HXDIC型電力機車輔助變流器接地故障的分析及處理

摘要：自從2009年12月12日HXDIC型電力機車上線以來，發(fā)生了多起輔助變流器接地故障而引起的機故、機破，其中有輔助變流器本身的故障及其負載用電器方面的接地、短路故障，本人通過近年來的現(xiàn)場經(jīng)驗，指導(dǎo)隊司機的故障指導(dǎo)等，總結(jié)了一套輔助變流器發(fā)生接地故障的檢查及處理方法。

關(guān)鍵詞： 電力機車 輔助變流器故障 分析 處理

一、引言：

HXDIC型是一種新的大功率六軸電力機車，機車輪周牽引功率達到72KW，軸式C0-C0。該機車的輔助變流器也是一種新的國產(chǎn)化研究成果，每輛機車裝載2臺輔助變流器。單臺輔助變流器視在功率為248KVA，其額定輸入電壓為單相AC470V，逆變器輸出電壓為三相AC440V。

本文重點論述了輔助變流器簡介、故障判斷及故障處理方法。在實際作業(yè)過程中由于氣溫、短路、接地而引發(fā)的故障，多次發(fā)生故障后無法正常合主斷的現(xiàn)象，導(dǎo)致機故或機破，影響鐵路運輸?shù)恼Ｖ刃颍虼颂岣叱藙?wù)員的故障處理能力，成為當(dāng)務(wù)之急。本文主要介紹了輔助變流器接地故障的判斷、檢查及處理方法。

二、HXDIC型電力機車輔助變流器簡介：

·電力機車輔助系統(tǒng)是電力機車的重要組成部分，主要包括輔助電源、輔助電機以及相應(yīng)的控制電路等部分。它的主要功能是保證電力機車主電路發(fā)押其功率，確保機車正常運行。

·HXDIC機車輔助系工作在冗余模式，每臺配置兩臺輔助變流器（一臺為CVCF，一臺為VVVF），每臺輔助變流器由單獨的輔助供電。

·主要負載：機車輔助變流器負載包括6臺牽引風(fēng)機、2臺冷卻塔風(fēng)機、2臺空氣壓縮機，還有空調(diào)、照明設(shè)備等輔助電氣設(shè)備。

·功能：2臺輔助變流器并行工作，一臺輸出恒頻恒壓CVCF，另一臺輔助變流器輸出變頻變壓VVVF。機車運行過程中，任一臺輔助變流器發(fā)生故障被隔離時，另一臺輔助變流器都能單獨承擔(dān)所有機車負載正常運行。

三、輔助變流器發(fā)生故障原因分析：

乘務(wù)員操作中，由于對電力機車的使用性能不熟悉，發(fā)生故障時，不能用正常思路去查找故障，往往采取盲目的方法，又沒有和有關(guān)技術(shù)部門聯(lián)系，導(dǎo)致故障復(fù)雜化，從而造成列車延誤，嚴重時造成D類一般事故。

案例一：

現(xiàn)象：2012年7月22日，鷹潭機務(wù)段萍鄉(xiāng)運用車間，梁棟、杜憶文機班值乘HX175機車20075次萍鄉(xiāng)—株洲的貨物列車，當(dāng)列車運行至東沖鋪——五里墩區(qū)段，機車主斷跳開，故障顯示屏顯示輔助變流器2故障，機班立即采用機車小復(fù)位（即連接按壓操縱臺上的“微機復(fù)位鍵”3次），切除輔助變流器2后，即能合閘，機班繼續(xù)維持運行。

