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主断路器故障分析及防治措施

时间:2011-04-24  作者:秩名

论文导读:电力机车主断路器发生故障危害大,在机车运行途中,若机车发生主断路器故障,在线路运用繁忙的情况下,一般都不能登顶处理,造成机车请求救援,影响线路列车正点运行,解决主断路器故障的问题是我段保证运输生产的当务之急。从2008年8月至2009年8月期间,对我段韶山机车主断故障发生进行统计分析,共发生63台次,故障处所主要分布在主阀、瓷瓶、传动装置。对新备品的主阀体、活塞进行测量、统计、分析,将主阀体、活塞按公差范围分为A、B两组,在A、B组内选配,能使活塞与主阀体间隙保证在0.095-0.125mm之间,比较合适。结合我段现阶段的生产实际采取以下防治措施,减少主断故障的发生。
关键词:主断路器,故障,分析,措施,效果
 

电力机车主断路器发生故障危害大,在机车运行途中,若机车发生主断路器故障,在线路运用繁忙的情况下,一般都不能登顶处理,造成机车请求救援,影响线路列车正点运行,解决主断路器故障的问题是我段保证运输生产的当务之急。

1.问题提出

主断路器是接通和分断电力机车网侧(高压)电路的电器,是机车电路上的一个总开关,也是机车上的一种主要保护装置,当主电路发生短路、接地、整流臂击穿以及辅助电路过载、短路、零压继电器动作等均通过主断路器切断电力机车电源。主断路器主要组成部件有:灭弧室、非线性电阻、隔离开关、启动阀、主阀、延时阀、传动风缸、电磁铁等。

从2008年8月至2009年8月期间,对我段韶山机车主断故障发生进行统计分析,共发生63台次,故障处所主要分布在主阀、瓷瓶、传动装置。

2.故障分析

2.1主阀卡位、漏风故障分析

主要是指主阀活塞发生膨胀、偏磨、扭曲、变形或异物等原因,使主阀活塞卡在主阀体内某一位置,主阀不能正常关闭主断路器储风缸通往灭弧室的压缩空气,导致卡位、漏风。其主要原因是:

2.1.1活塞强度和刚性偏小、热膨胀系数较大

对卡位的活塞进行认真细致地测量,并与厂家提供的尺寸和未使用过的活塞进行对比,发现活塞有不同程度的扭曲、变形,因此说明活塞强度和刚性偏小。活塞采用黄铜加工,热膨胀系数较大,在反复交变推力的作用下易发热膨胀,造成卡位。

2.1.2活塞与主阀体配合尺寸不当

对新备品的主阀体、活塞进行测量、统计、分析,将主阀体、活塞按公差范围分为A、B两组,在A、B组内选配,能使活塞与主阀体间隙保证在0.095-0.125mm之间,比较合适。同时对部分机车上的主阀体、活塞进行测量,发现间隙min=0.08mm,比标准小0.015mm,间隙max==0.14mm,比标准大0.015mm。这将导致主阀体与活塞间隙过小或过大。间隙过小时主阀体对活塞的磨擦阻力过大,易造成分断时阀杆动作的卡滞;间隙过大时,易造成活塞的回风。

2.1.3 O形橡胶密封圈失效或组装不当

O形橡胶密封圈主要是防止压缩空气与外界相通,一旦由于组装当或受交变推力反复移动造成磨损,使得密封不良,压缩空气便通过O形圈从主阀体上的透气孔排出大气,严重时沟通主风道,压缩空气吹开动触头从灭弧瓷瓶外罩处漏风。

2.2瓷瓶炸裂故障分析

主断路器瓷瓶爬电烧损、炸裂是多发故障,该故障发生的主要原因有:

2.2.1瓷瓶材质不良

材质不良包括瓷瓶具有冷脆性、热胀性、表面易发生爬电和机械强度低,在冬天气温低或夏天太阳曝晒的情况下更为明显,同时当主断路器动静触头开断时,出现瓷瓶炸裂情况。

2.2.2瓷瓶外部清洁度差

主断路器瓷瓶主要起到主断路器与车体间25kV高压的绝缘作用,若主断路器瓷瓶表面脏污,特别是在潮湿天气,易发生瓷瓶表面对车体放电、爬电闪络,从而烧损瓷瓶表面釉层,降低甚至破坏瓷瓶的绝缘性能。

2.2.3压缩空气干燥度差

当主断路器分断时,在消音罩排气孔处有一团水分子含量较高的雾汽,介质被击穿造成对地放炮及瓷瓶烧损。尤其是SS1型机车,主断路器与机车呈纵向安装,是一主要诱因。免费论文参考网。另一种情况是当主断路器分断时,在灭弧室触头喷口处形成一股高速压缩空气流,使动、静触头分离,同时对产生的电弧进行强烈的气吹和冷却。如果机车空气干燥器不良,储风缸内经塞门进入灭弧室的压缩空气量不够,或未对总风缸和主断路器及时排水,均会造成压缩空气潮湿或脏污,而潮湿脏污的压缩空气又会造成灭弧瓷瓶内部绝缘强度降低,特别是动、静触头断口处,电弧熄灭困难或重击穿,沿瓷瓶内壁面拉弧放电,长时间燃弧使得压缩空气中的水分分解成氢、氧等气体,体积迅速膨胀,压力倍增造成灭弧瓷瓶炸裂。

2.2.4动触头复原弹簧卡滞、折断、卡簧断裂(SS1)

