DF4型內燃機車主電路接地的判斷及改進措施

摘要:簡要地說明內燃機車主電路接地保護的工作原理和存在的不足，并提出改進措施。

關鍵詞:接地保護電路 中性點 直流側高電位點 直流側低點位點 交流側

1 問題的提出

我國鐵路改革的步伐不斷的加快，高速、重載是路改革的必然趨勢。那么，機車在運行中安全、正點就顯得尤為重要。內燃機車主電路接地嚴重影響鐵路運輸的安全正點。機車主電路接地故障按接地處所可分為直流側低電位點接地、直流側高電位點接地和交流側接地。按接地的時效性可分為死接地和瞬間接地。現行的處理方法給乘務員工作帶來很大的不便，如何快速、準確的查找，并排除故障是一個急需解決的技術課題。若能在故障出現時盡快知道接地點的范圍所在，將大大縮短檢查及處理故障的時間，防止事故的擴大，提高機車的運用效率，改善機車的牽引性能。現以東風4B型內燃機車為例，對機車主電路接地判斷與查找進行改進，滿足不斷發展的鐵路運輸的需要。

2 內燃機車接地保護電路的原理

東風4B型機車上所謂接地是指車體、車架以及和它們相連的各種導電物體，通過輪對與鋼軌直接與大地相通。因此，它們于大地具有同樣的電位。在機車上為了安全起見，所有電機電器以及其它電器設備不帶電的機殼、架子等都是接地的。如果主電路的導線絕緣層老化、破損、裸露與機車的車體接磨或牽引電機發生環火、電器觸頭發生飛弧等都會形成接地。當主電路中任何一點發生接地故障時，為了不使故障再度擴大，造成嚴重的后果，機車設有主電路接地保護電路。(如圖1所示)

當機車正常工作時，接地開關DK置于運轉位。178號線與主發電機中性點N相接。由于主發電機的三相電樞繞組的匝數和導線截面相等，末端連在一起。首端引出三條輸電線，且相位相差120度。所以感應電勢對稱，中性點“N”為“零”電位。

因此N是一個理想參考點，無論主電路中的直流側接地或交流側接地。其接地點相對于N點都有電位差。當接地繼電器DJ線圈中流過500mA的電流時DJ動作。

2.1 接地繼電器DJ的常開觸頭斷開，勵磁機勵磁接觸器LLC和主發機勵磁接觸器LC線圈失電。

2.2 LLC常開觸頭和LC常開觸頭斷開，主發電機停止發電， 柴油機卸載。卸載信號7XD燈亮。

2.3 DJ的常開觸頭閉合，接地信號燈亮

3 內燃機車主電路接地故障的判斷及處理

機車運行中一旦發生主電路接地故障，將造成柴油機卸載。應首先判斷接地點的性質及范圍再做處理

3.1 將主手柄置于“0”位，人工解鎖接地繼電器DJ后再提主手柄。若DJ不動作，則為主電路瞬間接地或DJ線圈誤動作，可繼續運行，回段后再進行分析處理。由于機車是一個運用頻繁而且易磨損的部件，在日常運用中震動頻率較高，導致零部件間摩擦絕緣被破壞，使零件的部分金屬裸露在外面。通過柴油機的劇烈震動使導線與導電物體直接接觸，讓電流形成一個回路，易燒損主要的觸頭和繼電器。但為了運輸的安全正點，對DJ線圈的誤動作和主電路瞬間接地不做處理。因為不會影響機車正常運行。但如果有一點接地或多點接地時，要嚴格按規定處理。

3.2 人工解鎖DJ線圈提手柄后，若DJ又動作，應將主手柄置于“0”位，再解鎖DJ線圈。然后將接地開關DK置于“負端”位，再提手柄。若DK線圈不動作，為主電路直流側低電位點接地，可保持接地開關DK置“負端”位維持運行，有條件時再及時處理。

3.3 若將DK置于“負端”位，提手柄后DJ線圈仍動作為主電路的高電位接地，應利用故障開關GK判斷和切除有接地故障的牽引電機。保持DK在“負端”位維持運行，有條件時再做處理。

3.4 若DK在“負端”位、故障開關GK全部置于“故障”位再提主手柄，接地繼電器DJ仍動作為同步發電機的定子繞組、硅整流裝置1ZL或有關連接部分接地，應在停機狀態下仔細查找，并排出故障后方可起機繼續運行。運行中禁止盲目將接地開關DK置于“中立”位維持運行以防故障擴大。

4 主電路接地故障判斷處理的注意事項

4.1 當發現主回路正端接地，用故障開關切除該電機后，接地開關DK必須仍在“負端”位置。否則DJ還會動作。

4.2 即使主回路正端接地，也不允許DK長時間置于“負端”位運行。因為當主電路在發生一點接地時，不會產生大的故障，但當在有一點“負端”接地時，就會短接用電器，瞬間產生很大的電流，燒損電機絕緣，也可以叫作電機“放炮”。所以不能長時間將“故障開關“DK置于負端位。確認有一點接地時才可以，但要加強巡間次數，時刻注意機車的運用狀態，發現不正常情況應立即回手柄，不能隨意運行，在機車到段后及時檢查處理。

4.3 甩牽引電動機運行中，其余各牽引電動機電流不得超過800A。

5 接地保護電路存在的問題

主電路接地故障發生時，乘務人員對故障點的判斷太復雜， 費時又費力，不利于對故障迅速判斷是瞬間接地，接地繼電器DJ誤動作、直流側高電位點、直流側低電位點、交流側接地，延誤采用合理的補救措施，機車運行安全系數大大的降低。

6 接地保護電路的分析

通過對圖1接地保護電路的分析可知:

當主電路直流側高電位A點接地時，其電流的路徑為:接地點A-→人為接地點S-→179號線-→D4-→DJ線圈-→D1-→178號線-→DK-→177號線-→主發中性點N.

當直流側低電位B點接地時，其電流的路徑為:主發中性點N-→177號線-→DK-→178號線-→D2-→DJ線圈-→D3-→179號線-→人為接地點S—接地點B.

當交流側C點接地時，由于主發電機按正弦分布，其路徑為正半周與A點接地電流路徑相同。在負半周與B點接地電流路徑相同。從以上的分析我們可以看出不同的接地處所在179號線或178號線的電流方向是不同的。因此，可以根據178號線或179號線的電流方向來判斷接地故障時接地點的范圍。

7 接地保護電路的改進

檢測179號線或178號線的電流方向可在電路中加裝兩個發光二極管與串聯的電阻、電容并聯在電路中。兩個發光二極管是檢測電路中不同接地點的電流方向。由于二極管具有單相導電性能，只有主電路交流側接地時，兩個發光二極管才能交替導通。直流側接地時存在高、低電位點之分，電流方向不同，其中一個二極管導通。并聯的電阻與電容起到保護作用，防止過高的電壓擊穿二極管。電容的特點是“隔直通交”、“儲存電能”，主電路有接地點時，流過電容C的電流就會發生變化使電容導通。其所在支路會分得部分能量，保證運行過程中的可靠性。電阻是用來保護其它元件，當電流突然增加時，自動幫其它元件分壓，限制電路中電流過大損壞電器。

8 主電路改進的特點和元件的設置及參數的選擇

主電路接地保護電路改進的基本原則為可靠、直觀。當主電路出現接地故障后，無須進行常規判斷就可知道接地點的大致范圍，有利于乘務人員及時快速地進行故障處理或采取應急措施，維持機車運行。在主電路交流側或直流側高電位點接地時，可避免乘務人員盲目將DK置于“中立”位或“負端”位，人為造成主電路部件燒損等故障。

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