关于发电车转向架接地系统的改进建议

　　1　问题提出
　　北京车辆段在轴承检修中发现空调发电车的轴承很多都存在不同程度的损伤甚至电蚀现象。其中，1/3左右的轴承存在因电流通过时放电高热而导致轴承表面变色的现象，个别轴承损伤严重，形成条状平行沟蚀，构成电蚀。2007年-2008年的统计数据见表1。 　　由表1可知，发电车轴承的损伤电蚀率高达39%，而轴承电蚀将会直接危及行车安全。
　　2　原因分析
　　轴承的电损伤或电蚀有以下2方面的原因：
　　（1）交流380V系统N线与钢轨并联，零序电流有可能通过轴承由钢轨回流；
　　（2）车辆系统发生漏电或短路等设备故障，电流也会经轴承由钢轨回流。
　　电流通过轴承会导致轴承滚子与轴承面间的油膜被击穿，轻微的放电高热会导致轴承表面变色，严重的放电高热会造成金属表面局部熔融形成弧坑或沟蚀，构成电蚀。当电流通过运转中的轴承连续击穿油膜时，会形成条状平行沟蚀。电蚀会降低蚀点周围区域金属的硬度，严重时将形成剥离。发电车集中供电空调列车的转向架接地见图1。 　　图1中，U、V、W为相线，N为中性线。可以看出，发电车接地系统中，N线与车体钢结构相连接，经过转向架、轴承、轮对与钢轨并联。在非故障情况下，存在三相380V的N相零序电流，由于380V系统接零，车体与钢轨通过轴承并联，则轴承中也会有电流通过。另外，现有发电车集中供电的空调客车都已按运装客车[2003]75号文关于对客车电气防火安全整治有关要求的通知的要求加装了漏电保护装置，施行了三相五线制，车体接地线与N线分开。当客车发生漏电故障而漏电值未达到漏电保护装置的动作值时，其漏电电流在其本车不能形成回路，而是通过本车车体→转向架→轴箱→轴承→车轴→钢轨→发电车车轴→发电车轴承→发电车轴箱→发电车转向架→发电机形成回路，造成漏电车辆和发电车的轴承有电流通过。零序电流或漏电流回路示意图见图1。
　　若列车有n节客车，每节客车都有零序电流（I₁~ I_n）通过钢轨回流，则通过发电车轴承的零序电流I等于I₁~I_n的矢量和，即发电车轴承通过的零序电流将是所有客车零序电流的矢量和。
　　当列车发生短路故障时，零序电流I的值将非常大。当某节客车发生漏电时，该车存在漏电流。当列车编组中各车都不同程度存在漏电时，发电车轴承经过的漏电流I等于I₁~I_n的矢量和。
　　据实用轴承手册介绍，轴承电蚀原因为电位差大于0.4V，通电后产生电火花，引起局部金属熔化，产生焦痕，并击穿润滑油膜。轴承发生损伤的程度与流经轴承的电流密度、轴承整个表面的接触面积密切相关。空调发电车交流380V系统存在较大的零序电流通过轴承，将严重损伤轴承。当系统发生对地短路故障时，N线短路电流将更加严重地损伤发电车轴承。漏电流主要是由分布电容引起的，电流较小，但对轴承也有一定的影响。由上述分析可知，发电车现有的转向架接地形式造成了发电车轴承的损伤电蚀率高。
　　3　改进建议
　　为了减少发电车轴承损伤电蚀故障，建议在发电车上加装轴端接地装置（图2）。 　　轴端接地装置通过在轴承的两端并接接地电刷以提供低阻电流通路，使电流不经过轴承。这样，零序电流或漏电流将通过本车车体转向架轴箱轴承车轴钢轨发电车车轴发电车轴端接地装置发电车转向架发电机形成回路。因此，发电车轴承将不会再有电流通过，也就不会再有轴承损伤或电蚀发生，从而保证了行车安全。
　　参考文献：
　　[1]张维国.客车转向架接地技术[J].铁道车辆，2004，42（3）:9-14.
　　[2]中华人民共和国铁道部.铁路客车轮对和滚动轴承轴箱组装及检修规则[M].北京:中国铁道出版社.2007.