鐵路客車供電干線絕緣不良原因分析及改進

唐明昌

（中國鐵路南寧局集團有限公司 柳州機車車輛有限公司，高級工程師，廣西 柳州 545007）

引言

每年入冬前后，鐵路客車（以下簡稱客車）供電干線絕緣不良問題日漸增多,用數(shù)字式絕緣電阻表測量客車供電干線各相線對地間絕緣電阻值約在0.01 MΩ，低于單車通電運用標(biāo)準(zhǔn)值0.5MΩ，客車無法通電運用。以AC380V 供電客車為例，對客車供電干線絕緣不良原因進行分析，提出相應(yīng)防范措施，為提升客車供電干線絕緣水平提供參考。

1 組成部件及絕緣標(biāo)準(zhǔn)

在客車運用中，影響客車供電干線絕緣水平的部件，除供電干線本身外，還有為實現(xiàn)整列客車貫通供電而與其連接的車端動力連接器和干線接線板。三個部件絕緣值要求分別如下：

1.1 供電干線

AC380V 供電客車供電干線采用AC380V 三相四線制、雙路供電。兩路供電干線敷設(shè)于客車底架下部內(nèi)絕緣線管或線槽內(nèi)，每路供電干線配置6×120mm2 和2×50mm2 低煙無鹵導(dǎo)線，配線工作溫度范圍是-40℃～+45℃，在風(fēng)沙雨雪等各類情況下配線每千米絕緣電阻值不低于20MΩ。

1.2 動力連接器

動力連接器安裝在客車端部，其作用是實現(xiàn)各單節(jié)客車間電能輸送的連接。AC380V 供電客車4個角各安裝有上下2個DL4AC500/400Z型動力連接器，工作溫度范圍是-50℃～+70℃，在風(fēng)沙雨雪等各類情況下絕緣電阻值不應(yīng)小于20MΩ。

1.3 干線接線板

干線接線板安裝在車下分線箱內(nèi)，其作用是分斷客車車下供電干線，從分斷處引出支線電源向本車供電，實現(xiàn)發(fā)電車或機車總電源向各單節(jié)客車供電。AC380V 供電客車一、二側(cè)各安裝有2 個分線箱，每個分線箱內(nèi)均安裝1塊干線接線板，工作溫度范圍是-40℃～+125℃，在風(fēng)沙雨雪等各類情況下絕緣電阻值不應(yīng)小于20MΩ。

綜上所述，在風(fēng)沙雨雪等各類工作環(huán)境下，供電干線、車端動力連接器和干線接線板三個部件的最低絕緣電阻值均不應(yīng)小于20MΩ?？紤]到檢修部件老化、工作環(huán)境溫度和濕度等因素，實際運用中，客車供電干線單車通電運用標(biāo)準(zhǔn)為供電干線相線間絕緣電阻值不低于1.0MΩ，各相線和地線間絕緣電阻值不低于0.5MΩ。

2 現(xiàn)場調(diào)查及處置試驗

2.1 現(xiàn)場調(diào)查

2.1.1 密封不良 通過查看多輛客車，發(fā)現(xiàn)各車存在以下密封不良問題：一是車下橢圓形線槽接口處上下兩側(cè)內(nèi)凹而線槽連接吊卡接口平整，導(dǎo)致安裝后線槽與線槽之間縫隙較大；二是檢查車下分線箱，發(fā)現(xiàn)分線箱與線槽外部連接處存在明顯流水痕跡，分線箱與線槽內(nèi)部進線口處普遍存在積雪結(jié)冰現(xiàn)象；三是開蓋檢查各動力連接器，發(fā)現(xiàn)各動力連接器不同程度受潮，插孔上有水珠，少部分動力連接器打開蓋子后有水流出，如圖1所示。

圖1 動力連接器受潮圖

2.1.2 積塵嚴重 打開各車車下分線箱，發(fā)現(xiàn)分線箱內(nèi)存在以下積塵問題：一是干線接線板接線模塊上部積塵嚴重；二是局部配線表面積塵；三是分線箱內(nèi)頂部有浮塵，箱底積塵及積水較嚴重。

2.1.3 絕緣下降 打開車下分線盒，測量干線接線板U/V/W 供電干線相線間及相線對地間絕緣電阻值均接近于0.01MΩ；分解連接部件，分別單獨測量各部件絕緣電阻值，干線接線板及車端動力連接器絕緣電阻值均接近于0.01MΩ，供電干線絕緣電阻值為5MΩ。

2.2 處置試驗

2.2.1 密封 車下分線箱各縫隙、車下分線箱與線槽間、線槽與線槽間等各部位縫隙均采用密封膠密封，如圖2所示。

圖2 縫隙密封圖

2.2.2 除塵 供電干線表面除塵；將接線板拆下，對接線板各部位徹底除塵；對分線箱內(nèi)各部位除塵除濕，疏通分線箱通氣孔。

2.2.3 除濕 客車停放在溫度約為15℃左右的檢修庫內(nèi)，打開各部位動力連接器，用布擦干表面水珠水漬，用電吹風(fēng)烘干各部件各縫隙的潮氣。

通過以上措施處理后，分別單獨測量供電干線、車端動力連接器和干線接線板的絕緣電阻值，三個部件的絕緣值恢復(fù)，各相間及各相對地間絕緣電阻值均達到500MΩ；恢復(fù)供電干線、車端動力連接器和干線接線板三個部件的連接后，在檢修庫內(nèi)測量各相間及各相對地間絕緣電阻值均達到500MΩ。

