用變流裝置均流系數(shù)測試儀預(yù)防運用機(jī)車整流柜整流元件故障的方法

1、用變流裝置均流系數(shù)測試儀預(yù)防運用機(jī)車整流柜整流元件故障的方法和效果武昌南機(jī)務(wù)段唐明安黃勇翔張忠箭（430064）武漢鐵路分局職工學(xué)校吳玲華摘要：本文詳細(xì)地介紹用變流裝置均流系數(shù)測試儀檢測運用機(jī)車整流柜整流元件均流系數(shù)的方法，在對機(jī)車進(jìn)行了大量檢測實踐的基礎(chǔ)上，保持推算出運用機(jī)車的均流系數(shù)門限值。關(guān)鍵詞：機(jī)車整流柜整流元件均流系數(shù)一、 問題的提出今年三月份以來，我段運用的SS4、SS6B、SS8電力機(jī)車連續(xù)發(fā)生6起因整流柜整流元件故障而造成的機(jī)破、臨修，嚴(yán)重干擾了正常的運輸生產(chǎn)。我們對整流柜整流元件故障進(jìn)行了分析，認(rèn)為整流柜整流元件的均流系數(shù)偏低是造成整流柜整流元件故障的主要原因之一。為此，我們

2、認(rèn)為有必要對運用機(jī)車整流柜整流元件的均流系數(shù)進(jìn)行一次普查，以進(jìn)一步確認(rèn)整流柜整流元件慣性故障的原因，豐富根治整流柜整流元件故障的方法。二、 普查方案的設(shè)計普查方案為：1、普查范圍：我段運用電力機(jī)車SS4有14臺、SS6B有45臺、SS8有36臺，其中SS6B為新造車，SS4、SS8機(jī)車整流柜整流元件故障較多，因此，我們整流柜均流系數(shù)普查以SS4、SS8機(jī)車為主，以SS6B為參照機(jī)型。2、選用的儀器：我們選用北京鐵道工程機(jī)電技術(shù)研究所的“機(jī)車變流裝置均流系數(shù)測試儀”，該儀器設(shè)計緊湊、操作方便、實時測量、顯示直觀、便于上車攜帶。3、測量方法： 將機(jī)車定置于一點，所有制動裝置處于制動狀態(tài)。 將測量用

3、的卡鉗電流傳感器分別卡于被測整流裝置同一橋臂的兩并聯(lián)支路中，插座一端插入測試儀上。 將除被測整流柜上電機(jī)外的其他電機(jī)全部甩掉并切除非測量整流臂。將牽引電機(jī)加載至500A時（即維持整流柜1000A的輸出），測量整流元件的均流系數(shù)。 三、普查方案的論證：如果直接測量實際運行中整流元件的均流系數(shù)，當(dāng)然測量數(shù)據(jù)會更直觀，但直接測量運行中整流元件的均流系數(shù)，檢測成本增大，會干擾正常的運輸生產(chǎn)，也是很不現(xiàn)實的。因此，我們在設(shè)計普查方案時，考慮以靜態(tài)檢測(普查方案)代替動態(tài)檢測（實際運行狀態(tài)）。靜態(tài)檢測(普查方案) 整流柜帶的負(fù)載（由于機(jī)車未動，電機(jī)的反電動勢為0）是大電感性負(fù)載，但由于電路中電阻值很小，晶

4、閘管導(dǎo)通角很小，瞬時正向電壓基本是變壓器次邊電壓ud。動態(tài)檢測（實際運行狀態(tài)）整流柜帶的負(fù)載有反電動勢E，只有ud峰值大于E時，晶閘管才能承受正壓觸發(fā)導(dǎo)通，因此，電流波形在一個周期內(nèi)晶閘管實際導(dǎo)通角很小，這與靜態(tài)檢測時晶閘管導(dǎo)通角很相似。靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測的晶閘管導(dǎo)通時主要區(qū)別是：靜態(tài)檢測時晶閘管的電源電壓為ud，動態(tài)檢測時晶閘管的電源電壓為udE，其他區(qū)別不明顯，而且靜態(tài)檢測(普查方案)時di/dt變大，對晶閘管損害更大。因此，靜態(tài)檢測代替動態(tài)檢測（實際運行狀態(tài)），從理論上是可行的。為了保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，我們在普查前進(jìn)行了四類驗證試驗，以驗證普查方案的正確性。四類驗證試驗的結(jié)果是

5、：同點同條件同時反復(fù)檢測一組元件，檢測結(jié)果誤差不到0.5%，說明我們選用的儀器具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，在實測中可以基本上排除儀器的誤差。同點同條件不同時反復(fù)檢測一組元件，檢測結(jié)果誤差不到0.5%，說明環(huán)境對測量結(jié)果的影響不大。同點不同條件不同時的車上車下（試驗臺測量）對比檢測一組元件，檢測結(jié)果相差不到2.0%，說明車上（普查方案）檢測數(shù)據(jù)真實可信，至少與地面試驗臺檢測數(shù)據(jù)一樣具有權(quán)威性。同點不同條件不同時動態(tài)靜態(tài)對比檢測一組元件，檢測結(jié)果是動態(tài)檢測數(shù)值比靜態(tài)檢測數(shù)值低25.0%。這主要是由于整流元件的負(fù)溫度效應(yīng)造成的，橋臂的兩并聯(lián)支路中一支路電流越高，發(fā)熱越嚴(yán)重，元件等效阻值降低越快，電流增加更大，

