电力机车受电弓故障的分析与处理

摘要

本文通过介绍受电弓的重要组成元件、升降弓的工作原理等一系列基础知识，对受电弓在使用时可能出现的故障进行了一个分析和判断。并简要介绍受电弓后期的维护保养，减少此类事故的产生。通过学习案例来更好的指导现场工作，以杜绝此类事故的再次发生。

关键词：电力机车；受电弓；故障分析；案例分析；维护保养

1引言

我国铁路方面的事业发展的速度极其的快，与前几年相比有着明显的进步，令人们赞叹不已。熟练掌握受电弓的升降弓工作原理，明白如何应对产生的故障是非常有必要的，这样会对机车运行的可靠性有一定的提高，还可以保证铁路的正常运营。

2受电弓的概述

受电弓是电力机车获取电能的重要的的电气部件，它的电能是从接触网获取的。DSA型号的是HXD3型电力机车所采用的，它是单臂受电弓，它安装在每节机车的车顶上。它是采用气囊驱动方式将受电弓升起的，受电弓升起以后，使受电弓的碳滑板与接触网导线相接触在一起，受电弓从接触网获取电能，接着引入机车，然后将获取到的电能供给车内的其他高压电气设备使用。如果将气囊内的压缩空气排出后，受电弓便会将弓，在车顶上折叠待再次升弓使用。

2.1受电弓的组成

DSA型受电弓的组成元件主要有：底架、上臂、下臂，弓头、升降弓装置、滑板及进出压缩空气的管路等。在底架上安装了有气动升弓装置,它最终会作用于下臂，作用时需要借助钢丝绳。上臂和弓头采用的材料是质量较为轻便的铝合金材质。

（1）底架

底架是用钢板焊接起来的，下臂、升降弓装置、下导杆、减震绝缘装置、管道等都焊接在框架上。

（2）下臂

下臂即为钢管，轴套是需要分别焊接在管的上下两端的，线导板安装在下轴套上，联线板和阻尼器支架安装都安装在轴套上。受电弓的上臂和弓头的重量都是通过下臂来支撑的

（3）上臂

涨紧绳安装在上臂框架上端,下导杆支架连接板焊接在框架的下端。上臂下端与下臂相连是通过连接器和连接板。上臂的下端用来连接上导杆，而上导杆上端又用来连接弓头支架。上臂的下端用来连接着导杆。下导杆用来连接底架。

（4）升弓装置及控制机构

升弓钢丝绳、升弓气囊、安装机械与轴共同构成了升弓装置。把升弓气囊充气至膨胀的程度，然后再将钢丝绳拉缩，最终使线导向绕着下臂的轴转动，从而使受电弓能够升起，而线导向之所以能绕下臂轴转动，是由于有驱动器的驱动，反之受电弓下降。

受电弓升、降运动都是通过控制机构来控制的。控制机构的主要组成结构有：电空阀和两个单向的节流阀，也包括精密调压阀。接触压力是通过精密调压精密调压来控制的。

（5）阻尼器

在受电弓的底架上和下臂轴套之间安装了缓冲器，这样做能够有效的起到缓冲作用。它的结构组成主要有阻尼器、保护套、防尘盖、锁紧螺母和接头等。

（6）受电弓弓头

受电弓的弓头主要是由弓头支架装置和滑板结合成的，它为了能够保证横向的弹性，将两个横向的弹簧与上臂相接触在一起。并且用螺栓把滑板和弓头支架连接在一起。弓头的这种结构设计非常的巧妙，这种结构能使滑板非常灵活的运动，而且能够将其他方向上的冲击力慢慢缓和，这样能达到保护滑板和接触网的目的，以此来提高滑板和接触网的使用时长。

2.2受电弓的工作原理

（1）升降弓工作原理

受电弓升降弓气动原理图见下图2-1。

压缩空气进去后首先通过的是电控阀,然后经过滤器、单向节流阀、精密调压阀、反向安装的单向节流阀、安全阀、通过管路到达了车顶、然后进入受电弓升弓装置。进入受电弓升弓装置是通过通过白色绝缘管。受电弓接触压力是通过精密调压阀来调节的，通过精密调压阀输出恒定压力的压缩空气。

