摘要：經我廠研制生產的DPK32鋪軌機及運軌、運枕等軌排生產線設備，電氣控制系統中多處運行機構采用直流和變頻調速技術，由于鋪軌機及軌排生產線設備設計特點、作業環境以及變頻器的保護特性，設備在現場作業、運行過程中，經常引起變頻器過電壓故障保護。在處理此類故障時，要清楚過電壓故障的危害性，分析過電壓故障原因，有針對性的采取相應的措施去處理解決。

　　關鍵詞：鋪軌機及軌排生產線設備、變頻器、過電壓故障

　　Abstract: by the development and production of DPK32 machine and the rail, railway transport pillow, etc GuiPai production line equipment, electrical control system in the institutions of operation of dc and frequency conversion technology, because GuiPai machine and the railway production line equipment design features, work environment and the protection of the frequency converter characteristics, the equipment in the field work, operation process, often cause overvoltage frequency converter failure protection. In dealing with such fault when, want to be clear about the dangers of over-voltage fault, analyzes overvoltage fault reason, have specific aim to take corresponding measures to deal with.

　　Key Words: machine and production line equipment GuiPai railway, frequency converter, over-voltage fault

　　中圖分類號：TM714.2            文獻標識碼：A          文章編號：

　　一、過電壓故障在鋪軌機及軌排生產線設備作業中的危害性、危險性

　　1、DPK32鋪軌機及運軌、運枕等軌排生產線設備電氣控制系統中，變頻器主要用于軌排拖拉、天車走行、提升等異步電動機的拖動控制、精確調速和設備的有效保護。如變頻器頻繁過電壓故障，軌排生產線將不能正常運行，嚴重影響鋪軌作業的生產效率。在運軌、運枕作業時也有造成設備脫軌的安全隱患。

　　2、對于電動機來說，電壓過高必然使電機鐵芯磁通增加，可能導致磁路飽和，勵磁電流過大，從而引起電機溫升過高；回路電壓升高后，變頻器輸出電壓的脈沖幅度過大，對電機絕緣壽命有很大的影響，也可能因絕緣損壞引起各種事故。

　　3、對變頻器內部直流回路濾波電容器壽命有直接影響，嚴重時會引起電容器爆裂。變頻器生產廠家一般將中間直流回路過電壓值限定在DC800V左右，一旦其電壓超過限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護。

　　二、產生過電壓的主要原因分為：來自電源輸入側的過電壓和來自負載側的過電壓。根據DPK32鋪軌機及運軌、運枕等軌排生產線設備設計特點和作業運行情況來看，以下為引起電氣控制回路過電壓故障的主要成因：

　　1、可控硅整流裝置產生的高次諧波造成電壓畸變。DPK32鋪軌機及運軌、運枕等軌排生產線設備均采用柴油發電機組作為動力電源，大功率電機作為驅動，可控硅整流裝置提供勵磁直流控制的設計特性，復雜的電氣控制很容易引起主回路中電壓過高。可控硅整流裝置在運行時，產生的高次諧波使鋪軌機、軌排生產線設備整體電網的電壓畸變，過電壓值在400V-530V間波動。我廠選用的施耐德生產的ATV71系列變頻器的輸入電源電壓為380V-480V，允許電壓波動值為-15%～+10%，因此使變頻器頻繁過電壓故障。

　　2、負載發生變化產生的再生電能可以引起過電壓故障。由于運軌、運枕設備下坡作業時，下坡滑行慣性、制動使電動機處于再生發電狀態時，即電機處于實際轉速比變頻頻率決定的同步轉速高的狀態，負載的傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過逆變器的6個續流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態，這些能量將會導致中間直流回路的電容器的電壓上升。達到限值時變頻器報過電壓故障；運軌、運枕小車的控制方式是由一臺變頻器拖動2臺電機，實現同步運行，當其中一臺電動機的實際轉速大于另一臺電動機的同步轉速時，則轉速高的電動機相當于原動機，轉速低的電機處于發電狀態，同樣引起過電壓故障。

　　3、變頻器參數值設定的不合適。施耐德公司生產的ATV71系列變頻器，為了避免跳閘，具備減速過電壓的自處理功能，如果在鋪軌設備拖拉或提升減速過程中，直流電壓超過了設定的電壓上限值，變頻器的輸出頻率將不再下降，暫緩減速，待直流電壓下降到設定值以下后再繼續減速。如果減速時間設定不合適，又沒有利用減速過電壓的自處理功能，就可能出現此類故障。

　　4、變頻器在運行多年后，中間直流回路電容容量下降將不可避免，中間直流回路對直流電壓的調節程度減弱，鋪軌設備在工藝狀況和設定參數未曾改變的情況下，發生變頻器過電壓跳閘幾率會增大。

　　三、針對過電壓故障產生的原因，給出以下處理方案：

　　1、在設計選型時，應該選擇品質較好的可控硅整流裝置，采用6相整流時出現5次諧波電流為基波電流的18.5%，而12相整流時出現5次諧波電流只為基波電流的4.5%，，建議選用12相脈波整流，可以減少5、7、17次高次諧波，因為整流相數越多，整流后電壓和電流脈動系數越小，高次諧波的含量也就越少。

　　2、由于鋪軌設備下坡、制動停車慣性等產生的在發電，可以在變頻器輸出側，加裝制動電阻，當直流母線電壓超過規定電壓時,制動晶體管導通,直流母線電容和電機向制動電阻釋放能量，使之所產生的再生電能轉化為熱能。

　　3、在進行變頻器參數設定時，合理設定加減速時間。

　　4、根據運軌、運枕小車設備驅動電機的額定電流值，在選擇一拖二變頻器時，應當考慮將變頻器放大容量，使變頻器的中間直流回路的電容量增大，來換取過電壓能力的提高。

　　5、目前的變頻器生產商，小于7.5kW的變頻器在出廠時內部中間直流回路均裝有控制單元和泄放電阻，大于7.5kW的變頻器可以根據實際情況外加控制單元和泄放電阻，為中間直流回路多余能量釋放提供通道，以避免過電壓故障。

　　6、定期對鋪軌機、軌排生產線設備電氣控制系統中的設備進行安檢、保養和維護。

　　結束語:結合鋪軌機、軌排生產線設備及變頻器本身參數、設計特性、控制系統狀況和工藝流程、作業環境等情況，制定相應的過電壓故障解決方案，可以提高鋪軌設備的生產效率及安全生產要求，可以延長設備的機械壽命，同時到達節能、環保的目的

　　作者簡介：王哲榮，性別：女 ，籍貫：河南省南陽市，單位：西安市中鐵二十局集團西安工程機械有限公司，職稱：工程師 ，研究方向：機 電