原因：機車輔助變流器2的空調(diào)有一項低電位點接地。

處理：即低電位點接地，按壓微機復(fù)位3次，自動切除低電位點接地的空調(diào)及輔助變流器2。

分析：由于天氣炎熱，機車自乘務(wù)員在向西接班后，一直處于工作狀態(tài)，加上天氣爆曬機車溫度高居不下，造成空調(diào)負載過熱而發(fā)生接地。

案例二：

現(xiàn)象：HXD1C0124報途中輔助變流器1風(fēng)機故障。

原因：輔助變流器1的風(fēng)機有一項低電位點接地。

處理：更換該風(fēng)機。

分析：在庫內(nèi)試驗正常，但故障下載數(shù)據(jù)顯示，的確在運行中報過輔助變流器1風(fēng)機故障。由于HXD1C機車都將輔助變流器風(fēng)機通過絕緣套管與車體絕緣，所以不存在報輔助變流器風(fēng)機接地。但輔助變流器如果確實有接地（可通過測量風(fēng)機三相繞組的六根引出線對風(fēng)機機殼的絕緣來判斷），則會引起風(fēng)機過熱，使風(fēng)機內(nèi)的過熱繼電器動作，斷開風(fēng)機電源，讓風(fēng)機不工作。等風(fēng)機溫度冷卻下來，過熱繼電器又接通風(fēng)機電源，使風(fēng)機又投入工作。所以有了在途中報輔助變流器1故障，但到了庫內(nèi)實驗又正常的現(xiàn)象。按照這種思路測量風(fēng)機三相繞組的六根引出線對風(fēng)機機殼的絕緣，發(fā)現(xiàn)有一相的兩根線對風(fēng)機機殼絕緣到零，找出了故障點。

案例三：

現(xiàn)象：2012年7月24日，鷹潭機務(wù)段萍鄉(xiāng)運用車間，李如萍、劉孝云機班值乘HX224機車20026次萍鄉(xiāng)—向塘貨物列車，當(dāng)列車運行至臨江鎮(zhèn)——張家山站間，機車主斷跳開，故障顯示屏顯示故障為：輔助變流器2故障，機班立即采用機車小復(fù)位（即連接按壓操縱臺上的“微機復(fù)位鍵”3次），此時故障顯示屏顯示：ACU1、ACU2故障隔離，機班在停車后繼續(xù)進行了機車大復(fù)位，但處理無效被迫救援。

原因：輔助變流器2負載的空氣壓縮機2發(fā)生高電位點接地。

處理：發(fā)生高電位點接地，可以使用甩除負載的方法進行故障處理，將該用電器的自動脫扣開關(guān)切除，即可以維持運行。

分析：在庫內(nèi)進行故障數(shù)據(jù)下載后發(fā)現(xiàn)，機車在臨江鎮(zhèn)通過時，機車空氣壓縮機一直處理工作狀態(tài)長達18分鐘，因此造成空氣壓縮機長時間高負荷運行，產(chǎn)生短路而引發(fā)高電位點接地。

四．處理方法：

發(fā)生輔助變流器故障之前，我們要弄清楚HXDIC型電力機車輔助變流器1、2分別有哪些用電器負荷：

ACU1的負載用電器有：

1—6牽引電機風(fēng)機、冷卻塔風(fēng)機1、2；

ACU2的負載用電器有：

空氣壓縮機1、2；空調(diào)1、2；衛(wèi)生間間加熱、變流器風(fēng)機1、2；油泵、水泵風(fēng)機；

輔助變流器接地故障分二種情況：低電位點接地和高電位點接地；

用電器低電位點接地時：

發(fā)生跳主斷后，在主斷斷開的情況下，按壓操縱臺上的“微機復(fù)位”鍵3次，可以自動切除發(fā)生低電位點接地的故障輔助變流器，使用另一個輔助變流器維持運行；與正常行運行區(qū)別是：機車不起變頻節(jié)能功能。

