HXD3C型机车列供柜晶闸管被击穿故障的原因分析及对策

武彦国

摘 要：HXD3C型电力机车列供柜晶闸管故障，原因分析，提出故障解决的方法；应用于机车检修。

关键词：HXD3C型机车；高次谐波；列供柜；晶闸管被击穿；原因分析；对策

1 概述

HXD3C型机车设有DC 600V 供电电路。该电路主要有2个 DC600V 的列供柜LG1、LG2。其输入电路由机车变压器TM1两个辅助绕组供电，经过整流电路后，为旅客列车提供 DC600V 电源。冬寒酷暑期间机车列供柜故障率居高不下，旅客反响强烈，其中HXD3C型机车列供柜发生多起整流元件---晶闸管被击穿的故障，故障一旦发生列供装置无法维持使用，严重影响对旅客列车的供电，干扰机车的正常运行。例如：2014年6月间，HXD3C型162机车和HXD3C型523机车在运行中列供柜均有一组发生晶闸管被击穿的故障，在炎炎夏日的南方，致使旅客列车部分车厢温度过高，造成旅客不满。针对列供柜整流元件被击穿的故障现象，对故障原因进行分析，并提出相应的解决办法，努力提高机车列供电装置的可靠性和稳定性。

2 列供柜整流元件晶闸管击穿原因分析

2.1 机车列供柜主回路简介

图1 主回路电路图

如1图所示，列供柜主电路中晶闸管采用了过压和过流保护装置。列供柜主电路内整流桥的交流侧并联了由电阻、电容组成的RC过电压吸收电路；整流桥内各晶闸管两端并联RC电路，用于吸收晶闸管两侧的过电压。RC吸收电路也叫RC缓冲电路，它是电阻Rs与电容Cs串联，并联连接在电路中，为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行。在主电路输入侧串联了一个快速熔断器IFU，用于过流短路保护。

2.2 故障机车检查情况 162故障机车返回后，检查机车微机屏显示列供1柜故障，打开列供柜高压柜检查，发现晶闸管V21旁并联的RC电线路接头脱焊见图（a），晶闸管V21外观有无过热迹象，使用万用表设置到电阻档测量晶闸管两侧阻值为无穷大，确定晶闸管已开路；对机车列供柜其它部件进行检查，发现列供柜主电路交流侧RC过压吸收电路中的电阻器下部存在大量的石英砂见图（b），电阻器金属外壳有过热融化见图（c），使用万用表测量电阻阻值无穷大，确定电阻器烧损已开路。

2.3 晶闸管击穿故障原因分析结果 目前大量的交-直-交大功率和谐机车上线运行，同一分相区多台和谐机车运行，部分机车频繁进行再生反馈电制动，机车反馈到电网的电能品质较差，谐波含量大。接触网提供的电源品质差，对列车供电装置的正常工作形成较大干扰破坏。机车列供柜内主电路中长期存在尖峰过电压，在持续时间长峰值大的电压作用下，保护电路中电阻器内的石英砂吸收大量热能过度膨胀后外泄和外壳过热融化，电阻器实际功率在持续下降被击穿烧损，造成交流侧RC过电压吸收电路失效。晶闸管两侧的RC过电压吸收电线路脱焊，保护电路失效后使主电路中过电压持续施加在晶闸管一侧，导致了晶闸管被击穿。根据列供柜的故障情况分析，列供电装置主电路中存在大量的峰值较高的过电压对晶闸管产生了很大的危害，列供柜主电路保护电路失效的情况下，晶闸管被电路中的峰值较高的过电压击穿。

3 解决列供柜晶闸管击穿故障的对策

通过试验发现列供柜主电路在某些区间有时出现持续10min以上的最大功耗2000W的干扰电能，由于厂家设计原因安装在机车列供柜RC电阻中的电阻器的標称功率是2×800W，功率偏小，通过向厂家反映，机车列供柜更换掉功率偏小的电阻器，目前安装使用的是功率更大的2×1500W的电阻器，以提高过载能力，延长电阻使用寿命，防止过电压持续存在时将吸收电阻烧损，提高主电路整体安全性。2014年6月间通过重点检查HXD3C型机车列供柜柜内电线路连接状态及各RC保护电路外观检查、电阻电容性能特性测量，及时发现了很多质量隐患，具体故障如表1，经过处理保证列供柜内各保护回路状态良好。

6月通过列供柜重点检查发现的故障统计如下表：

4 结论

虽然外部尖峰过电压不可避免，但通过HXD3C型机车列供柜晶闸管被击穿的故障的分析，及时制定解决对策，经过近1年的实际使用验证的效果很好，HXD3C型机车列供柜晶闸管故障得到了有效解决。

参考文献：

[1]HXD3C型交流传动电力机车检修维护保养手册.中国北车集团大连机车车辆有限公司.

[2]袁军，HXD3C型机车列车供电柜压敏电阻烧损的原因分析及对策[J].电力机车与城轨车辆，2013（2）.