图2-1受电弓气动原理图

1－电空阀；5－气压表；6－降弓节流阀；7－安全阀；8－压缩空气绝缘管；9－升弓气囊

（2）自动降弓装置工作原理

受电弓的升降弓气动原理图见图2-2。

当滑板上的管道出现漏气的现象时，要将管道内的压缩空气排出，此时的压力就会降低，从而使得升弓装置内的压缩空气从快速排气阀内快速地排出，迫使受电立马降下。如果是快速排气阀与滑板间的导管出现故障的时候，此时需要让自动降弓装置停止工作，这时便可以通过关闭阀来实现。当滑板出现故障后，但受电弓仍然可以正常工作时，漏气的量较少时可通过快速排气阀制止。

图2-2自动降弓装置压缩空气流程图

1－快速排气阀；2－关闭阀；3－试验阀；4－滑板；5－升弓装置（气囊）

把升弓电空阀内的的压缩空气全部向气囊充气，冲完气后进入到快速排气阀的下室，再从快速排气阀的下室进入到快速排气阀的上室，与此同时，通过关闭阀来向滑板管道充气。

3受电弓的常见故障分析与处理

3.1故障表现

3.1.1升不起弓和自动降弓

和谐型电力机车所使用的DSA-、TSG-15等型号受电弓均属于气囊弓，安装有ADD自动降弓装置，，具有紧急情况下自动降弓、避免二次升弓等功能，能够有效防止故障扩大化。但每年进入冬季后，特别是在北方地区最低气温达到零下20℃以下时，和谐型电力机车"自动降弓、升不起弓"等故障频发，导致了大量的临修、机破故障。该故障具有区域性、周期性，严重影响机车运用秩序。

3.1.2受电弓升起后放电

（1）加强弓架与受电弓滑板之间的三角板，目的是防止受冲击后出现刮网安全隐患；

（2）电弓架的平衡杆和推杆间的丝扣及焊接处应加强其机械强度，以免发生弓网故障；

（3）选择受电弓滑板时，必须对电气化区段的接触线线种达到最佳电耦合，可适当延长使用时限；

（4）入库前，应保证受电弓绝缘子干净，以免引起绝缘子爆炸，导致事故发生；

（5）定期检修时，应加强对受电弓的升降特性维护，出现问题及时调整。对受电弓部件安装位置进行调整，增加橡胶止挡高度，使橡胶止挡水平位置高于弓头撑板5mm。降弓后，橡胶止挡用于支撑受电弓上臂杆，弓头撑板对碳滑板起支撑作用;

（6）加强检查固定滑板条夹板处的腐蚀状况，特别要对滑板碳条处断裂、缺口、平整度等检查；

3.1.3受电弓受流时拉弧

在电气化铁路中，接触网是电气化铁道的主要供电设备，电力机车是通过接触网获取电能的，对接触网悬挂的类型和接触线线材的选择进行了广泛深入地研究，并引进了几种模式的高速受电弓，以提高弓网受流质量。随着列车速度的提高，在长区段弓网运行中多次出现拉弧现象，而拉弧的整治不是毕其功于一役的，有时会感到成本太大，效果不明显，还会造成施工进度的延期。

3.1.4压力开关故障

压力开关是与电器开关相结合的装置，当到达预先设定的流体压力时，开关接点动作。主要应用于电厂、石化、冶金行业等工业设备上输出报警或控制信号，在工业领域中有着重要的用途，能预防生产工程中重要装置的损坏，避免了重大生产事故地发生。

3.1.5滑板条损耗

电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。受电弓在与电网线路的接触过程中，由于碳滑板与线路的摩擦，会对碳滑板造成一定的损耗，因此需要定期对碳滑板厚度进行检测，以防止碳滑板磨损影响列车的取电。

3.2故障原因分析

3.2.1升不起弓和自动降弓的原因

受电弓的旋钮和故障开关可能损坏导致接触不良或者出现其他的问题；BHF出现故障或有的接线发生松掉；升弓电空阀和出现故障或有的接线因为使用时间较长发生松开的现象；也有可能是门没有按要求关好或门联锁顶杆没有到达要求的位置；或者风路的塞门没有打开或者是产生的风压太少；升弓弹簧失去弹性或损坏。

