机车车辆用电工产品标准制订中的若干问题解析

侯伟 徐国峰

摘要：针对近2年来机车车辆用电工产品标准制订中存在的具有普遍性的问题，对额定值与标称值、工作性能与机械寿命和电寿命、试验的先后次序和相关验证、恒定湿热与交变湿热以及高温试验的选择等按GB/T21413.1和GB/T 21413.2以及相关国标的规定进行了阐述，目的是贯彻国家标准，提高产品标准制订的水平。

关键词：机车车辆；用电工产品；标准制订

引言

司机控制器、转换开关、直流接触器和继电器等产品标准制订中，存在着一些普遍性的问题，如额定值与标称值、工作性能与机械寿命和电寿命、试验的先后次序和相关的验证等；还有一些产品标准制订中是采用恒定湿热还是交变湿热考核不明确，对标标GB/T 2423.2-2001高温试验的4种（Ba～Bd）情况不知怎样选择。为便于了解，下文将作出解释，以便更好地贯彻这些国标，制订好电工产品的标准。

1 额定值与标称值

额定值：器件、装置或设备在规定工作条件下的量值通常由制造商给出。标称值：用于标志或鉴别器件、装置或设备特性的适当的近似数值。在电工产品使用中涉及到电压、电流、频率和气压，其中容易产生歧义的是电压和气压。额定工作电压Ue通常与设备的输入和输出值有关，其数值一般由制造商给定。额定绝缘电压Ui是与介电试验和爬电距离有关的电压值。工作电压的最大值或额定工作电压不应超过额定绝缘电压值。标称电压Un是介于工作电压波动范围之内用于标示该电压等级的值。额定绝缘电压至少应等于加在电极之间或爬电距离上的、时间较长（如接触网上大于5 min）的最大电压方均根值（非重复瞬态电压忽略不计）。当电压为非正弦或非连续波形时，应认为该电压等于实际的方均根值，但不应小于峰值的70%。由额定绝缘电压及污染等级和材料分组来决定应有的爬电距离。由额定绝缘电压及过电压类别决定额定冲击耐受电压值，再根据污染等级决定其最小的电气间隙。由额定绝缘电压决定应承受的工频耐受电压。GB/T 21413.1中对设备的额定工作电压有如下规定：由接触网供电的设备，其额定工作电压Ue是IEC 60850：2000规定网压的最大持续电压，为29 kV，而标称电压为25 kV。由独立的直流发电机、交流发电机或变流器供电的设备，其额定工作电压Ue为供电电压的最高限值。由浮充电蓄电池供电的设备，其额定工作电压Ue为 1.15Un，该值是充电设备正常工作时的最高限值。Un为标称电压，优先选用24，48，72，96，110 V。只由蓄电池供电的设备，其额定工作电压Ue 为1.1Un，这是蓄电池充满电压，以相应于蓄电池定额和工作条件的电流向设备供电时，设备输出端上的电压。由上所述，额定电压的概念必须有根本的转变 ：以往所提的额定电压实际上对应于GB/T 21413.1中的标称电压Un，而GB/T21413.1中的额定工作电压Ue对应于以往的最大电压。

2 高环境对机车车辆电工电子产品的影响

平原地区可能感受不到太阳辐射带来的影响，而在海拔五千米的地方，其太阳热辐射是平原地区的 1.25 倍，热辐射可以直接给物体加热，而处于高海拔的电工电子产品在太阳热辐射的作用下会迅速升温，有机绝缘材料的机械电气性能会因此大大降低，最终导致材料严重变形而发生机械热应力的现象。高原环境下的紫外线辐射比太阳热辐射的力度更大，在海拔三千米的地方，其紫外线辐射是平原地区的 2 倍，紫外线加快了有机绝缘材料的老化速度，空气的电离使得材料的电晕起始电压和外绝缘强度大大下降。所以，在选择高原型电工电子产品的材料时要注重高原环境下的辐射带来的严重影响，材料一定需要具备很强的抗紫外线和抗热辐射的能力，以此来延长常规型产品的使用寿命。高原环境下的空气密度和气压都很低，这就使得元件的密封性能降低而产生泄漏的情况，同时，高原环境下的强紫外线也会使得密封件快速老化而产生泄漏的情况。如果气压低的环境下温度也很低，润滑剂的蒸发速度会越来越快，这就加大了运动体表面的摩擦力度。高原环境下的空气温度变化存在巨大的差异，这种差异非常容易导致产品的结构开裂和变形，更严重的会导致产品破裂的情况发生。所以，在产品材料的选择上，一定要关注其结构性能是否稳定、是否具有很强的抗寒能力等因素，也可以适当采取一些防护办法，使得产品能够在温差巨大的环境下正常使用。

