杨川
中国铁路北京局集团有限公司怀柔北机务段 北京市 101408
摘要：高压电压互感器作为电力机车的重要组成部分，其运作正常与否会对机车运行安全造成直接影响。本文以HXD3C型电力机车为研究对象，指出了其高压电压互感器发生故障的原因，探讨了具体的解决建议，望能为此领域研究提供些许借鉴。
关键词：电力机车；HXD3C型；高压电压互感器；故障；对策
在整个电力机车当中，高压电压互感器是其中不可或缺的车顶高压电器设备，主要用途是测量接触网电压、提供保护及功率计量等。现阶段，机车上使用的高压电压互感器主要有两种，一种是干式高压电压互感器，另外一种是油浸式高压电压互感器。HXD3C型电力机车是一种较新型的机车类型，但其在长久运行后，所配套的高压电压互感器容易发生故障。本文结合当前实况，就其故障发生原因及解决策略探讨如下。
1.故障概述
总共有3台机车的高压电压互感器发生故障，机车号分别为0141、0096、0002；针对0141机车而言，其在2015年便已经上线运行，在发生故障时，总行驶里程已经达到了10万多公里；而对于0096机车来讲，其在2014年上线运行，故障发生时已经行驶了17万多公里；针对0002机车，其上线运行时间为2015年，其发生故障使得总行驶里程为16.2万公里。针对0141、0096机车而言，其高压电压互感器有着比较完整的外形，硅橡胶的存在局部老化情况，而且内部所封装的绝缘材料已经出现液化流出情况。下载机车的TCU、CCU数据，机车发生故障的原因是机车检测到过高的网压，报网压超限，机车自动将牵引中断。针对0002机车而言，其高压电压互感器的原边绕组存在明显破损，而且对地放电炸裂，导致接触网断网，最终引发弓网事故。通过深入分析CCU、TCU数据得知，机车既往发生过报网压超限、网压高故障，后在升弓、复位操作过程中，发生过互感器炸开情况。
2.故障原因
通过检查故障互感器的外观，以及分析电气检测数据得知，互感器发生故障的原因为内部绝缘材料严重老化失效所引起。其一，3台机车故障出现时间都是机车牵引区段高温季节，气象温度为35~38℃，而TCU记载的最高大气温度是44℃，如此环境下，HXD3C型机车车顶的温度达到了70℃。尽管互感器有着比较小的功耗，但引起散热效果不佳，于机车顶上所产生的热量难以向外部传递，其金属底座易把机车顶盖的高温相互感器内部传递，随着热量的不断积累，最终便会造成绝缘材料的老化。通过分析所溢出的棕褐色凝固物可知，其中存在漆包线外层漆成分，且溢出物多，因而可推测出互感器所对应的绝缘封装，应该并非为环氧树脂，而可能是环氧树脂封装胶。若封装胶用此物质，那么断定为用材不当。
因为此种封装胶存在比较明显的热变形特性，当温度超过85℃时，便会发生变形，致使封装材料固定绕组与铁芯的作用丧失，当机车处于运行状态时，轮轨之间的作用力反映在机车顶盖上，便会形成由规律的振动，此时，振动会破坏互感器的绕组；而于机械作用力的持续影响下，便容易造成原边绕组匝间短路，减小原边线圈的交流，增加原边的电流，加重内部发热，造成处于软化状态的漆包线的绝缘漆、环氧树脂封装胶在持续高温影响下，出现膨胀、液化情况；针对外层的硅橡胶而言，其在高温状态下，会发生老化变形，降低局部强度，造成环氧树脂封装胶顶破硅橡胶溢出。其二，尽管机车提示为网压超限，但基于Expert 2 viewer软件的相关记录得知，网压高只是因互感器的原边线圈匝间发生短路，由变比改变所引起的误报。从环氧树脂封装胶液化流出这一情况可知，此种故障与温度之间有紧密关联，这一致于机车的运行；采用Expert2viewer软件进行查实，从中得知0141机车在发生故障时，TCU所记录的大气温度是44℃，而0096机车为42℃，0002机车是40℃。经深入分析得知，故障可能相关于绝缘材料的温度老化规律。
3.具体建议
结合上述原因分析，给出如下防范建议：首先，当机车处于运行状态时，若出现网压超限情况，此时，乘务员需要借助机车上所设置的无线电话，对车站值班员进行询问，内容是同一供电臂下的其它机车有无网压高情况发生。若机车报告网压超限，且同时出现接触网停电情况，乘务员需要降下机车受电弓，并及时查明原因。其次，针对配件制造厂而言，需要深入剖析发生故障的互感器，将原因查明，逐一从制造与设计阶段着手，促进其质量的提高。最后，在机车运用回段之后，对高压电压互感器线圈的高压直流泄漏电流值、直流电阻值等进行检测，针对运行不良的互感器，需及时进行更换。当处于高温季节，需要下载CCU、TCU数据，且急性深入分析。
设计制造阶段的改进：（1）测量网压及信号应用。待机车升弓之后，由电压互感器所检测到的网压信号，可以当作指示使用，同时还可用作机车闭合主断的必要条件，预防高电压而对车内设备造成损坏。如果主断路器处于闭合状态，主变压器所对应的次边绕组同样电压信号采集，需将高压电压互感器所采集的信号对比于主变压器次边电压信号，如果两者之间存在着比较大的偏差，那么需要将主逆变器封锁以及分开断路器，然后降弓，这样才能最大程度降低故障损失。（2）改进高压电压互感器。通常情况下，会在机车顶部处安装高压电压互感器，当环境比较恶劣，尤其是夏季，机车站停待避时，热气流不断上升，机车内部发热部件所散发的热量以及太阳直射车顶金属吸收的热量会不断聚集在一起，测定温度会较大气温度大。在对互感器进行设计时，需要使机车的使用环境温度大于40℃，这样才能确保电器拥有较好的热稳定性。
4.结语
综上，对于HXD3C型电力机车而言，其在运行一段时间后，便容易出现各种故障，而高压电压互感器故障便为其一；本单位分析分析高压电压互感器发生故障的原因，然后采取上述预防措施，故障发生率得到明显降低，效果理想。
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