牽引整流柜整流單元連接處燒損故障分析

溫鵬，郭宣召，張道洋，亓剛

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東萊蕪271104）

牽引整流柜整流單元連接處燒損故障分析

溫鵬，郭宣召，張道洋，亓剛

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東萊蕪271104）

分析DF10D0053電傳機車主整流柜整流單元連接部位燒損的原因，提出相應的預防改進措施。

整流柜；整流單元；電化腐蝕；導電油脂

0 前言

牽引整流柜是電傳內(nèi)燃機車主電路整流設備，由柜體、交流母排、直流母排、硅整流元件、換向阻容保護和聯(lián)接導線等部件組成。它的作用是將同步牽引發(fā)電機發(fā)出的交流電轉換成直流電，供給牽引直流電動機驅(qū)動內(nèi)燃機車運行，達到輸出柴油機功率的目的。牽引整流柜為三相橋式整流電路，硅整流元件通常為ZP2500-28和ZP2000-28型風冷平板式，用外加螺栓把2塊散熱器壓緊在P-N結的兩邊（整流管本身不存散熱器和螺栓），工作時熱量同時從兩側散出，因此是雙邊散熱。硅整流管夾持在兩組散熱器之間，通過兩端簧板用4個螺栓鎖緊，管芯所產(chǎn)生的熱量通過高純鋁精密鑄造的散熱器片散發(fā)。硅整流元件工作時，P-N結內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱損耗，若不及時將熱量散發(fā)出去，結溫會越來越高，直至燒損整流元件。

機車運行中，整流單元故障特別是連接處燒損，通常都會引起機車接地、過流等故障的發(fā)生，導致機車無法正常運行。隨著電傳機車使用年限的增加，此類故障出現(xiàn)的越來越頻繁。通過分析典型故障，找出故障原因和解決措施，提高牽引整流柜的整體檢修質(zhì)量，降低檢修周期內(nèi)故障率，

1 故障現(xiàn)象

電傳機車故障統(tǒng)計顯示，牽引整流柜故障多發(fā)生在整流單元，整流單元故障主要集中在連接部位，主要表現(xiàn)為整流單元連接處燒損和聯(lián)接導線燒損。比較典型的故障為DF10D0053電傳機車牽引整流柜整流單元連接處燒損。2016年5月乘務員提票機車出現(xiàn)過流卸載故障，導致機車無法運行?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)主整流柜2個整流單元連接處及聯(lián)接導線燒損（圖1、圖2），對整流柜進行仔細檢查后，發(fā)現(xiàn)還有2個整流單元聯(lián)接導線顏色有輕微變化，拆開連接線緊固螺栓，發(fā)現(xiàn)整流單元與聯(lián)接導線連接處有輕微發(fā)熱變黑現(xiàn)象（圖3）。

將整流柜吊下做整體全面檢查，發(fā)現(xiàn)還有多個整流單元存在問題，主要發(fā)生在整流單元與連接導線的連接處，有一層致密的氧化物，但還沒有發(fā)展到變黑的狀態(tài)，各整流單元劣化程度不同，但無二極管燒損，見圖4。

圖1 整流單元連接處嚴重燒損

2 原因分析

圖2 聯(lián)接導線嚴重燒損

圖3 整流單元連接處輕微燒損

圖4 整流單元連接處氧化

根據(jù)維修經(jīng)驗做初步分析時認為此類故障可能是檢修過程中聯(lián)接螺栓緊固不到位，導致連接導線與整流單元散熱片接觸面接觸不良，引起接觸電阻過大，電熱功率迅速增加，逐步發(fā)熱并最終發(fā)生燒損故障。但檢查后發(fā)現(xiàn)，故障整流單元聯(lián)接導線的緊固螺栓沒有松動。DF10D0053機車是大修后運行3個月過程中出現(xiàn)此問題，而以前經(jīng)大中修后的機車從未出現(xiàn)過此類問題。對該機車整流柜部分整流單元燒損故障，濟南機務段的原因分析是機車可能整體電流偏大，但整體電流偏大會燒壞二極管，檢測過程中未發(fā)現(xiàn)二極管燒損。

通過查找資料，進一步分析認為是聯(lián)接導線（銅材料）與整流單元散熱片（鋁材料）之間產(chǎn)生化學反應造成。由于銅、鋁之間直接接觸產(chǎn)生電化腐蝕，造成接觸電阻增大，隨著接觸電阻的增大，機車運行中會在接觸處溫度升高，高溫下腐蝕氧化加劇，使聯(lián)接質(zhì)量進一步惡化，接觸點溫度不斷升高最終導致冒煙、燒毀等故障。從演變程度來看，故障的發(fā)生是漸變的和逐步發(fā)展到燒損的過程。此次對機車整流柜分解發(fā)現(xiàn)的部分銅聯(lián)接導線連接表面處有輕微銅露出現(xiàn)象，如不進行搪錫處理，在與整流單元鋁散熱片長期接觸中，將來可定還會發(fā)生燒損故障。如果此次僅處理2個外觀明顯燒損的整流單元，隨后其他整流單元在一定時間內(nèi)會逐步燒損，導致故障問題擴大，造成更大的損失。

3 改進措施

（1）加強緊固檢查，發(fā)現(xiàn)螺栓松動應分解拆開，觀察散熱器接觸表面及聯(lián)接導線表面是否氧化腐蝕現(xiàn)象，如果散熱器表面存在氧化腐蝕現(xiàn)象，用砂紙或砂輪把氧化層去除并處理平整；如果連接導線出現(xiàn)氧化腐蝕現(xiàn)象，如無法去除氧化層和進行良好搪錫處理則必須更換聯(lián)接導線。

（2）大中修分解聯(lián)接導線時，盡量不破壞搪錫的聯(lián)接部位，如被破壞必須重新做搪錫處理；由于聯(lián)接導線與整流單元散熱器之間為金屬聯(lián)接，接觸表面可能存在凹凸不平，過大的緊固力可能會破壞聯(lián)接導線接觸面搪錫層。因此，通常需在連接處涂抹導電油脂，導電油脂的作用是減少氧化反應和使接觸面緊密接觸提高導電性能。

（3）技術要求銅—鋁之間的接觸，必須對銅搪錫。在更嚴格的高電壓、大電流環(huán)境下，銅—鋁之間應加裝金屬過渡板，防止產(chǎn)生電化腐蝕。杜絕此類問題的發(fā)生，需在聯(lián)接導線和散熱器表面之間加裝金屬過渡板。

（4）目前整流單元散熱器的材料選用鋁，在確保散熱效果的基礎上盡可能降低成本。但從長期運行成本或使用部位的重要性方面考慮，選用銅或其他能降低電化腐蝕的金屬材料是發(fā)展趨勢。

〔編輯 李波〕

U262.33

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.21