用变流装置均流系数测试仪预防运用机车整流柜整流元件故障的方法

1、用变流装置均流系数测试仪预防运用机车整流柜整流元件故障的方法和效果武昌南机务段唐明安黄勇翔张忠箭（430064）武汉铁路分局职工学校吴玲华摘要：本文详细地介绍用变流装置均流系数测试仪检测运用机车整流柜整流元件均流系数的方法，在对机车进行了大量检测实践的基础上，保持推算出运用机车的均流系数门限值。关键词：机车整流柜整流元件均流系数一、 问题的提出今年三月份以来，我段运用的SS4、SS6B、SS8电力机车连续发生6起因整流柜整流元件故障而造成的机破、临修，严重干扰了正常的运输生产。我们对整流柜整流元件故障进行了分析，认为整流柜整流元件的均流系数偏低是造成整流柜整流元件故障的主要原因之一。为此，我们

2、认为有必要对运用机车整流柜整流元件的均流系数进行一次普查，以进一步确认整流柜整流元件惯性故障的原因，丰富根治整流柜整流元件故障的方法。二、 普查方案的设计普查方案为：1、普查范围：我段运用电力机车SS4有14台、SS6B有45台、SS8有36台，其中SS6B为新造车，SS4、SS8机车整流柜整流元件故障较多，因此，我们整流柜均流系数普查以SS4、SS8机车为主，以SS6B为参照机型。2、选用的仪器：我们选用北京铁道工程机电技术研究所的“机车变流装置均流系数测试仪”，该仪器设计紧凑、操作方便、实时测量、显示直观、便于上车携带。3、测量方法： 将机车定置于一点，所有制动装置处于制动状态。 将测量用

3、的卡钳电流传感器分别卡于被测整流装置同一桥臂的两并联支路中，插座一端插入测试仪上。 将除被测整流柜上电机外的其他电机全部甩掉并切除非测量整流臂。将牵引电机加载至500A时（即维持整流柜1000A的输出），测量整流元件的均流系数。 三、普查方案的论证：如果直接测量实际运行中整流元件的均流系数，当然测量数据会更直观，但直接测量运行中整流元件的均流系数，检测成本增大，会干扰正常的运输生产，也是很不现实的。因此，我们在设计普查方案时，考虑以静态检测(普查方案)代替动态检测（实际运行状态）。静态检测(普查方案) 整流柜带的负载（由于机车未动，电机的反电动势为0）是大电感性负载，但由于电路中电阻值很小，晶

4、闸管导通角很小，瞬时正向电压基本是变压器次边电压ud。动态检测（实际运行状态）整流柜带的负载有反电动势E，只有ud峰值大于E时，晶闸管才能承受正压触发导通，因此，电流波形在一个周期内晶闸管实际导通角很小，这与静态检测时晶闸管导通角很相似。静态检测和动态检测的晶闸管导通时主要区别是：静态检测时晶闸管的电源电压为ud，动态检测时晶闸管的电源电压为udE，其他区别不明显，而且静态检测(普查方案)时di/dt变大，对晶闸管损害更大。因此，静态检测代替动态检测（实际运行状态），从理论上是可行的。为了保证检测数据的准确性和科学性，我们在普查前进行了四类验证试验，以验证普查方案的正确性。四类验证试验的结果是

5、：同点同条件同时反复检测一组元件，检测结果误差不到0.5%，说明我们选用的仪器具有很强的稳定性，在实测中可以基本上排除仪器的误差。同点同条件不同时反复检测一组元件，检测结果误差不到0.5%，说明环境对测量结果的影响不大。同点不同条件不同时的车上车下（试验台测量）对比检测一组元件，检测结果相差不到2.0%，说明车上（普查方案）检测数据真实可信，至少与地面试验台检测数据一样具有权威性。同点不同条件不同时动态静态对比检测一组元件，检测结果是动态检测数值比静态检测数值低25.0%。这主要是由于整流元件的负温度效应造成的，桥臂的两并联支路中一支路电流越高，发热越严重，元件等效阻值降低越快，电流增加更大，

