无锡地铁牵引高压箱充电接触器故障分析和解决方案
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摘 要：无锡地铁1号线2号线电客车都采用了株洲电力机车研究所有限公司的系统，每列车为四动两拖六节车编组，配备了四台高压箱。高压电器箱为地铁车辆电气牵引系统主电路的构成部分，其中充电接触器用于支撑电容器的预充电。无锡地铁1号线2号线电客车正线运行超过5年，充电接触器故障时有发生，经常影响高压电器箱的输出。本文从正线和架修车辆角度，对充电接触器故障现象进行调查分析处理，希望对相关故障处理及研究领域提供借鉴经验。
关键词：地铁;电客车;高压电器箱;预充电接触器
高压电器箱从母线高速断路器及接触器箱和辅助高压箱接入DC1500V直流电源，然后输出给滤波电抗器，并与牵引逆变器的DC1500V負反馈线连接，再与地铁列车的接地电路相连接。高压电器箱为地铁车辆电气牵引系统主电路的构成部分，实现牵引系统的电路通断和保护功能，主要由主隔离开关、高速断路器、差分电流传感器、预充电接触器、短接接触器高压电器组成。其中充电接触器用于支撑电容器的预充电，无锡地铁1号线2号线电客车正线运行超过5年，充电接触器故障时有发生，经常影响高压电器箱的输出。本文从正线和架修车辆角度，对充电接触器故障现象进行调查分析处理，对充电接触器故障进行提前预防和修复避免。
1 预充电接触器简介
无锡地铁使用的预充电接触器原产于MS意大利，其额定工作电压1800V，40℃约定发热电流60A，控制电压110V，主触头1800VDC工作电压接通能力为50A（（τ=15ms）;最大分断能力（τ=5ms），1800VDC工作电压为60A。因其具有体积小，安装方便，陶瓷灭弧，分断接通灵活稳定等特点，被广泛应用于高铁，动车，城轨牵引系统中。从图1中可知，在主电路原理图中，KM2即为预充电接触器。
2 故障现象分析
目前无锡地铁在5年架修时发现，高压箱中的DCU KM2接触器经常发生卡分卡合现象时有发生，该款接触器生产于2013年，在车辆服务时间已超5年。其主要部件为动静触头组，引弧触头组，线圈，灭弧罩，反力弹簧，衬套，压敏电阻，及侧板底座等。
首先对预充电接触器故障原因进行分析：
（1）预充电接触器在每次的分断和闭合的过程中，在主动静触头/引弧动静触头之间均有短时电弧产生，长时间电弧会在触头表面形成黑色烧蚀，导致触头间的接触电阻增大，发热量大幅增加。
（2）预充电接触器为电阻线圈吸合，在长时间动作后会出现线圈阻值逐步变大，在吸合过程中，电磁铁产生的吸合力变小，导致吸合延时或不稳定。
（3）预充电接触器配置两组辅助触点，为两组常开＼＼常闭设计，辅助触点的开/闭状态反馈给牵引系统，使其主回路状态可被列车控制系统实时监控;由于长时间运作后，辅助触点接通表面会出现细小凹坑或电蚀痕迹，导致接触电阻增大，反馈信号检测不到而误报。
（4）预充电接触器为使闭合分断更加迅速，配置了一根反力弹簧，长期工作后会产生老化、弹力不足，使接触器吸合/分断操作发生延迟和滞后，发生卡分，卡合等故障。
（5）衬套主要功能是固定主触头组件以及减少主触头组件在动作过程中的摩擦力，是接触器吸合/分断灵活准确。在长时间动作后其表面会磨损，影响接触器分断和闭合。
基于以上故障分析和接触器组件的使用寿命，给出参考的必换件偶换件清单。
3 充电接触器的故障修理和检测步骤
（1）检查接触器铭牌信息，灭弧罩，侧板灭弧片，主触点和各机械零件有无裂纹、破损、变形。
（2）检查连接器、连接线绝缘层是否完好，更换上表中推荐的偶必换件。
（3）在额定电压Un为110V下测试线圈工作电流：I=0.113A～0.125A;线圈电阻=882Ω～975.5Ω，辅助触点接点电阻≤100mΩ，线圈吸合电压≤60%Un;线圈释放电压=10%Un～22%Un。
（4）分别在0.7Un（77V）及1.3Un（137.5V）电压下，检测辅助触点的通断状态各10次。
（5）老化测试：在三个电压下0.7Un，Un，1.3Un（77V，110V，137.5V）接触器正常闭合/分断各100次，并同时监测辅助触点常开/常闭触点工作状态。
以上3～5项均可以使用机车综合实验台进行测试。其中第5项为老化试验，主要为增加接触器的可靠性，用户可根据情况适当增加老化测试的次数，推荐为0.7Un，Un，1.3Un各100次，特殊情况可增至各200次通断。
4 结语
本文主要对地铁高压箱中的预充电接触器的故障的起因进行分析，并针对充电接触器的故障进行修复，并利用科学的手段进行老化测试，旨在保证接触器的可靠性，确保地铁车辆的正常运行。
参考文献：
[1]技术设计说明书-系统-牵引系统.
[2]技术设计说明书-部件-TPQ86A高压电器箱.
[3]无锡地铁一号线电气原理图.
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