SS8机车整流柜软连线烧损原因分析及预防措施

王 锴

（中国铁路广州局集团有限公司 长沙机务段，长沙 410001）

2016年2月，因长沙机务段SS8型电力机车整流柜软连线烧损，D21机车发生故障，干扰了铁路正常运营，造成不良影响。2016年1月，长沙机务段值乘外段承修SS8型机车也发生了1件同类故障，同时SS8型电力机车整流柜软连线过热5台次，严重危及行车安全，故障如表1所示。

表1 整流柜软连线烧损故障

本文从理论和实际检修情况，对SS8型机车整流柜软连线烧损产生的原因进行分析，提出了切实可行的方案。

1 原因分析

SS8机车整流柜软连线与线耳之间采用冷式模压连接，线耳在规定的限度内压缩，与软连线铜芯保持紧密接触。当整流柜软连线与线耳两种金属导体以某种机械方式互相接触时，接触区域所呈现的附加电阻称为接触电阻。

1.1 软连线与线耳接触电阻

接触电阻Rj由收缩电阻Rs和表面膜电阻Rb两部分组成。下面分别对SS8机车整流柜软连线、线耳收缩电阻Rs和表面膜电阻Rb进行分析。

SS8机车整流柜软连线与线耳接触面如图1所示。无论用什么工艺切开导体，或切开后对切面无论用什么工艺实行精加工，切面表面总是凸凹不平，有宏观和微观上的波纹，表面粗糙等。

图1 SS8整流柜软连线与线耳接触面

当两个接触面接触时，实际上只有若干个小块面积相接触，而在每块小面积内，又只有若干块小的突起部分相接触，称为接触点。在接触点处，金属的实际截面积减小。电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流线发生剧烈收缩的现象。该现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻Rs。

1.2 计算电阻

接触面收缩电阻Rs与材料的电阻率ρ成正比，与材料硬度（HB值）的平方根成正比，与压力F和接触点的数目n的二次方根的乘积成反比，如式（1）所示。

在材料的电阻率ρ、材料硬度（HB值）一定时，收缩电阻Rs压力F和接触点的数目n的二次方根的乘积成反比。不合格软连线压力F和接触点数目n均变小，因此不合格软连线收缩电阻Rs远大于合格软连线收缩电阻，如图2所示。

图2 合格软连线与不合格软连线的对比图

不合格软连线表面膜电阻，在SS8机车整流柜软连线与线耳接触面上，由于污染而覆盖着一层导电性很差的物质，这就是接触电阻的另一部分表面膜电阻。表面膜电阻主要分4种类型：尘埃膜、吸附膜、无机膜和有机膜。

不合格软连线由于软连线与线耳接触压力过小，接触面空隙过大，使得飘扬空气中的团状微粒在静电的吸力下，覆盖于接触面之上形成尘埃膜，水分子和气体分子更容易在接触表面形成吸附层。不合格软连线电接触材料暴露于空气中，化学腐蚀作用在其表面形成各种金属化合物的无机膜。综上所述，不合格软连线表面膜电阻远大于合格软连线电阻。

结合以上两点，不合格软连线线耳压接处或紧固面接触的电阻远远超过标准范围。

1.3 软连线与线耳接触部分性能损坏过程

线耳压接处或紧固面接触电阻过大，通过电流后接触连接面会强烈氧化并产生一层电阻率很高的氧化层薄膜，从而使接触电阻增加，接触连接处的温度值加剧升高。当温度超过一定允许值后，就会形成恶化循环，接触连接处烧红，松动甚至熔化。不合格软连线烧损流程如图3所示。

图3 不合格软连线烧损流程

1.4 总结长沙机务段发生SS8机车软连线烧损原因

软连线与线耳接触电阻过大是造成SS8机车整流柜烧损故障的主要原因。长沙机务段SS8机车整流柜软连线压接不规范、空隙过大、表面极易氧化，导致收缩电阻与表面膜电阻增大，从而造成接触电阻过大，具体表现为以下四个方面。

1.4.1 线耳压缩比和压接宽度不够

线耳压缩比和压接宽度不够，导致铜芯与线耳接触力和接触面积过小，接触电阻变大，而且装车后会造成线耳表面在紧固螺丝平垫处凹陷。如果拆卸后再进行安装，会造成原凹陷面变成空隙，接触面变小，接触电阻增大。

1.4.2 线耳内径与铜芯不匹配

线耳内径过大时，在压接过程中线耳压缩不均匀，易发生变形和松动，铜芯线股也存在一定分散现象，使线耳老化加快。

1.4.3 线耳接触面处理不佳

线耳内壁常有杂质、毛刺和氧化层存在，若处理不彻底，不能保证接触面清洁，将直接导致接触面膜层电阻增大。

1.4.4 分析质量原因

线耳压接过程中线芯损伤断股、大线插入线耳不到位、编织线未搪锡等情况也会影响线耳压接质量。一方面，线耳紧固不良造成接触面变小，接触电阻增大，在机车振动时，紧固螺栓松动现象会逐渐恶化，导致接触电阻进一步增大。另一方面，当线耳松动严重时，紧固螺栓会成为导流的一部分。而紧固螺栓电阻率是线耳的5.6倍，发热量是线耳的28倍，截面积不到线耳的20%，这样会造成接触面氧化过热，接触电阻增大。

2 对策制定与实施

长沙机务段所有SS8机车整流柜软连线都贴上温度指示带进行普查，然后进行跟踪记录，发现当整流柜软连线温度分别超过82℃、99℃（环境温度20℃）时，采取相应的措施。在SS8机车每次小辅修和整备作业时，进行温度指示带读数检查，随后将读数根据环境温度换算，当该值高于上述温度上限时，分如下两阶段进行处理。

2.1 涂电力复合脂

电力复合脂也叫导电膏，能去除已形成的氧化亚铜膜，减少表面膜电阻。在一定的接触压力下，其导电微粒可以形成无数网状的导电通道，填充接触面的细微空隙，增加接触面，从而降低接触电阻。当第一次发现表面温度指示带高于规定温度时，用无水酒精或丙酮擦净线耳接触面，表面均匀涂上约0.2mm厚的电力复合脂后再进行压接。

2.2 更换整流柜软连线

当凃导电膏处理后温度仍高于规定温度时，整流柜软连线直接更换。处理时一方面要控制线耳压接质量，确保SS8机车整流柜软连线与线耳配套，压紧力良好，线耳内搪锡良好，从源头上降低压接区的物理和化学变化对接触电阻的影响；另一方面要控制线耳紧固质量，紧固作业完毕后检查紧固面的平整及贴合状态，确保0.05mm的塞尺无法塞进。

3 实施效果

发现整流柜软连线过热隐患20台次，其中5台涂电力复合脂后温度正常，其余均进行了更换。再未发生软连线烧损引起的线上不良和机破故障，减少了SS8型电力机车因整流柜软连线而引发的机破及线上不良，整流柜软连线故障率下降了100%。目前，长沙机务段配属49台SS8机车整流柜软连线无过热等不良质量反馈。2016年3月，SS8型电力机车因整流柜软连线过热引发的临修为0件。

4 结语

根据以上方法，SS8型电力机车因整流柜软连线过热引发的问题，已经得到解决，说明该方法是非常成功的。因此，本文分析了SS8机车整流柜软连线烧损的原因并提出了针对性预防措施，希望对广大电力机车的工作人员有所帮助。