地鐵車輛充放電電阻燒損的原因與解決措施

楊暉

摘 要：地鐵主線路中的牽引系統(tǒng)是地鐵車輛的重要組成部分，而作為牽引系統(tǒng)運作的承載設(shè)備，充放電電阻在使用可靠性和可維護性方面面對著更多的高標(biāo)準(zhǔn)要求，則解決地鐵車輛充放電電阻在運行時出現(xiàn)的問題，成為地鐵部門的重要關(guān)卡。本文將對地鐵車輛充放電電阻進行淺要的了解，以地鐵車輛充放電電阻出現(xiàn)燒損現(xiàn)象的原因為主要內(nèi)容，并提出應(yīng)對燒損現(xiàn)象的解決措施，延長地鐵車輛充放電電阻的使用壽命，確保城市地鐵主線路系統(tǒng)的正常運行。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；充放電電阻；燒損原因；措施

中圖分類號：U269 文獻標(biāo)識碼：A

隨著城市軌道交通網(wǎng)線建設(shè)范圍和規(guī)模的逐漸擴大，地鐵以其便捷性和高效性越來越被城市居民所依賴。然而，近年來城市地鐵車輛運行中主線路系統(tǒng)充放電電阻燒損現(xiàn)象時常發(fā)生，其中，某地鐵調(diào)試期間，發(fā)生的牽引系統(tǒng)充放電電阻燒損，造成地鐵部門重大損失，更加引起了地鐵部門對于牽引系統(tǒng)充放電電阻使用的重視。故本文將對地鐵車輛充放電電阻在實際應(yīng)用中的燒損原因進行簡要的探討，維護地鐵主線路系統(tǒng)的正常調(diào)試和運行，提高城市地鐵交通的高速運行。

1.地鐵車輛充放電電阻系統(tǒng)運作原理

1.1 主電路工作原理

地鐵運行的交流電傳動系統(tǒng)是由VVVF逆變器-異步牽引電動機所組成的，一般作為地鐵系統(tǒng)中的車控方式。列車牽引系統(tǒng)主電路采用的是兩電平電壓型直-交逆變電路，這種電路運作模式是先由受電弓接觸受流輸入的DC1500V直流電被牽引逆變器轉(zhuǎn)化成更加適合支持異步牽引電動機運作的三相交流電，這種交流電不論頻率還是電壓都可以進行調(diào)試。牽引逆變器設(shè)置的目的是利用兩個逆變模塊單元驅(qū)動相應(yīng)的電動機，將電阻制動斬波單元和逆變模塊單元集成在一起。在這種主電路設(shè)計下，主電路不僅能夠在電壓1000V～1800V之間正常運作，還能實現(xiàn)牽引-制動的無接點轉(zhuǎn)換，滿足地鐵列車主電路系統(tǒng)對于列車牽引及制動特性的要求。

1.2 高壓電氣箱組成

作為地鐵車輛主電路系統(tǒng)構(gòu)成的一部分，高壓電氣箱發(fā)揮著地鐵牽引系統(tǒng)電路通斷和保護功能，確保地鐵列車故障時有相應(yīng)的應(yīng)急動作。高速斷路器的作用是在地鐵主線路出現(xiàn)故障時的故障保護；而關(guān)于檢測后續(xù)電路的接地故障保護則是由差分電流接觸器來實現(xiàn)；最后，充電和短接接觸器則是分別用于支撐電容器預(yù)充電和電網(wǎng)直接向牽引逆變器供電，確保支撐地鐵線路主電路的正常運行。

1.3 高壓電氣箱工作原理

由上述高壓電氣箱組成可知，高壓電氣箱的運作原理是在DC1500V被受電弓送往高壓電氣箱后，經(jīng)歷隔離開關(guān)、高速斷路器、差分電流傳感器等設(shè)備的傳送，提供于電抗器和牽引逆變器當(dāng)中。隔離開關(guān)是手動的閘刀式機械開關(guān)，通過絕緣棒進行實際操作，此外，隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)中還設(shè)有專門應(yīng)對牽引逆變器的放電開關(guān)，確保操作的安全性。

2.地鐵車輛充放電電阻燒損的原因

2.1 地鐵車輛充放電電阻溫升限制

地鐵車輛高壓電氣箱一般使用的充放電電阻標(biāo)稱阻值為75，額定功耗為300W，表面升溫為350K，額定電壓為150V，則對該型號電阻進行電阻額定溫升實驗時，實驗環(huán)境溫度為29℃，電阻表面最高點溫度為395℃，溫升為366K，并不符合技術(shù)參數(shù)的要求，極容易引起地鐵車輛充放電電阻燒損，進行對地鐵主線路系統(tǒng)造成損壞，埋下更大的地鐵安全隱患。