3 试验次序与相关验证

在产品交付进行型式试验前先应进行特殊材料的试验和产品的一般检查（如外观、外形安装尺寸、称重、电气间隙和爬电距离测量等）。在工作性能中，每个程序之间允许按制造商的规定进行检测和维护工作（包括主电路中的触头或其他承受电弧的部分），但最后一个程序结束时，在进行介电强度验证和温升验证前不允许维护操作

^［1］。在工作性能和振动冲击试验后应立即进行相关的验证工作，只有验证试验合格时，才认为该产品通过了工作性能试验或振动冲击试验。关于临界电流的测定只是测定A1类和A2类直流开关电器的临界电流。与以往临界电流测定有3点不相同的地方：①试验电压为额定工作电压（不是标称电压）；②电流范围从额定工作电流到0，不像以往固定为额定电流的10%或5%；③应在纯阻和最大时间常数（即T1和T3）下进行，而以往只偏重于纯阻工况。临界电流测定的目的是找到分断各种电流时的最大燃弧时间。以往通常以燃弧时间小于等于400 ms为合格，在GB/T21413中对此没有具体规定，笔者认为仍可沿用以往的判据。有些产品需要做盐雾、防尘、防水试验，这些试验可在其他试验开始前进行。有些电器需要接通短路电流，但不需分断短路电流（如线路接触器），则需进行短路接通能力试验。有些开关电器有时需分断比额定分断更大的电流，额定分断通过工作性能试验来考核其电气耐久性；通断能力试验一定次数表明该开关电器具有分断比额定分断更大电流的能力。通断能力试验归于其他试验中。产品标准的试验次序应按表3来编写。同样，在技术要求中各指标的次序也应按此顺序来编排，以便前后对应便于查找^［2］。

电器动作范围的检测.通常，企业的技术条件中关于电器动作范围的考核，要求电器在正常工作条件下的最高和最低周围空气温度范围内，线圈的控制电压在最大工作电压和最小工作电压范围内，所有设备都应能可靠工作。这是对电器动作性能总的检验，目的是验证电器在其控制参数 （温度、电压） 的极限范围内能否正确地吸合和释放。不仅如此，其试验方法中还应该明确指出在最高温度时线圈应为最大工作电压下的热稳态，因为此时线圈电阻最大，吸合电压最高，是最恶劣的限值组合；在最低温度时线圈应为冷态，因为此时线圈电阻最小，释放电压最低，也是最恶劣的限值组合.

考虑到一般电子产品的热容量较小，高速列车在通过长大隧道时外界环境温度会突然有较大的改变。在机车车辆用电子装置的标准中，还要求适应过隧道温度变化剧烈的要求，此时外界温度变化率应定为3℃/s，最大变化值为40℃。实际操作中难于控制外界温度变化率，只是把产品从2个温度相差40℃的环境之一中取出而进入另一环境中来检测其动作性能。

结束语

以上就5个具有普遍性的问题，根据相关国标阐述了个人的意见。目的是抛砖引玉，以便更好地贯彻国标，制订好相关的产品标准^［3］。

参考文献：

［1］ GB/T 21413.1-2008，铁路应用 机车车辆电气设备，第1部分：一般使用条件和通用规则［S ］.

［2］ GB/T 21413.2-2008，铁路应用 机车车辆电气设备，第2部分：电工器件， 通用规则［S］.

［3］ GB 2424.2，电工电子产品基本环境试验规程 湿热试验导则［S］.