由于主断路器频繁开合动作,动触头复原弹簧和动触头花键过盈配合在高温与常温相交替的恶劣环境中承受着频繁的冲击载荷,复原弹簧极易产生疲劳变形、卡滞甚至折断,花键过盈配合容易受到破坏使得动触头与动触头座分离,从而使动、静触头之间的接触压力减小,分断开距减小,灭弧困难,燃弧时间延长造成主触头烧损,严重时会引起灭弧瓷瓶炸裂。卡簧断裂导致动触头与动触头座分离,使主动触头不能正常闭合。当主断合闸时因动触头不能闭合,电流从非线性电阻通过,造成非线性电阻炸裂。

2.2.5非线性电阻性能变化

非线性电阻能够抑制截流过电压和降低恢复电压的上升速度及幅值,如果非线性电阻因吸潮或某种原因长时间承受电压,通过电流,其性能极易发生变化.导致高压大电流流经非线性电阻,电阻严重过热而爆炸。其性能变化还会降低主断路器的分断能力,产生大电弧,严重时会造成瓷瓶炸裂。

2.3传动机构失效

当主断路器得到分断或闭合信号,压缩空气进入传动气缸,主活塞推动传动杠杆转动,控制轴在切向力的作用下转动,从而带动隔离开关进行分断或闭合。当隔离开关分断或闭合即将到位时,缓冲风缸空气受到压缩产生阻力减缓主活塞运动速度,使隔离开关缓慢运行到位,减小冲击力。造成传动机构失效的主要原因有:

2.3.1隔离开关触指超行程

在隔离开关动作过程中,由于隔离开关和转动瓷瓶均有一定质量,在瞬间制停到位时,必然产生很大的惯性冲击,这种惯性冲击依靠传动气缸的缓冲性能得到有效控制。在长期交变切向力的作用下,转动瓷瓶安装螺丝逐渐松动,控制轴的键与轴、销与轴及传动气缸连杆销的磨耗也逐渐加快加大,传动气缸的缓冲性能不良进一步恶化了这种松动和磨耗,轴与瓷瓶等配合处开始出现间隙,产生相对运动,最终导致隔离开关触指超行程。

2.3.2控制轴松旷、断裂

在断裂转轴中键槽和平键间的配合达到0.5㎜及以上就有5台,键槽和平键磨损严重,二者在来回冲击之下转轴产生疲劳裂纹,最后断裂;根据设计要求轴(Ф24+0.02㎜)和定位销、鼠尾销(8×45、1:50)间的配合尺寸为0.02㎜~0.05㎜,现场调查显示:在断裂的26台转轴中轴和定位销、鼠尾销0.5㎜及以上就有7台,超过标准尺寸就会使轴沿轴线在垂直方向发生偏移,由此产生额外的弯曲力矩,间隙越大,产生的力矩也就越大,时间一长受力集中部位就会产生裂纹,最后断裂。

2.3.3传动机构卡滞

如果传动风缸活塞与缸体的间隙偏小和滑动面润滑不良等,将会造成传动气缸内活塞与缸体间滑动不灵活,活塞行程偏小,使得隔离开关无法闭合到位。

3.防治措施

结合我段现阶段的生产实际采取以下防治措施,减少主断故障的发生。

3.1主阀卡位、漏风故障的防治

⑴对活塞与主阀体进行选配,保证间隙符合0.095~O.125mm标准。⑵定期更换O形橡胶密封圈,并控制好O形圈的夹紧力。⑶对将活塞材料由黄铜改为合金,增加强度和刚性,减少热膨胀,加厚活塞底部,并采用圆弧过渡,减少应力集中,从而增加刚性的建议及时向厂方进行反馈。

3.2 瓷瓶烧损、炸裂故障的防治

⑴在主断路器各瓷瓶上涂防闪络涂料,定期擦拭清洗并注意保持清洁,并在灭弧瓷瓶与消音罩连接螺栓处加入一块185×150×1mm的环氧布板,用以部分隔离主断分断时排出的含水雾汽。全部更换相关放电器支架,放电器材质由原用的黄铜棒改为现在的紫铜棒,打磨放电器支架与安装座接触的平面,达到减小接触电阻的目的。⑵定期检查机车空气干燥器状态,并对机车总风缸及主断路器储风缸进行及时排水,保证压缩空气干燥、清洁。⑶小修每次打开灭弧室更换复原弹簧、通风滤网、动静触头及其花键连接等内部零件状态,测量有关参数,必要时更换。免费论文参考网。主断路器下车检修时应严格执行车下检修工艺,确保各项性能符合技术要求。免费论文参考网。⑷定期测量非线性电阻阻值,检查其状态,干燥剂变色达1/2更换,组装时保证密封。

3.3 传动机构失效的防治

⑴定期检查隔离开关触指是否有超行程,一旦超行程就要引起足够的重视并进行记录跟踪。并规定闭合到位后,动触头距静触头凸台距离必须大于15mm。⑵定期检查传动机构各轴、销等零件的状态,及时润滑给油.减少非正常磨耗, 发现不良处所及时处理,磨耗到限的均要进行更换。⑶对控制轴进行寿命管理,小修每次必须更换。控制轴进行探伤检查,对隔离开关触指超行程的控制轴进行超声波探伤。⑷小修每次分解传动气缸,检查连杆销、十字头销、活塞、缸体、M8孔等,保证其缓冲性能良好。

4.防治效果

通过采取以上一系列技术改造、改进检修工艺和规范保养等有效防治措施,我段SS1、SS3、SS4型机车主断路器频发的各类故障得到有效的控制,故障率明显降低。

 

 

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