武汉地铁4号线列车滤波电抗器接线烧损分析

2020-05-20

技术与市场 2020年5期

(武汉地铁运营有限公司，湖北武汉 430030)

1 武汉地铁4号线滤波电抗器组成及功能

武汉4号线列车采用六辆编组，四动两拖型式。每个动车配置1个VVVF(Variable Voltage and Variable Frequency)牵引逆变器箱，每个牵引逆变器箱内都装配有1台滤波电抗器，4号线三期车辆的滤波电抗器是由北京纵横机电科技有限公司提供，电抗器的原厂家为宁夏银利电气股份有限公司及深圳英大科特技术有限公司。

武汉地铁4号线三期车辆的线路电抗器为空心电抗器，采用铜作为导电材料。该电抗器的初始电感值2 MH-0%+10%，额定电压DC750 V，额定电流750 A，电阻的正常范围20.1～23.8 mΩ，重量115 kg。

空心电抗器的特点主要体现在以下方面。

1)没有铁芯，不存在铁磁饱和，电感值的线性度好，无油结构杜绝了油浸电抗器漏油、易燃等缺点，保证了运行安全。

2)可通过干式空心电抗器优化设计，按照用户的不同使用要求快速准确的设计出最理想的结构参数。

3)采用多层绕组并联的筒形结构，各包封之间有成通风气道，散热性好，热点温度低。

4)绕组选用小截面圆导线多股平行绕制，可使涡流损耗和漏磁损耗明显减小。

5)绕组外部用浸渍环氧树脂的玻璃纤维缠绕严密包封，并经高温固化，使之具有很好的整体性，其机械强度高，耐受短时电流的冲击能力强。

6)采用铝质星形接线架，涡流损耗小。

7)空心电抗器的整个内外表面上都涂有抗紫外线防老化的特殊防护层，能耐受户外恶劣的气候条件。

8)运行安全、噪音低，不需经常维护。

9)根据用户要求，其电感量可以做成可调的，调节范围可达5%或更大一些。

滤波电抗器是线路滤波器的一部分，位于电气驱动系统的进口处，线路电抗器与直流电路电容器一起起到线路滤波器的作用并控制启动电流不至于过高。由于会产生热量，线路电抗器被安装在通风道内，由设备风扇进行冷却。电路中线路电抗器位于线路接触器后面，因此总载荷电流将流过线路电抗器。

2 滤波电抗器接线烧损情况及分析

武汉地铁4号线三期自开通运营以来，发生多起由牵引主电路电流监控导致的牵引报红故障。现对其中的两起D46车和D52车进行分析。

D46 5车及D52 4车正线运营时分别报出牵引系统严重故障，故障时报牵引及制动时牵引主电路电流监控，D52车复位ICU空开后故障消失，D46车复位ICU空开后故障未消失。

2.1 外观检查

D46 5车电抗器( 序列号：N56-D-000148.1-0023)表面完好无变形及磕碰损伤，电阻测量异常，且电抗器最下端引出线的焊接接头处已经熔断，如图1所示。

图1 D46 5车电抗器引出接线外观图

D52 4车电抗器( 序列号：N56-D-000148.1-0035)表面完好无变形及磕碰损伤，电阻测量正常，但电抗器最下端引出线的焊接接头处有烧熔开裂现象，如图2所示。

图2 D52 4车电抗器引出接线外观图

2.2 拆解检查

对D46 5车电抗器进行现场拆解，发现该电抗器引出线接头处焊点铝扁线已熔断，且熔断残余物与铜管端子连接牢固，焊点依旧存在，如图3所示。

图3 D46 5车电抗器引出接线拆解图

对D52 4车电抗器进行现场拆解，发现内部接头焊接处已经烧熔，焊接接头处熔断位置出现局部熔化后又凝固的迹象，部分焊接处已成碎渣，焊接处可轻易拉开，如图4所示。

图4 D52 4车电抗器引出接线拆解图

2.3 原因分析

从线缆截面选取合理性分析，由于银利牌空心电抗器基于原西门子样品结构及参数进行研发，在结构与参数上与原产品保持一致，由于产品位于风道内，故绕组选用3根6×10双玻璃丝聚酰亚胺包铝扁线，工作电密为4.167 A/mm2，通过实际装机验证及第三方验证，温升满足设计需求，为95.2 k。引出电缆选用3根95 mm2/1 800 V等级耐克森品牌的机车电缆，根据《铁路客车用电线电缆技术条件(V1.0)》对于电缆线的安全参考载荷量95 mm2线缆为360 A，则3根电缆安全载荷量为1 080 A，大于额定的750 A，故电缆线截面选取余量足够。

从电抗器接头处焊点的工艺合理性分析，该型号电抗器线圈采用铝扁线烧制，引出线缆为铜线芯，线缆压接铜管端子，端子与铝扁线通过钎焊连接，焊接工艺方案如图5所示。