2.2 地鐵車輛充放電電阻表面涂層

地鐵主線路中電阻燒損而造成的現(xiàn)象，根據(jù)故障發(fā)生時電路數(shù)據(jù)的記錄波動情況，支撐電容器兩端電壓先升高后中間電壓急劇跌落最后降為零，而中間直流電流則在較短時間內(nèi)急速升高然后降為零?？偨Y(jié)上述分析，電阻燒損的原因除了電阻溫升不滿足電阻自身參數(shù)要求，還有就是充放電電阻表面涂層材料耐高溫性能不夠，以致主線路在經(jīng)歷過大電流時，容易出現(xiàn)電阻釉面脫落進而電阻絕緣失效，損害地鐵主電路系統(tǒng)的裝置。

2.3 地鐵主電路設(shè)計錯誤

除了以上兩種造成地鐵車輛充放電電阻燒損的原因，還有最后一種原因。相較于前兩種充放電電阻自身性能因素的原因，最后一種原因是外界因素-地鐵主電路設(shè)計錯誤。由于在城市地鐵主電路系統(tǒng)正常運行中，充放電電阻已經(jīng)承受了巨大的運作負荷，再加上，在初期地鐵主電路設(shè)計錯誤和現(xiàn)場調(diào)試操作失誤，主電路中累積能量超過充電電阻的最大承受負荷，進行電流沖擊電阻失效。此外，端子易破壞地鐵車輛充放電電阻安裝座絕緣層，也會造成電阻釉面脫落進而電阻絕緣失效的現(xiàn)象，危害著地鐵的正常運行。

3.地鐵車輛充放電電阻燒損的解決措施

針對地鐵車輛充放電電阻燒損的原因，應(yīng)采取有效的解決措施，以確保地鐵車輛的有效運行，實現(xiàn)最佳的運行效果，下面進行詳細分析。

3.1 充放電電阻替換

針對上文提出的地鐵車輛充放電電阻溫升限制和電阻表面涂層的缺陷因素，提出將地鐵中現(xiàn)用的電阻進行替換的解決措施。采用自身含有較大容量的電阻替換現(xiàn)有電阻，將地鐵車輛充放電電阻溫升限制的設(shè)定數(shù)值提高，確保地鐵車輛充放電電阻在地鐵主電路系統(tǒng)運行中能夠承受更大的運作負壓；與此同時，含有較大容量的電阻在表面涂層方面的質(zhì)量也比現(xiàn)有充放電電阻質(zhì)量更好，端子也不易損壞安裝座的絕緣層，便避免在出現(xiàn)電阻釉面脫落進而電阻絕緣失效的現(xiàn)象，徹底消除由于充放電電阻自身因素帶來的隱患。

3.2 創(chuàng)新地鐵車輛充放電電阻在電路中的設(shè)計

對地鐵車輛充放電電阻在電路中的創(chuàng)新設(shè)計時，分為兩方面。一方面是針對充放電電阻替換后的電阻組型設(shè)計，即將地鐵車輛充放電電阻進行改造流程，將原先一個電阻（型號為RX20-300W）換成兩個電阻（型號為RXQ-S500W）并聯(lián)，再與地鐵主電路進行連接，在這種連接中，不僅等效阻值是一致的，還對于控制系統(tǒng)時間參數(shù)無任何影響；另一方面便是對充放電電阻在地鐵主電路設(shè)計的改善和創(chuàng)新，根據(jù)不同城市地鐵主電路建設(shè)的特點和最大負荷，重新設(shè)計充放電電阻的裝置位置和結(jié)構(gòu)連接，防止外界因素破壞電阻或是主電路中累積能量擊穿電阻，造成地鐵充放電電阻失效。

結(jié)語

地鐵車輛充放電電阻的燒毀，不僅影響著城市地鐵列車的基本運行，還直接關(guān)系著地鐵主線路系統(tǒng)投入使用的調(diào)試和正常運行，因此，在城市地鐵行業(yè)高速發(fā)展的同時，地鐵車輛充放電電阻燒損的解決措施實行也是必然的，創(chuàng)新地鐵車輛充放電電阻在電路中的設(shè)計，提高充放電電阻的設(shè)計和質(zhì)量水平，確保城市地鐵的高速運行，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。

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