F803—3J2均压/均流试验台检测中的故障及对策

李振乾 李桂平 廖作东

摘要：介绍F803-3J2均压/均流试验台的工作原理以及电路组成，分析试验台检测中故障发生的原因，针对故障原因提出对冷却系统增加增压泵，和对被测硅拒晶闸管门极触发脉冲发生电路信号传输线进行屏蔽来降低该试验台的故障率，保证我段安全运输生产。

关键词：均压/均流试验；触发脉冲；晶闸管；屏蔽；硅拒；被测电流；水冷系统

南宁机务段配属电力机车153台，内燃机车166台，其担任南昆线、湘桂线、黎湛线、益湛、河茂、田德及越南同登的国际联运共4798公里牵引任务，为此F803-3J2均压/均流试验台作用是否良好在实际检修生产中尤为重要，均压/均流试验台是自动完成检测铁路机车整流柜硅元件均压、均流、触发脉冲等检修工艺规定试验项目的设备，在检修过程中它确保了机车变流装置通过控制晶闸管实现无级平滑调速，提高机车的粘着性能，一旦均压，均流试验台发生故障而不能及时对硅柜检测，将严重影响运输生产秩序和行车安全。

一、F803-3J2均压/均流试验台工作原理

（一）F803-3J2均压/均流试验台组成。主供电源、组件选择器、触发脉冲发生器、电流/电压传感器、A/D转换器、RR232通讯接口、负荷选择器、负荷电阻器、工控计算机等9部份组成。其结构见图1所示。

（二）F803-3J2均压/均流试验工作过程。主供电源将工频380V交流电转换为低电压40V大电流1650A的电源，通过组件选择器选择机车硅柜被测组件，经负荷选择器选择不同机型被测硅柜的负荷，按照电力机车检修工艺通过调节触发脉冲的相位角，开通被测硅柜晶闸管门极电路使电流达至规定值，硅柜晶闸管所流过的电流通过电流/电压传感器经A/D模/数转换，经RR232通讯接口与计算机通讯，从而使操作人员直观的从计算机显示屏读出硅柜每组晶闸管是否均压/均流。其电路见图2。

二、运用中存在的问题

（一）被测硅柜组件电流跳动。在实际运用中，当被测组件电流还没达规定值时，计算机显示屏电流数值时有跳动现象，特别是硅柜的大功率冷却风机启动时跳动现象尤为严重，经示波器检测硅柜组件门极脉冲信号波形，发现其波形不稳定是造成被测硅柜组件电流跳动的主要原因。

（二）大功率检测时硅柜组件被测电流波动大。由于南宁机务段机车台数多，在检修过程中均压/均流试验台，在作为无触点开关工作的晶闸管触发脉冲不稳定，因而晶闸管的导通角也不稳定，造成大电流试验区段电流不稳定，试验无法进行。因此必须对晶闸管触发脉冲线加装屏蔽层，或将组件选择器移出变压器铁柜外单独安装，并对触发脉冲线加装屏蔽层。

（三）试验台选择器晶闸管水冷系统增设增压装置。试验台选择器晶闸管选用KK1650A/1600V，并采取水冷方式其技术参数见表1。

大功率检测时组件选择器晶闸管频繁开通、关断，在开通过程中其处于全导通状态电流高达1650A，在关断过程中晶闸管在较小导通角的状态下其热阻较大，即工作时结温较高，而且组件选择器晶闸管安装于密闭狭小空间，采取水冷方式流量不足，故工作时结温聚积而无法散放导致晶闸管性能下降，在大电流检测中其电流波动多达200A，严重时造成晶闸管烧损，试验台无法工作，见图3。

三、对策

（一）对触发脉冲发生器信号线加装屏蔽层。通常电力机车硅柜安装于高压室金属柜中，门极控制信号线由电子柜航空插头通过屏蔽电缆线输入硅柜中，其抗电磁干扰能力较强。而F803-3J2均压/均流试验台门极控制的脉宽调制信号线从试验台到被检硅柜使用普通电缆线其长度达4米，抗干扰能力差，因此对信号线套人金属铜管并接“地”是解决被测硅柜组件电流跳动的最佳方案。

（二）对组件选择器晶闸管触发脉冲信号线加装屏蔽层。在组件选择器中，晶闸管作为无触点开关使用，其与试验台主供电源变压器在同一铁柜内，晶闸管导通触发脉冲线无屏蔽层保护，当试验电流较大时，变压器的泄漏磁場对组件选择器晶闸管触发脉冲形成强烈干抚，电流越大干扰越强，使

根据表1

晶闸管耗散功率PAV：

PAV=0.785VTM×IAv+0.215VTO×IAV=0.785×3.5×1650+0.215×1.51×1650=5609.0475（VA）

式中：VTM为通态峰值电压；VTO为门槛电压晶闸管散热器允许的最高台面温度TS：

TS=TC-RCS×PAV=（Tjm-Rjc×PAV）-（RCS×PAV）=（125-0.01×5609.0475）-（1/5×0.01×5609.0475）=57.69℃

式中：TC为晶闸管管壳允许最高温度；Tjm为晶闸管的最高结温；Rjc为晶闸管的结壳热阻；RCS为晶闸管接触热阻，（平板形器件取半导体结壳热阻1/5RjC）

按《电力半导体用散热器的选择和使用原则》（国标：JB/T9684-2000）的规定与实际运用测量值对比，见表2。

从上表看出，南宁机务段处于我国南方，试验台晶闸管的水冷系统直接接入自来水，在夏季时由于自来水管长时暴晒，其冷却系统进口水温往往大于35℃，又因受自来水压力限制和其水质硬度偏高，久而久之管路易于结垢造成水流量严重不足，从而使晶闸管工作温度扁高，在大电流检测时其电流波动多达200A，严重时烧损晶闸管，因此在试验台晶闸管的水冷系统中增加“纯水增压循环冷却系统”来提高水流量是解决被测硅柜组件电流波动大的最佳方案。

针对南宁机务段F803-3J2均压l均流试验台在运用中存在的问题，采用了上述方案加以改进后大大降低了试验台的故障率，节省了劳力成本与各种物料支出，取得了良好的经济效益，同时很好地保证了机车的检修质量和行车安全。

参考文献

[1]谢步明，郑显道，朱顺年.韶山7型电力机车[S].ISBN7-113-03002-5/U.825.

[2]李俊，薄翠梅，史伟伟，一种直流PWM控制系统的设计[J].自动化仪表，2007，28（2）：13-15.

[3]电力半导体器件用散热器选用导则[S]JB/T9684-2000中华人民共和国机械行业标准，2000.