电力机车主变压器风机节能控制装置试验及应用研究

吴江

(乌鲁木齐铁路局计划统计处，新疆乌鲁木齐 830011)

近几年，随着电气化铁路的发展，对电力机车提出了更高的节能要求。电力机车主变压器风机节能控制装置已在其它路局进行了运用试验［1］，经济效益十分显著。2012年对“电力机车主变压器风机节能控制装置”在我局SS4电力机车上进行了应用试验研究。经测试，在不改变电力机车原有操作方式的情况下，通过采样被测介质(主变压器冷却油)的温度来控制介质散热装置(主变风机)的启动与停止，实现对被测介质温度的完全闭环自动控制，从而减少了主变风机所做的无用功，节省了电能，不会增加其他能耗，能显著降低机车能耗，产生十分明显的经济效益和社会效益。

1 主要技术参数及特点

1．1 技术参数

工作环境温度:控制器 -25℃ ～+70℃

传感器:-30℃ ～+99℃

温度测量范围:-30℃ ～+99℃

温度分辨率:1℃

温度测量精度:小于等于1℃

控制模块电源:DC77V～DC144V

控制器功耗:小于5W

外形尺寸:190 mm×104 mm×48 mm

重量:0．975 kg

1．2 特点

(1)本装置控制电源直接取自电力机车上的风机控制接触器两端的DC110V，不需另外接线，稳定可靠，避免网压波动造成装置的可靠性差问题，且连接方便。

(2)对于关键的控制部位——接触器控制，装置采用大容量无触点的MOS开关，以防止装置执行机构触点烧损和接触器抖动，保证了装置控制的可靠性。

(3)传感器采用双数字式温度传感器进行备份，传感器的安装采用直接深入变压器油箱并浸入油中的方式。装置能自动检测传感器连接线断线、短路、两个传感器温度不一致的故障，并显示故障代码，明显提高了测温的可靠性。

(4)系统采用了安全可靠的防回尘措施，解决了机车节能与由于主变风机停止运转回尘进入机械间，所带来的机车故障隐患的问题。

(5)装置带有二组辅助触头以适应SS7机车，以及已经加装或将要加装LCU装置的机车的控制要求，以使得加装了装置后不会改变机车原有的逻辑控制流程。

(6)对于非独立风道机车(SS3、SS7)，装置采用了安全可靠的防尘措施，解决了因主变风机停止运转造成机车外部风倒灌所带来的灰尘的问题，确保机车正常运行。

(7)装置并有额外的外部开关，以便当装置出现故障时可通过该开关而不是装置原有执行机构来切换恢复机车原有的主变风机控制模式。

(8)装置在两端司机室加装了声音报警装置以适应单司机值乘，当油温超过报警温度时通过语音提示司机处理故障。

(9)本装置通过使用高集成度的微处理器，使集成度大大提高，为装置的维修也提供了方便。

2 实施效果

针对某机务段目前配属的电力机车情况，选择在SS4-0571号机车上安装了一套主变压器风机节能控制装置，2012年5月3日开始投入运行测试，经过近两个月的试验，装置未出现故障，运行稳定。

该机车测试期间只在B节安装了节能控制装置，A节未安装(该节仍按原有方式运行)。并且在A、B两节主变压器风机的输入电路上各加装了一块三相电能表，三相电能表所计量的电量即为主变压器风机在运行过程中所消耗的实际电量。为了能够准确计量、分析该装置的节电效果，从以下几个方面采集数据:⑴采集该车安装节能控制装置后主变压器风机的实际用电量;⑵采集该车安装节能控制装置后的运用数据;⑶该运用时间段的气象数据。

表1为5月6日至6月8日的运行记录数据:

表1 节能控制装置在SS4－0571号机车上的试验数据

由表1可见，安装了主变压器风机节能控制装置的B节比A节少耗电1 444 kW·h。若按此数据计算，则整车在该段时间主变压器风机实际可节电1 444 kW·h×2=2 888 kW·h(按2节计)，全年预计可节电约3．2万kW·h，如该段电力机车都安装该节能装置，按每天运行电力机车78台计算，全年可节电234．88万kW·h，年内可节约成本235万元，具有显著的经济效益。同时，也减少了机车运行时的噪声干扰，减轻了设备的磨损。

3 结论

通过开展电力机车主变压器风机节能控制装置的应用试验研究，对某机务段一台SS4型电力机车做了适应性改造和加装试验，经过近两个月的实车运行后对测试数据进行了整理分析。该节能控制装置采用全数字传感器直接读取温度，电源直接取自原机车上的风机控制接触器的输入端，不需另外接线，控制电源为DC110V，稳定可靠;对于关键的控制部位—接触器控制采用有触点的继电器和无触点的MOS开关进行并联，控制装置的温度传感器的安装采用直接深入变压器油箱并浸入油中，保证测温的快速、准确;安装操作简便，不会影响机车主变压器的使用寿命和原有的控制方式，不增加其他损耗，运行稳定、可靠，节能效果显著，建议在 SS3、SS4、SS6、SS7、SS8、SS9等型号电力机车上推广应用。

［1］ 冯嘉庆，李玮利，张立所．韶山型电力机车主变风机节能控制装置［J］．铁路节能环保与安全卫生，2011，1(1):22-24．