用電器高電位點接地時：

當(dāng)機車發(fā)生跳主斷，機車故障顯示屏發(fā)生輔助變流器故障，使用微機復(fù)位3次后機車自動切除二臺輔助變流器時，則證明機車輔助系統(tǒng)用電器存在高電位點接地，此時必須停車處理，司機在選擇合適的地點進行停車，做好防溜防護措施后降弓，進行故障處所判斷，判斷的方法為：根據(jù)故障顯示屏查詢輔助變流器故障的時間順序，首先發(fā)生故障的ACU為該輔助系統(tǒng)內(nèi)用電器存在高電位點接地，進行斷電（1、站內(nèi)停車的斷開機車主電源開關(guān)；2、區(qū)間停車的，必須在保證監(jiān)控、電臺等不斷電的情況下進行開關(guān)斷開《方法祥見附件一》）；進行逐個甩除判斷（ACU1常發(fā)故障為1-6牽引風(fēng)機；ACU2常發(fā)故障為空調(diào)、空氣壓縮機組），將故障的負載脫扣開關(guān)人工斷開，再合機車總電源開關(guān)降弓，進行故障檢查，如果能夠順利合閘的，則為該負載電器高電位點接地，維持運行；如果故障依舊，不能合閘的，則繼續(xù)利用甩除判斷法處理。

案例：

現(xiàn)象：2011年4月21日，本人值乘的HX221機車34017次貨物列車，當(dāng)列車在張家山站停車待避客車，在開車前由于列車停車超過20分鐘后進行試風(fēng)，在打風(fēng)時，機車突然跳主斷，故障顯示屏顯示輔助變流器2故障隔離。

處理：本人第一時間向車站反映不能繼續(xù)運行，然后進行故障處理，先微機復(fù)位3次后機車二臺ACU均被隔離，此時則判斷為ACU2的輔助系統(tǒng)存在高電位點接地，由于機車是在空氣壓縮機運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下跳了主斷，則在斷主斷降弓后進入機械間將低壓柜上的空氣壓縮機2個自動脫扣開關(guān)人工斷開，機車升弓合閘成功，證明機車壓縮機組存在高電位點接地，于是再次斷主斷降弓將空氣壓縮機2自動脫扣開關(guān)人工合上，此時機車ACU1、2再次自動隔離，最后判斷故障處所為：第二空氣壓縮機發(fā)生短路或高電位點接地。

分析：當(dāng)發(fā)生高電位點接地時，乘務(wù)員處理時切勿慌張，應(yīng)按照輔助系統(tǒng)的負載電路進行逐個判斷處理，直到找到故障點。

附件一：

區(qū)間使用機車大復(fù)位時的操作辦法及注意事項；

·監(jiān)控裝置是機車行駛的安全保障系統(tǒng)，當(dāng)機車故障在區(qū)間內(nèi)要使用大復(fù)位時，我們必須保障機車監(jiān)控裝置、無線通訊設(shè)備不斷電的情況下進行。

方法：

1、首先將低壓柜上的VCM1、VCM2自動脫扣開關(guān)同時斷開，再將ACU1、ACU2開關(guān)同時斷開，最后保留第三排前四個開關(guān)（監(jiān)控、電臺等），再斷開其它的自動脫扣開關(guān)，完成一次斷電復(fù)位；

2、在斷電2分鐘之后，保留VCM1、VCM2、ACU1、ACU2開關(guān)不合，將其它自動脫扣開關(guān)人工閉合，在確認其它開關(guān)閉合完畢后，同時合起ACU1、ACU2開關(guān)，等待2秒后再同時閉合VCM1、VCM2開關(guān)，此時機車完成了一次大復(fù)位。

注意：ACU1、ACU2開關(guān)必須同時斷開、同時閉合；VCM1、VCM2開關(guān)必須同時斷開、同時閉合。

五．結(jié)論：

經(jīng)過對HXDIC7200kw電力機車輔助變流器故障現(xiàn)象的分析探討，總結(jié)出的這套輔助變流器接地故障的檢查、判斷及處理的方法，在本指導(dǎo)隊中協(xié)助乘務(wù)員在運行中處理輔助變流器故障案例6次，均成功尋找到故障處所，順利地維持運行，保障了行車的安全，有效地避免了機故、機破的發(fā)生。

參考文獻：

1、《HXDIC型電力機車司機手冊》 南車株洲電力機車有限公司 2009年

2、《HXDIC電力機車常見故障處理》 鷹潭機務(wù)段 2011年