電力動車組用電氣連接器失效模式、案例分析及預(yù)防措施

康海濤　董力群

[摘 要]本文介紹了電力動車組生產(chǎn)過程及運營中出現(xiàn)的幾種典型的連接器失效模式，針對實際案例分析了連接器幾種典型的失效模式。最后提出了常見的幾種預(yù)防電氣連接器失效的措施。

[關(guān)鍵詞]電力動車組 失效模式 電氣連接器

中圖分類號：U266 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）17-0105-02

[Abstract]This paper introduces several typical failure mode of connectors in？manufacturing process for EMU ，and in view of the actual case to analysis connector of several typical failure mode.At last， the paper put forward some preventive measures to prevent electrical connector to be failure mode.

[Key words]EMU Failure mode Connector

1.引言

電氣連接器是電氣領(lǐng)域經(jīng)常用到的連接轉(zhuǎn)換部件，是一種為電線和電纜端頭（或設(shè)備件）提供快速接通和分?jǐn)嗟碾姎庋b置，擔(dān)負電能傳送、信號傳遞的功能，使電路實現(xiàn)預(yù)定的傳輸電流或控制信號的功能。其在軌道交通、航天等領(lǐng)域的中應(yīng)用十分廣泛。

電氣連接器在電力動車組上應(yīng)用十分廣泛，各個系統(tǒng)使用了不同型號、不同規(guī)格的電氣連接器，種類有GTC、QE、HARTING、尼龍連接器（二芯/三芯/六芯/十二芯等）、YH400型等。同時由于設(shè)計、生產(chǎn)制造工藝及運營路況等各種原因，也存在較為突出的連接失效問題。

若車輛在正線運營的情況下發(fā)生電氣連接器失效，勢必造成動力、控制、各類信號系統(tǒng)出現(xiàn)故障，直接影響電力動車組的在線運營。因此分析其典型的失效模式，據(jù)此制定合理化的預(yù)防措施尤為重要。

2.電氣連接器的典型失效模式

電氣連接器的失效模式有很多，根據(jù)電力動車組在生產(chǎn)過程中及正線運營中的故障反饋，從使用角度，總結(jié)概括出以下幾種典型失效模式。

2.1 接觸不良

接觸不良，是指連接器用的接觸件即插針對沒有達到預(yù)期導(dǎo)通或信號傳遞性能，造成信號的時斷時續(xù)、電流或電壓不穩(wěn)定的故障。

2.2 組裝不良

電氣連接器的組裝工序是非常重要的工序，該工序直接影響電氣連接器的連接性能。從生產(chǎn)實踐及車輛的功能調(diào)試試驗分析得知，插針、絕緣體、殼體三者任何一項沒有組裝到位都有可能出現(xiàn)連接器失效。

2.3 壓接或焊接不良

連接器插針采用冷壓接工藝或者是錫焊接工藝，在施工作業(yè)中，可能出現(xiàn)各種不良，出現(xiàn)品質(zhì)較差的產(chǎn)品，造成電線導(dǎo)體與插針連接狀態(tài)不穩(wěn)定不合理。

壓接或焊接不良多發(fā)在組裝制造過程中，出現(xiàn)該種情況的主要原因是壓接工具與使用端子（連接器插針）不匹配。

2.4 絕緣不良

絕緣不良主要是指由于連接器內(nèi)部的絕緣體開裂、破損等沒有起到絕緣作用或絕緣性能降低，造成的連接器失效。

絕緣體的設(shè)計機構(gòu)及材料是影響是絕緣性能的主要因素。另外，由于組裝及使用環(huán)境等因素的影響，絕緣體受不平衡應(yīng)力、表面或內(nèi)部存在雜質(zhì)、油脂、水汽、焊劑、化學(xué)類污染物等，均可能造成短路、漏電、擊穿、絕緣電阻低、腐蝕等絕緣不良的現(xiàn)象。

2.5 連接及鎖緊機構(gòu)不良

電氣連接器的連接及鎖緊機構(gòu)是連接器機械性能的重要保證，直接關(guān)系到連接器結(jié)合狀態(tài)電氣連接的可靠性以及頻繁連接時操作的便捷性和適宜性。

2.6 密封不良

此種失效模式主要是指連接器內(nèi)部進水或水蒸氣、電介質(zhì)等導(dǎo)電物質(zhì)，造成線路短路，而至連接器燒損的一種連接器故障，主要是由于連接器密封不良造成。

另外還有安裝結(jié)構(gòu)不良和選型配套不良等失效模式。

三.典型連接器失效分析

3.1 固定失效

2010年配屬某局某列動車組出現(xiàn)主變壓器油流停止故障，經(jīng)檢查確認，發(fā)現(xiàn)4、5車之間過橋線線號為704Z連接器松動脫落，導(dǎo)致APU3無輸入電壓。打開連接器，連接器內(nèi)部有燒灼痕跡，如圖1、2所示

