场效果验证，结果表明改造后的通风机控制电路使通风机对整流柜的通风冷却更为彻底，明显改善了晶闸管元件的散热状况，提高了晶闸管元件工作的可靠性。经过对SS4改进型电力机车进行为期3个月的质量跟踪，至今未发生晶闸管元件击穿故障。
3.4突出加强试验检测环节，保证晶闸管元件良好的使用性能。针对整流柜晶闸管元件因使用周期长而产生的性能老化的现实状况，实施了加强晶闸管及整流柜试验检测的30003重点措施。在具体实施中，强调以现有的先进检测试验设备，严格依照技术标准在检修作业中对晶闸管元件及整流柜进行全面的性能检测和质量确认。并且针对全段相关作业情况落实了工作责任制，不断提高质检验收标准，凭借着优良的试验检测环节，确保装车元件的可靠性。
本文通过对SS4改电力机车整流元件频繁击穿的原因进行分析，进一步论证了造成主桥可控硅元件击穿的主要原因，通过检修部门执行有针对性的措施，有效降低了整流元件击穿故障率，为机车质量的稳定奠定基础。
参考文献
[1]张有松．朱龙驹．韶山4型电力机车[M]北京：中国铁道出版社，2016．
[2]刘友梅．韶山4B型电力机车[M]北京：中国铁道出版社，2016．
[3]林木生,绍丙衡.电力半导体技术[M].北京:中国铁道出版社,2017
论文作者:寇志明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/18
标签：电力机车论文; 元件论文; 晶闸管论文; 避雷器论文; 改进型论文; 机车论文; 故障率论文; 《基层建设》2018年第27期论文;