3.2.2受电弓升起后放电的原因

车顶上有些部件是导体，可能这些导体接触了带电的物体引起放电；也可能是雨水，雾水与导体产生放电；车顶安装有支持瓷瓶，可能是这个瓷瓶炸裂引起的。

3.2.3受电弓受流时拉弧的原因

控制车顶的管路出现损坏，有漏其的现象；有的接头接触不良导致少量的漏气现象。

3.2.4压力开关故障的原因

受电弓升弓的过程大概为6—10秒，在这个力范围内，压力开关的设定初始值有所改变时，在准备集电弓期间的压力时间内，压力开关气路的气压值将保持不变。压力开关没有将故障信号发出，之后机车控制系统发出有关受电弓的信号。

3.1.5滑板条损耗的原因

受电弓滑板的磨损严重，滑板与接触线接触造成磨损。（1）机械磨损:新接触线的底部是弧形的，并且接触线表面有许多的硬毛刺，这会造成新滑板线路快速磨耗。多接触一段时间，经过一段时间的磨损，滑板线上的毛刺会慢慢减少，他们之间配合越来越好，磨损就会减少。（2）电气磨耗:新开线上会有许多的毛刺，并且在开通之前长期暴露在空气之中，表面自然受到了极大的污染，在开始阶段与受电弓滑板的接触不良，会产生很大的电火花。

3.3故障处理措施

3.3.1气路分压异常故障处理

（1）自动将弓降下，停下车后检查受电弓损坏到了什么程度，并及时记录下受电弓在哪个位置发生的刮弓；（2）控制电器柜上的每个电器开关都要处于规定的位置；（3）先更换新的受电弓，然后对受电弓进行升弓试验。（4）升弓气路风压的规定标准值为KPa，用升弓气路风压与这个数值作对比，如果比这个数值低，就要用辅助压缩机往里面加压，使得风压值高于标准值。

3.3.2受电弓快速降弓阀故障处理

换弓运行

3.2受电弓升起后放电故障处理

(1)如果是因为导电的原因，应该立刻将弓降下，然后在确保断电的情况下重新挂好接地线，然后再上车确认，处理完成后便可按原样正常使用;（2）如果是因为瓷瓶炸裂，先看瓷瓶损坏是否严重，比较严重时可拆除导电杆的软连线，拆除以后，靠受电弓的另一端来维持机车的运行。

3.3受电弓受流时拉弧故障处理

（1）当故障原因是调压阀压力值不足的原因时，按规定的数值来调整压力值，如果是因为调压阀损坏，如果时间充足的话，可以把堵先拆除掉，直接用总空气来维持运行，如果时间不充足的话，可先用辅助压缩机进行打风来维持运行，等到时间充足后再进行后续的处理。（2）如果是因为接触网时，可以先进行将弓处理，过一段时间后再次升弓看是否排除故障，并将故障及时报告前方到站，以便及时处理。（3)如果是其余几个故障原因时，将另一端弓升起来维持运行。

3.4压力开关故障处理

机车的控制系统会设定一个自动封锁的数值，可能是这个值太小，受电弓拉伸，收缩弓的时候，开关的设定值正好与气压的最低值几乎相同，这就会使受电弓变得极其不稳定，有两种解决压力开关故障的方法:（1）将机车控制系统自动封锁的时间变大，(2)将压力开关的设定的最低值尽量减小。

3.5滑板条损耗故障处理

为确保受电弓碳滑板与接触网的高度相同以便相互配合，应注意以下几个方面:（1）将正线接触网均匀的分布；（2）受电弓每次的升弓高度会出现不同不管是哪个高度，都要注意它的保持力；（3）受电弓的设计主要是弓头结构的设计，不管碳滑板的磨损程度是否均匀，都要确保它与接触网能配合良好。

结论

受电弓是动车组安全运行的关键组件，是动车组与电网之间连接的桥梁，也是动车组从电线网获取能量并传输能量的唯一组件。受电弓是高压系统的重中之重。受电弓受力不但影响了动车组的正常运行，而且影响了我铁路高效，安全的品牌形象。因此，我们必须努力了解它并理解它，以便更好地处理它的失败并为高铁业务增光添彩。

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