动车组高压电气系统可靠性研究

动车组高压电气系统可靠性研究

张立伟李涪帆梁敬

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000

摘要：现代交通行业发展非常迅速，高速铁路十分明显，其在运输方面具备非常多的优点，像污染小、节约能源、速度快等。在人们的日常生活中动车已经占据了非常大的比重，这在非常大的程度上方便了人们的出行。但动车组的运行时间也有所延长，这无疑会对动车组的可靠性造成影响。动车组电气系统也容易出现绝缘事故，这暴露了当前动车组运行中存在的问题，像运行维护方法、规范缺失。本文就对动车组高压电气系统进行了可靠性的研究，这对动车组今后的发展具有重要作用。

关键词：动车组；高压电气系统；可靠性

动车组以其速度快、污染小等优点在我国迅速发展，这给人们的出行带来了极大的便利，其受到了人们的一致好评。但是我国动车组的运营时间也随其发展逐渐增长，这无疑给动车组的可靠性带来了挑战，尤其是其高压电气系统。动车高压电气系统非常容易发生故障，这对动车组的安全运行产生非常大的影响，对乘客的生命安全造成了一定的威胁。所以进行动车组高压电气系统可靠性的研究具有非常积极的意义，这对我国动车性能的提升也有积极的影响。

1、高压电气系统典型故障分析

1.1电缆终端故障

通过检测高压电缆终端，发现其应力锥开裂，且其下方组件和其发生了错位。此外，接地线处发生了熔断情况，而且应力锥附近形成大量炭黑，最终认定该故障为高压电缆终端对车体放电所产生。应力锥如图1所示。

图1应力锥图

动车组的高压电缆安装是从顶部的压接端子开始，然后就是端帽、伞裙、应力锥和漏电收集环等组成部分[1]。其组装需要将电缆剥开，然后将硅脂涂抹到绝缘层表面，然后将其余组成部分套装到电缆上，这样就完成了组装。在两个组件界面产生了树枝放电痕迹，这和电缆绝缘层击穿形成的融穿孔不同，其是由绝缘材料性能恶化所造成。通过将应力锥、电缆绝缘层表面的放电痕迹进行对比，可发现其为绝缘击穿、对低放电故障前应力锥与适配管的位置[2]。而且，应力锥、适配管都发生了轴向方向上的位移。

1.2绝缘子故障分析

绝缘子由于支撑受电弓、高压电缆，保障车体绝缘安全。在天气的影响下，动车顶部的绝缘子容易产生故障，这非常容易产生车顶高压放电，从而使绝缘子表面产生爬电的痕迹。此外，车顶绝缘子也可能会因物体撞击产生放电，这样会使绝缘子受到灼烧，撞击严重的话还可能会使绝缘子受损。其还容易出现内部击穿和伞裙开裂的故障，这种情况下需要更换受损的绝缘子，若不及时发现就会造成动车的危险运行。受电弓主要从接触网将高压电流导入动车，气动控制受电弓升起或降落，这会使列车与供电网连接或断开。其受到异物的撞击会导致风管或者碳滑板破损。这种情况对动车的运行有着严重的影响。

1.3高压电缆典型故障分析

高压电缆可将受电弓的电流传到主变压器，然后在车辆之间进行电流的传导。其产生事故的原因有异物的打击、高压放电所造成的高压电缆绝缘层受损等。当其终端破损后需要进行受损终端的更换，而绝缘层的破损则需要进行高压电缆的更换，这两种情况在轻度受损的情况下动车都可继续运行，但这对动车之后的运行产生了潜在的威胁。此外，高压电气系统还有高压互感器、避雷器、断路器、隔离开关以及牵引变压器等器件，其产生故障也会使动车的运行受到影响。

2、动车组高压电气系统可靠性分析

通过可靠性模型将动车进行可靠性框图构建，然后建立系统可靠性模型，这样能够定量分配、估算和评估系统的可靠性[3]。可靠性建模分析方法有可靠性框图、故障树分析法等。为了进行动车组高压电气系统的可靠性，引入平均故障率、平均故障间隔距离和可靠度三个指标计算方法。

2.1平均故障率

表1动车组高压电气部件可靠性指标

3、提高可靠性的建议

可见动车组高压电气系统的可靠性与其组成部件有着密切的联系，所以保证其组成部件的质量、状态非常重要。对受电弓应加强并保证运用检修质量，探索并优化运用检修周期，实行受电弓部件寿命的动态管理。对于受电弓部件，其检修要点有碳滑板的检测、气囊、气管裂纹、弓角松动检测，然后检测紧固件是否松动，重点检测受电弓的工作高度、接触压力、受电弓升降时间。当前动车所采用的车顶绝缘子主要是硅橡胶符合绝缘子和聚酯类绝缘子。其中硅橡胶绝缘子具有良好的机电性能与优越的抗污闪能力。在动车高速运行的情况下，伞裙可能会出现撕裂、折断的现象，所以要根据绝缘子供应商的维护方法进行绝缘子的日常维护。高压电缆事故的发生与电缆防护套有关，所以要注重高压电缆的清洁。检测其固件松紧性，接地状态，检测高压终端伞裙情况，若出现严重损伤及时进行终端的更换。当前所发生的事故中高压电缆接头处的故障率较高，所以提升高压电缆接头附件质量及技术标准非常重要。

4、结束语

动车组高压电气系统组成部件对动车组的运行具有直接的影响，其直接影响到了动车组的可靠性。通过对其进行分析、研究，可发现动车组运行过程中容易出现的情况。通过将其重点控制能够将事故的发生率降低。

参考文献：

[1]赵峰，曹茜，王开铭.CRH3型动车组辅助供电系统可靠性分析[J].铁道科学与工程学报，2018，v.15；No.98（05）：30-39.

[2]齐金平，李兴运，蒋兆远，etal.动车组空气供给系统动态可靠性分析[J].兰州交通大学学报，2018，v.37；No.187（02）：98-103.

[3]钱小磊.极值分布模型在动车组空调机组可靠性分析中的应用研究[J].铁道机车车辆，2018，38（05）：37-39+61.