机车电力电容器故障分析与应对措施研究

机车电力电容故障分析与应对措施研究
毛发收集器摘要:对于当前线路上所运行的大功率和谐机车而言,电力电容器可以说是机车所有组成部分中的一个重要的组成部分,所以确保其正常使用对和谐机车平稳运行有着重要的意义,对此,本文对电力电容器运行所具有的特点展开了论述,并以此为基础,分析电力电容器运行过程中存在的故障,并针对相应的故障提出了应对方法,以供相关人士参考。
关键词:机车电力电容器;故障;应对措施
根据对机车所应用的电容进行归类,可将其划分为辅助电容和次级滤波器电容。支撑电容器的主要功能就是稳定中间的直流电压值,实现瞬间的电能交流,实现与供电和负荷之间的交流,而 IGBT/IPM型牵引变换器则采用低感应母线并联支持电容,这样就能使系统的结构更加简单。二次共振滤波器的功能是通过对四象限的二次电流进行过滤,从而使其达到稳定的目的。
1.机车电力电容器的特点
由于机车所处的工作条件具有一定的特殊性,所以其对运行的可靠性有着很高的要求,除了
必须能够经受强烈的震动之外,还要能在恶劣的工作条件下长期运行。当前,我国机车所用的电容器大都为自愈型的金属化薄膜电容器,其特点是通过对其进行真空注油法加工。主要材料是由一种以聚丙烯薄膜为媒介,并在其表面涂上一种带图案的薄型金属作为其导电的电极。当电容器的整体电压过高时,聚丙烯薄膜的薄弱部分就很容易被击穿,使其附近的导电材料快速地发生汽化,在一定程度上产生了一个空洞,并使其在极短的时间内重新获得了绝缘,使其具有较好的稳定性。尽管目前的电容器采用的薄膜具有很好的稳定性,但是一旦出现了失效,仍然存在着机械破裂的危险,严重地存在着安全隐患,因此,如何进一步提升机车电力电容器的可靠性和安全性成为了新的技术需求。
2.机车电力电容器的主要故障分析
机车电力电容器在发生故障时,主要有以下几种表现形式,即渗油、极间短路、鼓肚、极壳短路,具体如下。
2.1渗油
通常情况下,在注油孔、绝缘子根部、焊缝等部位都会发生渗漏。造成这种情况的原因有:(1)绝缘子的根部或注油孔的密封性较差。②外壳表面有虚焊、砂眼等缺陷。
2.2极间短路
机车电力电容器出现极间短路故障主要是因电容器内部的金属化膜发生短路而导致的,发生短路的绝大部分原因是电容器外部出现过电压,过电压就会直接导致电容器内部温度过高,整体过热,从而造成电容器介质发生短路。
2.3鼓肚
在实际使用期间,如果电容的温度过高,会引起电容内部的膜和油的分解“汽化”,使得电容内部的内部压力增加,在外面会产生一个电容凸起的现象。如果电容中的瞬时电压升高太大,有可能导致电容破裂或发生爆裂,对车辆的安全构成极大威胁。其原因是:(1)由于电网中存在大量的过流或线路的谐波,致使电容在使用过程中温度升高。(2)在生产中,由于焊点焊锡和镀金涂层的接头不牢靠,接头带的载流量较低,或者散热效率较低。(3)由于电容中某些部件的材质发生了氧化,从而使电容的 ESR值上升,从而使电容的发热增大。(4)实际运行过程中的要求往往要超过设计的余量。
2.4极壳短路
机车电力电容器出现极壳短路故障是因为电容器芯子和外壳之间出现了短路的现象而导致的,而造成上述情形的主要原因有两方面:一是周围环境的温度过高,例如当机车电力电容器安装在大电阻的附近时,就很容易出现电容过热的情况;二是因外部的过电压导致。
3.应对机车电力容器故障的有效措施
在铁路机车中,电容器起着举足轻重的作用,其可靠度、安全度成为其重要的操作评价标准。针对这些问题,从产品设计、工艺及管理等方面,针对这些问题,给出了相应的解决对策。
罗口袜木材炭化炉3.1从电容器设计出发
(1)在电容器的设计初期,应当对机车电力电容器的实际使用环境进行充分的了解,以确保电容设计工作能够具备较高的合理性和准确性。(2)对于极易造成顶端放电的部位而言,应适当增大爬电间距,或将电容中的夹板设计从最初的直角型变为倒角型。(3)在金属化薄膜上应用了波浪分切技术,极大地增大了元件的镀金触点区域,并改善了电容的抗涌流性能。(4)改进注油孔和端子根部的结构,提高此部分的密封件的可靠度,并可有效
地处理渗漏问题。(5)在系统的结构中,应尽可能地防止高电阻加热器件被置于电容附近,为电容提供一个较佳的工作环境。(6)考虑到机车电力电容器存在爆炸的危险,所以应当在电容器中设计相应的防爆保护装置,当机车电力电容器所能承受的压力已经达到极限时,相应的防爆保护装置就会自动启动,从而有效地避免机车电力电容器发生爆炸事故。
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3.2从电容器制造工艺出发
若从电容器制造工艺方面出发,应当注意以下两点,一是采用高可控性和高一致性的自动焊接器,在一定程度上保证了焊锡的可靠性,这样不仅能够有效解决由于人工焊接造成的可控性差、一致性差等问题;对箱体的焊接进行了金相检验,还确保了焊接方法和参数的可靠性,并避免了虚焊,降低了泄漏的可能性。二是检查升降箱体的密封性能。首先可以将电容器表面的重要部位和焊接部分用石灰浆涂抹均匀,如果焊接中存在某些穿透性的缺陷时,电容器中的油就会由此渗透出来,使壳体表面也会因此产生油污斑,所以在表面涂抹石灰浆的方法可以说能够达到预防渗漏的目的。
3.3从管理方面出发
一是加强密封性的检查,避免使用陈旧橡胶部件;二是提高生产人员的品质观念,并对生产过程进行监督,提高监管力度,防止由于线路不牢固而引起的电容器的超温现象;三是由于金属化膜具有容易被氧化的特点,因此,应改进金属化膜的储存条件,提高对金属化膜的检查频率。
结束语:
综上所述,电容器出现故障主要通过以下几种形式表现,即鼓肚、渗油、极间短路和极壳短路等。在防止事故发生时,要针对事故发生的各种因素进行详细的剖析,不但要认真地检验和剖析电容器自身,还要对其工作条件进行分析与监控,使其最大限度地提高其性能,确保其使用的安全性。
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