牵引整流柜整流单元连接处烧损故障分析

温鹏，郭宣召，张道洋，亓刚

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东莱芜271104）

牵引整流柜整流单元连接处烧损故障分析

温鹏，郭宣召，张道洋，亓刚

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东莱芜271104）

分析DF10D0053电传机车主整流柜整流单元连接部位烧损的原因，提出相应的预防改进措施。

整流柜；整流单元；电化腐蚀；导电油脂

0 前言

牵引整流柜是电传内燃机车主电路整流设备，由柜体、交流母排、直流母排、硅整流元件、换向阻容保护和联接导线等部件组成。它的作用是将同步牵引发电机发出的交流电转换成直流电，供给牵引直流电动机驱动内燃机车运行，达到输出柴油机功率的目的。牵引整流柜为三相桥式整流电路，硅整流元件通常为ZP2500-28和ZP2000-28型风冷平板式，用外加螺栓把2块散热器压紧在P-N结的两边（整流管本身不存散热器和螺栓），工作时热量同时从两侧散出，因此是双边散热。硅整流管夹持在两组散热器之间，通过两端簧板用4个螺栓锁紧，管芯所产生的热量通过高纯铝精密铸造的散热器片散发。硅整流元件工作时，P-N结内部产生较大的热损耗，若不及时将热量散发出去，结温会越来越高，直至烧损整流元件。

机车运行中，整流单元故障特别是连接处烧损，通常都会引起机车接地、过流等故障的发生，导致机车无法正常运行。随着电传机车使用年限的增加，此类故障出现的越来越频繁。通过分析典型故障，找出故障原因和解决措施，提高牵引整流柜的整体检修质量，降低检修周期内故障率，

1 故障现象

电传机车故障统计显示，牵引整流柜故障多发生在整流单元，整流单元故障主要集中在连接部位，主要表现为整流单元连接处烧损和联接导线烧损。比较典型的故障为DF10D0053电传机车牵引整流柜整流单元连接处烧损。2016年5月乘务员提票机车出现过流卸载故障，导致机车无法运行。现场检查发现主整流柜2个整流单元连接处及联接导线烧损（图1、图2），对整流柜进行仔细检查后，发现还有2个整流单元联接导线颜色有轻微变化，拆开连接线紧固螺栓，发现整流单元与联接导线连接处有轻微发热变黑现象（图3）。

将整流柜吊下做整体全面检查，发现还有多个整流单元存在问题，主要发生在整流单元与连接导线的连接处，有一层致密的氧化物，但还没有发展到变黑的状态，各整流单元劣化程度不同，但无二极管烧损，见图4。

图1 整流单元连接处严重烧损

2 原因分析

图2 联接导线严重烧损

图3 整流单元连接处轻微烧损

图4 整流单元连接处氧化

根据维修经验做初步分析时认为此类故障可能是检修过程中联接螺栓紧固不到位，导致连接导线与整流单元散热片接触面接触不良，引起接触电阻过大，电热功率迅速增加，逐步发热并最终发生烧损故障。但检查后发现，故障整流单元联接导线的紧固螺栓没有松动。DF10D0053机车是大修后运行3个月过程中出现此问题，而以前经大中修后的机车从未出现过此类问题。对该机车整流柜部分整流单元烧损故障，济南机务段的原因分析是机车可能整体电流偏大，但整体电流偏大会烧坏二极管，检测过程中未发现二极管烧损。

通过查找资料，进一步分析认为是联接导线（铜材料）与整流单元散热片（铝材料）之间产生化学反应造成。由于铜、铝之间直接接触产生电化腐蚀，造成接触电阻增大，随着接触电阻的增大，机车运行中会在接触处温度升高，高温下腐蚀氧化加剧，使联接质量进一步恶化，接触点温度不断升高最终导致冒烟、烧毁等故障。从演变程度来看，故障的发生是渐变的和逐步发展到烧损的过程。此次对机车整流柜分解发现的部分铜联接导线连接表面处有轻微铜露出现象，如不进行搪锡处理，在与整流单元铝散热片长期接触中，将来可定还会发生烧损故障。如果此次仅处理2个外观明显烧损的整流单元，随后其他整流单元在一定时间内会逐步烧损，导致故障问题扩大，造成更大的损失。

3 改进措施

（1）加强紧固检查，发现螺栓松动应分解拆开，观察散热器接触表面及联接导线表面是否氧化腐蚀现象，如果散热器表面存在氧化腐蚀现象，用砂纸或砂轮把氧化层去除并处理平整；如果连接导线出现氧化腐蚀现象，如无法去除氧化层和进行良好搪锡处理则必须更换联接导线。

（2）大中修分解联接导线时，尽量不破坏搪锡的联接部位，如被破坏必须重新做搪锡处理；由于联接导线与整流单元散热器之间为金属联接，接触表面可能存在凹凸不平，过大的紧固力可能会破坏联接导线接触面搪锡层。因此，通常需在连接处涂抹导电油脂，导电油脂的作用是减少氧化反应和使接触面紧密接触提高导电性能。

（3）技术要求铜—铝之间的接触，必须对铜搪锡。在更严格的高电压、大电流环境下，铜—铝之间应加装金属过渡板，防止产生电化腐蚀。杜绝此类问题的发生，需在联接导线和散热器表面之间加装金属过渡板。

（4）目前整流单元散热器的材料选用铝，在确保散热效果的基础上尽可能降低成本。但从长期运行成本或使用部位的重要性方面考虑，选用铜或其他能降低电化腐蚀的金属材料是发展趋势。

〔编辑 李波〕

U262.33

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.21