6、两并联支路中电流更加不平衡，导致整流元件均流系数降低。用静态检测（普查方案）均流系数的高值基本上可以代替动态检测（实际运行状态）的低值，更有实际意义。通过四类验证试验，证明所要检测的数据具有可靠性和科学性，能真实反映整流柜整流元件的均流系数。四、 普查情况及数据分析1、从4月3日5月12日，我们对14台SS4、5台SS6B、36台SS8主整流柜整流元件的均流系数进行了普查，主要数据见“武昌南机务段电力机车整流柜整流元件均流系数普查表”（附后）。2、从均流系数的均值来看：（SS4）（SS8）（SS6B）,说明SS4机车整流柜整流元件的整体质量状况明显不如SS8及SS6B机车，这主要是由于我段SS

7、4机车使用时间长，SS8中修时间短，SS6B为新车。3、从均流系数的方差s来看:s（SS4）s（SS8）s（SS6B）。说明SS4机车均流系数的数据是发散的，按数理统计原理，SS4机车整流柜整流元件故障存在大量故障隐患，SS8次之，这一结果与实际情况是非常吻合的。五、运用机车均流系数门限值（以SS4机车为例）：在确定机车均流系数的门限值时，一是考虑运用机车的状况，如果门限值偏高，检修成本增高，毕竟运用机车不是中修机车。二是考虑出现故障的机率。三是考虑门限值执行后机车会不会出现故障。按照以上思路，我们假设机车整流柜整流元件的质量特性服从正态分布，以现有普查数据为样本进行正态分布参数估计，则SS4

8、机车整流柜整流元件质量特性的正态分布为KiN（83.01452，11.452）。（83.01452、11.45为SS4机车整流柜整流元件均流系数的正态分布均值、标准方差）。假定10%整流柜整流元件有质量故障，则取分位数为0.1（=0.1），查标准正态分布的分位数表，u=-1.282,通过标准正态分布的变换Ki=83.01452+11.45*(-1.282)= 68.3356,则Ki68.3356%时，整流柜整流元件有质量故障的机率明显上升，因此以Ki68.3356%为处理值。假定20%整流柜整流元件需要重点观察，则取分位数为0.2（=0.2），查标准正态分布的分位数表，u=-2.05,通过正态

9、标准变换Ki=83.01452+11.45*(-2.05)= 73.39652,则Ki73.39652%时，对整流柜整流元件应予注意，因此以Ki73.39652%为观察值。Ki73.39652%的整流元件组暂不作处理。如果在实际运用中，运用机车整流元件还存在故障，则对其门限值进行修订，使之更有效地降低机车整流元件故障率。六、采取的措施和效果我段从6月10日开始，对SS4机车，利用机车整修和段修时，将Ki68.3356%的元件全部更换或重新选配。对68.3356%Ki73.39652%的元件作好重点跟踪，定期检测，一旦超标立即更换。通过近三个月的实施，武昌南机务段SS4电力机车整流柜整流元件故障

10、明显下降，取得了很好的效果，这说明通过整流柜整流元件均流系数检测，将会降低整流柜整流元件故障率，也说明整流柜整流元件均流系数检测门限值取值合理。七、结束语电力机车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个系统工程，需要多方位的思考，但通过对整流柜整流元件均流系数检测，将会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数检测作为机车出段的条件之一，这将是一种根治整流柜整流元件故障的有效途径。附：武昌南机务段电力机车整流柜整流元件均流系数普查数据表机型类别数量Ki60%60%Ki65%65%Ki70%70%Ki75%75%Ki80%80%Ki85%85%Ki100%均流系数

11、均值均流系数方差（s）数量比例数量比例数量比例数量比例数量比例数量比例数量比例SS4晶闸管25262.38162.381145.556259.921239.1274116.2713754.3784.658105.447二极管173148.092126.936137.5141910.982212.722011.567342.280.5488159.307合计425204.706184.235276.3534410.354510.596114.3521049.4183.014131.038SS8晶闸管528000010.18930.568132.462285.30348391.4893.3529.238二极管92000011.08711.0870055.4358592.3993.71331.076合计620000020.32340.645132.097335.32356891.6193.40529.48SS6B晶闸管600000000000006010097.5161.212二极管400000000000004010096.3241.029合计10000000000000010010097.03921.112各机型晶闸管84060.71461.967151.786283.333364.286698.21468080.9590.64570.308二极管