1  引言

自2003年我国大力发展高速铁路以来，经过接近二十年的快速发展，截止2021年底，我国的高速铁路运营里程突破四万公里。高速铁路的快速发展伴随而来的是高速列车技术的全面提升。2004年4月，国务院召开专门会议讨论我国高速列车未来发展方向问题，会议确定了如下内容：先引进国外铁路先进技术，然后学习、消化这些先进技术，最后创新形成我们自己的高铁技术；国家将出巨资重点扶持国内几家企业引进国外高铁装备，学习、消化这些高铁技术，最终经过创新制造出真正属于我们的高铁装备^[1]。在国家相关政策指导下，中车的几家机车车辆生产制造企业分别从加拿大、法国、德国、日本等国家引进核心技术，双方采取合作的模式来制造我们的高铁装备。中车旗下的子公司与加拿大、德国、法国、日本的公司共同合作制造出CRH1、CRH2、CRH5型动车组^[2]。在引进国外高速列车技术的基础上，我国高铁装备制造者们消化吸收国外技术、潜心研究，攻克各种技术难题，成功研制出CRH380系列动车组。CRH380系列动车组的研制成功使我国迈入独立自主研发高速动车组的新纪元^[3]。虽然我国引进德国、日本等国的高速动车组技术研制出了“和谐号”系列高速动车组，但是各国技术标准不同，制造出来的动车组不能兼容，不同类型动车组不能组合使用，增大了运营和维修的难度。因此，我们又开始研发技术和知识产权完全属于自己的动车组，2017年6月，“复兴号”正式运营，“复兴号”的研制成功标志着我国高铁跻身世界一流水平^[4]。

2  动车组工频耐压试验

动车组接线完毕之后，需要对动车组的配线进行工频耐压试验，工频耐压试验是检验动车组配线绝缘强度的最有效和最直接的方法。它可以用来确定动车组配线绝缘耐受电压的水平，判断动车组配线能否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段^[5]。工频耐压试验时，对动车组配线施加比工作电压高得多的试验电压。这些试验电压反映了动车组配线的绝缘水平。耐压试验能够有效地发现导致绝缘材料抗电强度降低的各种缺陷。

如图1所示，动车组工频耐压试验是使用短路工装连接器、短路线夹及动车组内部开关、断路器、接触器等将动车组配线按照电压等级分成高压回路（牵引电机主回路）、AC 400V回路、AC 220V回路、AC 100V回路、DC 100V回路五个等级耐压回路。各试验回路对地加压后，保持1分钟，回路无闪络、击穿、泄露电流明显增大或电压突然下降现象。

图1 动车组工频耐压试验示意图

Fig.1 Schematic diagram of power frequency insulation withstand voltage test of EMU

3  问题的提出及分析

3.1  提出问题

在进行动车组工频耐压试验时，对被测试配线施加高电压时，用到的核心器件之一—一体化数显工频耐压试验装置（也叫做调压器），如图2所示。

图2  一体化数显工频耐压试验装置

Fig.2 Integrated digital display power frequency withstand voltage test device

当对动车组的配线进行工频耐压试验时，转动调压器调节电压的旋钮时，电压会出现跳动，达不到动车组配线工频耐压试验所要求的电压。为了查找原因，对调压器进行了拆卸，将调压器拆卸之后，发现调压器中的滑动变阻器的线圈被烧损，如图3所示。

图3  滑动变阻器绕组线圈

Fig.3 Sliding rheostat winding coil

3.2  分析问题

如图4调压器工作原理示意图所示，当输入外部电源电压V₁，通过调压器滑动变阻器的降压作用，得到电压V₂，在通过变比1：100的升压变压器得到电压V₃，V₃即为耐压试验所需要的电压。

图4  调压器工作原理示意图

Fig.4 Schematic diagram of working principle of voltage regulator

随着调压器使用时间的变长，滑动变阻器中的碳刷厚度逐渐变薄，碳刷与滑动变阻器中的线圈接触变松动。在碳刷滑动过程中，碳刷与线圈之间会出现放电现象，放电会灼伤线圈，使线圈表面变得凹凸不平，并且在线圈表面形成不导电的氧化物。进而，增大了碳刷与所接触线圈表面之间的电阻，导致电压V₂下降，最终电压V₃也下降。所以，在转动调节电压的旋钮时，电压会出现跳动。

4  改善措施

针对以上发现的问题，提出以下几点改善措施：

第一，试验之前，断电检测调压器滑动变阻器接触面，如果调压器滑动变阻器接触面有划痕，用2000目砂纸对接触面剖光；

第二，定期检查调压器滑动变阻器中的碳刷，如果碳刷厚度变薄，及时更换新的碳刷。

参考文献：

[1]赵薇．我国高铁动车组技术创新机制研究[D]．北京交通大学，2016．

[2]Xu D J, Jun M, Yong Z Z. Ecological modeling and humanized design of CRH2 type EMU[J]. Advanced Materials Research, 2014, 3181.

[3]Ya N L, Su M X, Jian H Z. Prediction of welding deformations of CRH380 aluminum alloy side-wall with equivalent thermal load method based on inherent strain[J]. Advanced Materials Research, 2013, 2262.

[4]“复兴号”中国标准动车组首发[J]．铁路采购与物流，2017，12(07)：19.

[5]吴广宁. 高电压技术[M]. 机械工业出版社, 2014.