2.3 運用驗證

2.3.1 初次驗證 在檢修庫內(nèi)通電測試，情況正常后，上線運用，三日后客車回到檢修庫內(nèi)，測試各單車U/V/W 三相分別對地絕緣，一位側(cè)為0.8MΩ/0.8MΩ/0.18MΩ，二位側(cè)為0.45MΩ/1.3MΩ/0.6MΩ，低于0.5MΩ的部分無法達到運用要求。

2.3.2 故障排查 為模擬現(xiàn)場運用情況，驗證環(huán)境溫度變化對各部件絕緣值的影響，將已經(jīng)恢復(fù)絕緣值至500MΩ 的多輛客車調(diào)出檢修庫，在約-10℃露天停車線上停留4 小時后，拉回庫內(nèi)立即測量絕緣值，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻值均不同程度下降，最低者下降到10MΩ左右。據(jù)此，初步判斷為供電干線、車端動力連接器和干線接線板中有部件在低溫環(huán)境下絕緣性能下降，溫度變化范圍在檢修庫與露天停車線間，約為-10℃～15℃。

2.3.3 替換部件 為快速排查出故障部件，現(xiàn)場采用替換法進行試驗。因供電干線為更新配線且影響配線絕緣值主要因素是潮濕而非低溫，動力連接器絕緣板采用的不飽和聚酯DMC 相比干線接線板絕緣模塊所采用的阻燃工程塑料，不飽和聚酯DMC更耐低溫，故而首選故障可能性更大的干線接線板進行替換試驗。

2.3.4 再次驗證 將干線接線板更新為絕緣模塊采用不飽和聚酯DMC材質(zhì)的接線板后，絕緣電阻值不良情況得到解決。在檢修庫內(nèi)通電測試，情況正常后，再次運用驗證，三日后客車回到檢修庫內(nèi)，用數(shù)字式絕緣電阻表測量客車相線間絕緣電阻值不低于5MΩ，各相線和地線間絕緣電阻值不低于2MΩ，各項絕緣電阻值均達到運用要求。

3 原因分析

3.1 積塵

由于車下分線箱及線槽密封不良導(dǎo)致風(fēng)沙、雨雪進入，在惡劣自然條件和溫差變化大的運用環(huán)境下，潮濕的積塵附著在接線板絕緣模塊上部，尤其立式分線箱內(nèi)接線板絕緣模塊更容易積塵，導(dǎo)致接線板導(dǎo)電板與絕緣模塊爬電距離接近于0，絕緣電阻值最低處也接近于0。

3.2 潮濕

車輛在冬季運行，車體以下部位布滿積雪，車輛進檢修庫后，庫內(nèi)庫外溫差大，積雪快速融化，猶如以3 天一次的頻率對整個車下部位進行無死角水洗，密封情況不良，線槽、分線箱等部位進水，導(dǎo)致分線箱、線槽內(nèi)濕度迅速上升，接線板絕緣模塊、配線表面等部位附著水漬，加劇絕緣下降。

3.3 材質(zhì)不良

現(xiàn)車拆下的干線接線板經(jīng)過清潔烘干后，在15℃左右的溫度下，絕緣電阻值為500MΩ，但在-10℃以下的低溫時，采用阻燃工程塑料的接線板絕緣模塊絕緣下降，出現(xiàn)材質(zhì)不耐低溫的情況。

4 實驗對比

為進一步驗證兩種材質(zhì)的接線板絕緣電阻值隨溫度變化情況，將現(xiàn)車更換下來的干線接線板（絕緣模塊采用阻燃工程塑料）和另一塊干線接線板（絕緣模塊采用不飽和聚酯DMC）進行實驗對比。

4.1 高溫測試

在45℃的溫度時，分別測量其絕緣電阻值，絕緣模塊采用不飽和聚酯DMC 和采用阻燃工程塑料的接線板絕緣電阻值均為500MΩ，均達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 低溫測試

將兩者放入溫度設(shè)定為-10℃冰箱中冷凍24小時，測量不同溫度時干線接線板絕緣情況，發(fā)現(xiàn)溫度為0℃時接線板絕緣電阻值最低：絕緣模塊采用不飽和聚酯DMC的接線板絕緣電阻值為200MΩ，達到標(biāo)準(zhǔn)要求，而絕緣模塊采用阻燃工程塑料的接線板絕緣電阻值僅有5MΩ，遠低于標(biāo)準(zhǔn)要求的20MΩ。

4.3 實驗結(jié)果

通過實驗，驗證了絕緣模塊采用不飽和聚酯DMC的接線板絕緣電阻值滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；絕緣模塊采用阻燃工程塑料的干線接線板的絕緣阻值在45℃高溫環(huán)境下滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，其耐低溫性能無法達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 改進防范措施

①通過改進工藝等方法密封分線箱與線槽、線槽與線槽間縫隙，防止融雪風(fēng)沙等直接浸入線槽或分線箱內(nèi)部。

②根據(jù)實驗結(jié)果，不飽和聚酯DMC的低溫絕緣性能滿足絕緣電阻值要求，選擇絕緣模塊采用不飽和聚酯DMC的干線接線板，可以有效提高干線接線板絕緣性能。

③結(jié)合A1/A2/A3等修程，對分線箱接線模塊進行定期除塵，保證絕緣電阻值滿足運用要求。

6 結(jié)論

客車供電干線絕緣不良影響供電穩(wěn)定性和可靠性，進而影響行車安全?？蛙嚬╇姼删€絕緣不良的內(nèi)因是絕緣材料性能未能達到技術(shù)條件要求，外因是分線箱、線槽密封不良，導(dǎo)致供電部件潮濕和積塵。為確?？蛙嚬╇姼删€絕緣電阻值達到運用標(biāo)準(zhǔn)，通過工藝改進提高密封效果，在運用過程中定期排查，為客車供電安全保駕護航。