杨岸巍

（中铁建轨道运营有限公司，北京 100038）

SS8型电力机车变压器阻容柜技术改进是为了克服和谐型电力机车所产生的高次谐波对直流电力机车的危害。该装置由新型波纹式电阻、轴流通风机、支架、电源稳压装置、辅助电路组成。改造后装置的主要特点是改善电阻功率，减少电阻产生的热辐射；优化电阻安装位置，改善通风条件，便于维护；增加电源稳压装置，优化辅助电路功能，确保配件寿命和运用可靠性。该装置改造后，可大大降低由于阻容保护电阻烧损而产生的机车故障，同时，可在其他国产直流电力机车上推广使用。

1 装置改造前状态

机车阻容柜主要作用是吸收电网不同频率的谐波分量，吸收过电压，对变压器及整流柜进行保护，通过近年的使用，发现某机务段配属34台SS8型机车，阻容柜RC电路中的电阻普遍发生过热变色、裂纹、烧损现象，新更换的电阻运行不到10万公里，电阻表面颜色就由白银色变成灰黑色，随着时间的延长，电阻表面颜色越来越黑，产生裂纹，最后烧损，一年更换烧损电阻40多个，电阻过热烧损后致使连接导线过热，套管融化，此种现象在大修厂也经常发生，有时新大修机车试验时就发生，一旦线路烧损，还会产生火灾隐患。

由于高次谐波分量、过电压吸收不彻底对机车变压器质量产生影响，绕组线圈过热、变压器油指标色谱化验指标经常不合格，同时，高次谐波分量、过电压对整流柜内整流管影响也很大，使整流管质量下降，有时发生击穿现象，一年更换性能下降整流管13个，烧损整流管12个，由于高次谐波分量、过电压的影响，机车运行中经常发生次边过流故障，微机保护动作，给列车运行带来隐患。

2 主要研究的内容

此次阻容柜改造主要研究的内容是高次谐波的频率，电阻的型号、容量、热辐射，电源稳压装置，散热及具体安装。

（1）高次谐波检测结论，在接触网上产生的频率在2.5～3.5kHz的高次谐波电压，通过接触网传递到SS8型电力机车上产生的高次谐波电流、电压幅值超过基波的35%。

（2）电阻换型，在不改变原有电阻阻值的前提下，设计一种新型电阻替代原有铝壳电阻。新型的电阻需要较大的功率，优越的散热能力，电阻本身有超强的耐热性能；即使电阻本身出现问题，也绝对不能影响其他器件的正常使用。

（3）稳压电源，由于机车本身的电压不稳定，波动范围较大，需要为改造项目提供一整套稳压系统，为改造项目提供稳定可靠的电源环境。同时，本身必须拥有极强的自我保护能力，使项目本身能够可靠地运行。

（4）散热装置，在不影响其他器件的前提下，充分考虑电阻的通风散热问题。在有限的空间内，加快电阻周边的空气流动，将电阻产生的热量能够在较短的时间内扩散开，不能使能量集中到电阻周边，对电阻产生不利的影响。

（5）安装位置，由于SS8型机车内部空间狭小，电器环境复杂，改造充分考虑电器绝缘性能，以及各种器件的小型化，充分考虑到人员的检修、维护的便捷。

（6）辅助电路设计，当机车牵引风机工作时，系统风扇停止工作，牵引风机不工作时，系统风扇工作，提高风扇使用寿命。

3 技术方案及工作原理

为解决上述问题，本研究改造项目采用以下技术方案：一种是过电压保护吸收回路改进，通过加大阻容串联吸收回路电阻的功率。二是改变电阻周边的通风环境，保证过电压保护回路的正常工作。

其改造原则是在保证原有机车RC电路设计值不变的前提下，对其发热电阻的表面温度从传导、对流和辐射方面进行改善。

（1）对原阻容柜进行改造，取消原有阻容柜中4组（每组2个6.2欧×600瓦并联，相当一个3.1欧×1200瓦）的铝壳电阻，换成4组（每组2个6.2欧×2000瓦，相当一个3.1欧×4000瓦）机车特制线绕电阻。把每组2个6.2欧×2000瓦机车特制线绕电阻并联安装在一块绝缘板上，并将每个绝缘块均匀分布地安装在一个新电阻柜中，把电阻柜安装在原柜支架的右侧。

（2）在该电阻表面喷涂一种专用散热的纳米涂料，增加电阻表面约25%的热量辐射。

（3）增加220VAV(160～270V范围工作)的特种交流通风机组柜（4个风机），即当机车处于升弓整备、停车状态时，该风机组给RC电路的电阻进行通风散热，加强其环境空气的对流，增强电阻散热功能，降低周围温度。在机车运行状态，牵引通风机工作时，则该风机自动停机。

另外，该风机有欠压、短路等自动保护功能，如发生故障，会自行保护，也可人为断开，不会影响机车安全行驶。方案确定后在2台SS8机车上进行了试装考核试验，通过两台机车监测温度显示，安装使用通风机后，RC电路的电阻表面温度显著降低，温度在100～120℃，极大地改善了工作环境和条件，保证了机车的安全运行。

主电路原理图，如图1所示。

图1 主电路原理图

辅助电路原理图（如图2）。

图2 辅助电路原理图

此次改造解决的技术关键问题主要是更换波纹电阻器，增大电阻间的间距，表面涂有专用涂料，提高散热传导特性、使电阻增加表面热量辐射、提高瞬间大电流抗冲击能力等；增加散热风机箱，增强电阻散热功能；散热风机箱内采用独立的由单片机控制的稳压电源。使用双重电路保护；整体结构的设计使之合理，方便维护。

4 结语

试装的两台SS8型机车，经过9个月的运行考核，改造过的主变压器阻容柜牵引绕组新型过电压保护装置具有性能稳定、故障率低、加装改造方便等优点，没有发生机破、临修。有效地解决了SS8型电力机车在和交流传动机车、动车混跑时造成的牵引绕组过电压吸收电阻、电容惯性烧损的问题，节约了机车维修成本，防止因过电压吸收电阻电容烧损造成的机车火灾隐患，确保了机车的正常运行。该装置值得在SS8型电力机车上推广使用。