和諧D2電傳動系統(tǒng)常見問題及解決方案

摘 要：大秦鐵路自山西省大同市至河北省秦皇島市，貫穿晉、冀、京、津四個省市，是全國鐵路載重能力最強、運輸效率最高的西煤東運的通道。2005年，同車公司與法國阿爾斯通公司聯(lián)合與鐵道部簽訂了和諧D2型大功率電力機車制造合同，制造的180臺和諧號電力機車全部用于大秦線鐵路的運輸，并成為該線路重載運輸?shù)闹髁囆汀：椭CD2型大功率電力機車的核心之一是電傳動系統(tǒng)，系統(tǒng)能安全正常的工作是整個機車系統(tǒng)能穩(wěn)定運行的保障。電力機車電傳動系統(tǒng)是在高電壓、大電流的條件下工作，在工程過程中由于電纜長時間使用造成的老化現(xiàn)象，機車在工作中震動摩擦等原因造成的主電路接地的情況給機車的安全運行帶來隱患，是和諧D2型電力機車電傳動系統(tǒng)出現(xiàn)頻率較高的問題。如何快速、及時的對問題進行檢測并進行有效處理是非常重要的。

關鍵詞：電力機車；電傳系統(tǒng)；運輸；

中圖分類號：V351.31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-02

一、和諧D2型機車電傳動系統(tǒng)組成

和諧D2型電力機車電傳動系統(tǒng)中主要部分包括牽引電機、主變流器、主變壓器和網(wǎng)側(cè)電路等，機車的驅(qū)動模式為軸控，單軸驅(qū)動功率可達1200kW。每臺機車由四個原理及結(jié)構相同的主變流柜組成，主變流柜有冷卻系統(tǒng)、相應的控制單元和兩套相同的主變流器組合成而。四象限變流器、逆變器、中間直流環(huán)節(jié)組成主變器流，主變流器對機車的牽引、再生制動實行連續(xù)性的控制，并對可能出現(xiàn)的短路情況、過載情況、接地情況、電壓不穩(wěn)情況、空轉(zhuǎn)或者滑行等故障進行保護，其中接地是機車電傳動系統(tǒng)常見的故障。

二、電傳動系統(tǒng)接地故障原因

接地故障產(chǎn)生原因比較復雜，對和諧D2型電力機車而言，造成接地故障的原因主要是第一，電纜是在高電壓、大電流下工作，長期使用會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，另一方面振動產(chǎn)生的摩擦造成電纜絕緣性能下降，引起接地故障。第二，冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)漏液，帶有一定導電性后致使主電路接地引起故障。第三，氣候出現(xiàn)非正常現(xiàn)象時，如溫度過高或者濕度太大，會引起電路電纜絕緣性能減低；第四，系統(tǒng)中部分零件自身耐高壓或絕緣性能不夠或進行接地檢測干擾問題引起的接地問題。電傳動系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障可能是由于以上一個或幾個原因共同作用造成的。引起電傳動系統(tǒng)接地故障的具體原因按照重要程度可分為四個等級，分級情況可參見表一。

三、接地故障類型檢測及分析

和諧D2型電力機車電傳動系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的類型主要：主變壓器牽引繞組接地、主變流器直流側(cè)接地（直流環(huán)節(jié)正端接地和負端接地）、主變流器輸出接地。先將三種故障檢測及分析進行說明。

（一）接地故障類型及檢測

1、主變壓器牽引繞組接地檢測

電傳動系統(tǒng)接地故障檢測時，原理是根據(jù)接地檢測電壓圖形及計算值，推測產(chǎn)生接地故障的原因。若接地檢測電壓值以Ug來表示，UDC為直流母線電壓； R1=R2=R3為三個接地電阻，Ug=UDCR3/（R1+R2+R3），由電阻大小關系可知，正常情況下接地檢測電壓值應為直流母線電壓的三分之一，當出現(xiàn)接地故障時，接地檢測電壓可能為0或直流母線電壓值。

系統(tǒng)出現(xiàn)主變壓器牽引繞組接地時，等同于四象限整流器中間連接點與接地電阻R2與R3連接部位相連，此時，接地檢測電壓Ug=0或Ug=UDC，當脈沖電壓頻率等于四象限整流器開關頻率時，其主變壓器牽引繞組接地時檢測電壓Ug所得圖像為幾個振幅相等，間距也大致相同的波形。經(jīng)過對Ug值進行簡單計算，就可以檢測到電壓異常，確定系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障。

2、主變流器中間直流側(cè)接地

和諧D2型機車主變流器中間直流側(cè)接地包括直流側(cè)正端接地和直流側(cè)負端接地。當直流環(huán)節(jié)正端接地后，相當于直流母線正端與接地電阻 R2與 R3的連接部位連接在一起，因此接地檢測電壓 Ug=UDC，其直流側(cè)正端接地時接地檢測電壓Ug 實驗波形高于且平行于基準線的一條直線。當直流側(cè)負端接地后，相當于直流母線負端與接地電阻 R2 與 R3 的連接部位連接在一起，因此接地檢測電壓 Ug 為0 V，其直流側(cè)負端接地時接地檢測電壓 Ug 實驗幾乎無明顯波形，低于基準線的一條直線。總的來說，主變流器直流側(cè)接地較為容易判斷并檢測到接地電壓異常，從而確定系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障。

3、主變流器輸出電機側(cè)接地

當機車主變流器輸出電機側(cè)接地后，相當于牽引逆變器橋臂中間點與接地電阻 R2 與 R3 的連接部位連接在一起，因此接地檢測電壓Ug 同樣為0 V或 UDC的脈沖電壓，其中脈沖電壓頻率與牽引逆變器瞬時的開關頻率一致，其主變流器輸出電機側(cè)接地時接地檢測電壓 Ug 可得振幅略高于基準線的幾個波形。在系統(tǒng)電氣保護設計中，針對主變壓器牽引繞組接地情況，可通過適當?shù)臋z測算法對 Ug 進行處理即可檢測到電壓異常，從而確定系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障。

（二）接地故障類型分析方法

為了快速有效的查明接地原因，在了解造成系統(tǒng)接地故障的原因以及重要程度后，按照如下流程進行檢測，可提高檢測效率。根據(jù)流程圖檢測時，還需要注意幾點：了解機車故障信息說明，進行初步分析判斷，確保在安全可靠的環(huán)境中進行后續(xù)檢測；注意檢查電傳動系統(tǒng)及部件是否有漏液或積水現(xiàn)象；檢查各段線路是否正常；檢查電纜的絕緣性能等。

四、結(jié)語

和諧D2型機車電傳動系統(tǒng)常見問題還有很多，需要我們在實際工作中不斷積累經(jīng)驗，為機車故障排查及檢修提供有價值的成功案例。

參考文獻：

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