试论电力机车牵引系统的保护措施

白洁

摘要：文章重点介绍电力机车牵引系统的构成，针对其主要部件对其相应的保护措施进行分析，并介绍其保护措施的原理，以供参考。

关键词：电力机车;牵引系统;保护

1引言

以由受电弓、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等组成的电力机车牵引系统来说，针对其不同的部件，需要通过相应的保护措施来提升其运行中的安全性，防止出现严重的安全事故。文章就针对主要部件对相应的保护措施以及原理进行介绍。

2受电弓的保护

在电力机车牵引系统中，受电弓的主要作用就是完成升弓、降弓和滑动状态保持的动作，对其工作状态进行确定时需要对其升弓或降弓的时间以及气路中的风压进行检测。一是升弓和降弓的时间所采取的保护措施。由于对此时间进行检测可以对相应动作是否正常进行判断，在对升弓时间进行检测时，需要统计控制系统从发出指令到检测到网压值的时间进行检测，如果上述时间比规定的时间小，则证明出了升弓过快的问题，也就是出现了升弓故障。而在降弓時，如果经过检测的时间比规定的降弓时间小，也证明出现了降弓过快的降弓故障问题。为此，在受电弓的保护措施中，就可以通过对上述时间的检测来对受电弓的工作状态进行判断，然后通过进一步的操作指令来提升机车的安全性。二是控制管路风压的保护。在受电弓风路中，压缩空气在进入此气路之后，通过保护阀、门联锁阀、电磁阀进入受电弓控制气缸中，因此可以在上述门联锁阀以及电磁阀之间进行风压继电器的安装来对传到气路中的空气压力进行检测。在检测到高压室门打不开或没关好时，则可以通过保护阀与门联锁阀之间的联锁来保证受电弓无法进行升弓的动作，起到保护的作用。而在此气路中的风压达到对顶数值时，上述风压继电器就会发生动作，因此可以对此气路中的风压状态进行检测。根据上述检测结果来对受电弓的工作状态进行检测，当检测到故障时就对指令进行封锁，防止在非常态下进行受电弓的升弓和降弓工作，实现对受电弓的保护。

3牵引变压器的保护

针对电力机车中的牵引变压器，由于其运行中会在线圈中产生涡流，这就会产生热量现象。而如果热量没有及时散出就会造成温度过高而影响变压器的正常运行，为此，通常通过油冷的方式通过油的循环来带走主变压器线圈中的热量，但是也容易由于冷却效果不佳而导致变压器故障。因此，针对牵引变压器，通常有温度保护和压力保护两种，对于前者来说，由于牵引变压器的温度会影响变压器的工况以及变压器内油的绝缘性能，为此需要做好温度保护工作。针对采用冷却塔式散热系统的电力机车牵引变压器和变流器来说，主要是通过管路来连接冷却塔和上述牵引变压器和变流器中的冷却装置。而且由于变压器中采取油冷的方式，变流器中采用水冷的方式，需要在散热器中将两种流体隔开。在此冷却塔中，通过变流器来向通风机进行可变频和变压的电源的提供，在对上述变压器和变流器回路中的流体温度进行检测后，通过对风机的工作电压和频率的自动调节来实现对变风机转速的改变，最终起到对上述两种温度的调节和控制作用，保障牵引变压器的安全运行。

对于后者来说，针对牵引变压器容易出现的故障或者外部电路短路故障来说，容易由于电流较大而造成油的气化，同时也会增加油箱内的压力，为此，为了保障变压器的正常运行就需要及时将内部的气体排出来保证油箱内部的压力正常。为了满足上述要求，需要通过压力释放阀和布赫继电器来实现压力保护。其工作原理就是在压力升高到上述压力释放阀的开启压力时就会自动开启此阀门进行气体的释放，而且此阀门的动作还会触动其辅助触点，向控制系统进行信号的传递，将故障信号显示在人机界面上。此外，当上述压力达到一定数值之后还会触动布赫继电器的辅助触点，此控制系统就会根据压力数值的大小来发出带有相应提示的报警或者是直接将主断路器断开，然后根据报警通过人工的方式按下排气按钮来将气体排出。

4牵引变流器的保护

牵引变流器中的IGBT高频开关元件在运行中会产生大量热量，如果没有及时散热会造成变流器故障，为此，需要通过水冷的方式来起到散热的作用，同时还要在水中添加防冻液来避免外界温度降低冷却效果。而针对变流器的保护，重点就是对上述冷却液的液位信号以及循环管路中的压力信号进行检测。针对检测出的上述压力值超出其规定范围而出现冷却循环系统故障的问题，可以通过牵引封锁等措施来对牵引系统进行保护。此外，液位传感器用于检测冷却液的液位，如果出现过低的问题，系统就会采牵引封锁或者是将主断路器断开的方式来保障冷却效果。而针对检测到的冷却系统压力超标的问题，需要通过清理内部管路或者补充冷却液的方式来确保压力正常。

5牵引电机的保护

针对牵引电机的保护重点就是温度保护以及速度保护。对于前者来说，就是将温度传感器安装在电机外壳上来对定子线圈的温度进行测量，而且在测量出其温度超标时通过对牵引功率降低的方式来降低其温度。而针对转子线圈的温度测量，通常是通过所测量的定子线圈温度来进行计算转换，在所得出的数值超标之后通过降低牵引力矩的方式来对牵引的电机起到保护的作用，确保电机正常功能的发挥以及使用寿命的延长。而针对后者来说，由于机车的轮径相同，在正常情况下所采集到的每个轴的速度是相同的。而如果通过牵引控制单元对转向架的各个速度传感器的速度数值进行检测时发现不同传感器之间的数值存在较大差别时，系统就会做出传感器或电机故障的判断，此时就会对相应的牵引电机的电源进行切断，而且是通过对相应的逆变模块进行封锁来实现的。也就是在经过上述检测得出机车的实际速度超出设计速度时就会对整车牵引力进行封锁来起到保护的作用。

6结语

针对电力机车的牵引系统来说，为了保障其整个牵引系统电气部分的安全运行，需要针对其中比较关键的受电弓、主变压器、牵引变流器以及牵引电机等采取有效的保护措施。本文就对上述几种保护措施的原理进行介绍，在上述系统经过上述保护措施之后，有助于大大提升整个牵引系统电气部分运行的安全性和可靠性。

参考文献

[1]郭晓鹏.交流电力机车牵引传动系统的保护分析和总结[D].西南交通大学，2013.

[2]贾岩鑫.电力机车高压电气系统过电压防护方案研究[D].北京交通大学，2016.