6、兩并聯(lián)支路中電流更加不平衡，導(dǎo)致整流元件均流系數(shù)降低。用靜態(tài)檢測（普查方案）均流系數(shù)的高值基本上可以代替動態(tài)檢測（實際運行狀態(tài)）的低值，更有實際意義。通過四類驗證試驗，證明所要檢測的數(shù)據(jù)具有可靠性和科學(xué)性，能真實反映整流柜整流元件的均流系數(shù)。四、 普查情況及數(shù)據(jù)分析1、從4月3日5月12日，我們對14臺SS4、5臺SS6B、36臺SS8主整流柜整流元件的均流系數(shù)進(jìn)行了普查，主要數(shù)據(jù)見“武昌南機(jī)務(wù)段電力機(jī)車整流柜整流元件均流系數(shù)普查表”（附后）。2、從均流系數(shù)的均值來看：（SS4）（SS8）（SS6B）,說明SS4機(jī)車整流柜整流元件的整體質(zhì)量狀況明顯不如SS8及SS6B機(jī)車，這主要是由于我段SS

7、4機(jī)車使用時間長，SS8中修時間短，SS6B為新車。3、從均流系數(shù)的方差s來看:s（SS4）s（SS8）s（SS6B）。說明SS4機(jī)車均流系數(shù)的數(shù)據(jù)是發(fā)散的，按數(shù)理統(tǒng)計原理，SS4機(jī)車整流柜整流元件故障存在大量故障隱患，SS8次之，這一結(jié)果與實際情況是非常吻合的。五、運用機(jī)車均流系數(shù)門限值（以SS4機(jī)車為例）：在確定機(jī)車均流系數(shù)的門限值時，一是考慮運用機(jī)車的狀況，如果門限值偏高，檢修成本增高，畢竟運用機(jī)車不是中修機(jī)車。二是考慮出現(xiàn)故障的機(jī)率。三是考慮門限值執(zhí)行后機(jī)車會不會出現(xiàn)故障。按照以上思路，我們假設(shè)機(jī)車整流柜整流元件的質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，以現(xiàn)有普查數(shù)據(jù)為樣本進(jìn)行正態(tài)分布參數(shù)估計，則SS4

8、機(jī)車整流柜整流元件質(zhì)量特性的正態(tài)分布為KiN（83.01452，11.452）。（83.01452、11.45為SS4機(jī)車整流柜整流元件均流系數(shù)的正態(tài)分布均值、標(biāo)準(zhǔn)方差）。假定10%整流柜整流元件有質(zhì)量故障，則取分位數(shù)為0.1（=0.1），查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分位數(shù)表，u=-1.282,通過標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的變換Ki=83.01452+11.45*(-1.282)= 68.3356,則Ki68.3356%時，整流柜整流元件有質(zhì)量故障的機(jī)率明顯上升，因此以Ki68.3356%為處理值。假定20%整流柜整流元件需要重點觀察，則取分位數(shù)為0.2（=0.2），查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分位數(shù)表，u=-2.05,通過正態(tài)

9、標(biāo)準(zhǔn)變換Ki=83.01452+11.45*(-2.05)= 73.39652,則Ki73.39652%時，對整流柜整流元件應(yīng)予注意，因此以Ki73.39652%為觀察值。Ki73.39652%的整流元件組暫不作處理。如果在實際運用中，運用機(jī)車整流元件還存在故障，則對其門限值進(jìn)行修訂，使之更有效地降低機(jī)車整流元件故障率。六、采取的措施和效果我段從6月10日開始，對SS4機(jī)車，利用機(jī)車整修和段修時，將Ki68.3356%的元件全部更換或重新選配。對68.3356%Ki73.39652%的元件作好重點跟蹤，定期檢測，一旦超標(biāo)立即更換。通過近三個月的實施，武昌南機(jī)務(wù)段SS4電力機(jī)車整流柜整流元件故障

10、明顯下降，取得了很好的效果，這說明通過整流柜整流元件均流系數(shù)檢測，將會降低整流柜整流元件故障率，也說明整流柜整流元件均流系數(shù)檢測門限值取值合理。七、結(jié)束語電力機(jī)車整流柜整流元件故障原因很多，根治整流柜整流元件故障是一個系統(tǒng)工程，需要多方位的思考，但通過對整流柜整流元件均流系數(shù)檢測，將會大大降低整流柜整流元件故障率。如果把整流柜整流元件均流系數(shù)檢測作為機(jī)車出段的條件之一，這將是一種根治整流柜整流元件故障的有效途徑。附：武昌南機(jī)務(wù)段電力機(jī)車整流柜整流元件均流系數(shù)普查數(shù)據(jù)表機(jī)型類別數(shù)量Ki60%60%Ki65%65%Ki70%70%Ki75%75%Ki80%80%Ki85%85%Ki100%均流系數(shù)

11、均值均流系數(shù)方差（s）數(shù)量比例數(shù)量比例數(shù)量比例數(shù)量比例數(shù)量比例數(shù)量比例數(shù)量比例SS4晶閘管25262.38162.381145.556259.921239.1274116.2713754.3784.658105.447二極管173148.092126.936137.5141910.982212.722011.567342.280.5488159.307合計425204.706184.235276.3534410.354510.596114.3521049.4183.014131.038SS8晶閘管528000010.18930.568132.462285.30348391.4893.3529.238二極管92000011.08711.0870055.4358592.3993.71331.076合計620000020.32340.645132.097335.32356891.6193.40529.48SS6B晶閘管600000000000006010097.5161.212二極管400000000000004010096.3241.029合計10000000000000010010097.03921.112各機(jī)型晶閘管84060.71461.967151.786283.333364.286698.21468080.9590.64570.308二極管