分析：該連接器是YH400型高壓連接器，從故障現(xiàn)場分析，連接器鎖緊機構(gòu)沒有松弛、晃動，固定性較差，次問題屬于典型的鎖緊機構(gòu)和固定不良造成。連接器鎖緊機構(gòu)存在缺陷，在長期運行環(huán)境中導(dǎo)致不能有效鎖緊，固定不良導(dǎo)致題發(fā)生。

3.2 配套選型不良

2010年某動車組在運行過程中7號車牽引變流器報“接地1”故障，經(jīng)司機操作RS復(fù)位無效后，將7號車動力切除后維持運行。對該車四臺牽引電機分別進行了絕緣測試，發(fā)現(xiàn)4軸牽引電機側(cè)連接器插針與外殼之間短路。同時在連接器插頭絕緣體上有水珠，連接器插頭、插座的插針出現(xiàn)變色、電蝕情況，具體如下圖3、4所示。

分析：器插頭進行了拆解檢查，發(fā)現(xiàn)連接器U相插針燒損最為嚴(yán)重，其壓接部位的熱縮管已燒損，插頭內(nèi)部絕緣體在U相的邊緣部位出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，如圖5所示。

由于某電機制造廠家在電機國產(chǎn)化階段采用了外徑較小的電纜，導(dǎo)致了與連接器橡膠堆匹配不良，造成連接器組裝后無法保證其密封性能。在外界有雨水、積雪（積雪的危害要大于雨水）的情況下，會造成連接器插頭進水。

根據(jù)產(chǎn)品及設(shè)計需求，牽引電機用電線電纜變更型號規(guī)格，新型低煙無鹵電纜外徑較原電纜細，但牽引電機生產(chǎn)廠家未相應(yīng)調(diào)整電纜及連接器的配型關(guān)系，雖然連接器為防水型連接器，且防水等級較高，但由于連接器絕緣體與電纜不配套，造成密封不良。同時，對于運行環(huán)境較為惡劣的轉(zhuǎn)向架區(qū)域，未采用額外的防水密封作業(yè)，造成電氣電機連接器內(nèi)部進水（圖6）。

該故障屬于典型的匹配選型與密封不良。首先設(shè)計要求與連接器選型尺寸不符，線纜與連接器絕緣體不匹配為主要原因；其次未按照要求進行密封防水作業(yè)。

四.幾種連接失效控制措施及檢驗方法

根據(jù)以上對電氣連接器失效模式的分析，對連接器設(shè)計、生產(chǎn)制造、選型及使用以下幾種措施：

4.1 選型方面

連接器選型必須綜合考慮設(shè)計參數(shù)要求（電氣參數(shù)、機械參數(shù)、安全參數(shù)等）、性能、規(guī)格（尺寸參數(shù)）、以及是否應(yīng)用在特殊的環(huán)境中，是否符合相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有無可參考的應(yīng)用先例等，操作安裝方式、插合鎖緊方式和接觸端接方式等內(nèi)容。分析各種連接器的設(shè)計可靠性和工藝制作水平，選擇穩(wěn)定、可靠的連接器。

4.2 合理使用、正確操作

電氣連接器的合理、正確使用是保證其電氣性能及可靠性的重要環(huán)節(jié)，對電氣性能和機械性能的質(zhì)量和數(shù)量影響很大。電氣連接器的正確正確操作包括插針與電纜的匹配、安裝位置、組裝過程、密封作業(yè)、鎖緊機構(gòu)等。

4.3 檢測方法

電氣連接器需要進行檢測、檢驗合格后，才能保證運營的安全。目前檢驗方法主要有導(dǎo)通回路電阻檢測、瞬斷檢測、單孔分離力檢查、拉脫力和保持力檢查、絕緣耐壓檢測、目視檢查等方式。

四.結(jié)束語

電力動車組長期運營在高速的條件下，環(huán)境惡劣，電氣連接器受到的振動、沖擊較大，車外電氣連接器飽受受雨雪天氣，溫差較大，尤其在蘭新線運行的高寒動車組，常年經(jīng)受風(fēng)沙等惡劣天氣。因此，電力動車組用電氣連接器必須有良好的密封性、鎖緊機構(gòu)、良好的絕緣性等，同時建立建立預(yù)防機制，定期進行檢查檢測，保障可靠地優(yōu)良的電氣性能。

參考文獻

[1] 《CRH3型高速動車組節(jié)銜及連接器制作工藝方法研究》，康瑛等，軌道交通裝備與技術(shù)，J，2014年第4期.

[2] 《自動電氣連接器的故障分析與處理》，張鵬，資陽機車科技，J，2014年第2期.

作者簡介

康海濤，男，山東青島，1983年10月6日，碩士研究生，工程師，中車青島四方機車車輛股份有限公司。