HXD3C型電力機(jī)車輔變流裝置保護(hù)電路的改進(jìn)思考

張凡 孟昭洲

摘 要：如何在輔機(jī)發(fā)生接地、短路等故障時(shí)，不至于造成行車中的機(jī)車設(shè)備故障，降低機(jī)故指標(biāo)。需要進(jìn)行輔機(jī)電路和保護(hù)電路的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：HXD3C型電力機(jī)車;輔變流裝置;機(jī)故;APU;保護(hù)電路;接觸器

0 引言

HXD3C型電力機(jī)車配屬武漢鐵路局武昌南機(jī)務(wù)段，運(yùn)用2014年HXD3C0083、HXD3C0453、 HXD3C0143等多臺(tái)機(jī)車因輔機(jī)接地故障，運(yùn)行中不能及時(shí)切除處理，造成機(jī)車設(shè)備故障，直接影響正常運(yùn)輸生產(chǎn)秩序，而且，從輔變流裝置保護(hù)電路的作用來(lái)看，只能對(duì)APU本身進(jìn)行保護(hù)，無(wú)法對(duì)輔機(jī)進(jìn)行單獨(dú)切除保護(hù)，以后只要輔助回路接地就有可能再次發(fā)生機(jī)故。所以，如何在輔機(jī)發(fā)生接地、短路等故障時(shí)，不至于造成行車中的機(jī)車設(shè)備故障，降低機(jī)故指標(biāo)，是值得進(jìn)一步思考的重要課題。因此，本文從理論上提出改進(jìn)方案的思考，供大家共同探討。

1 故障現(xiàn)象調(diào)查

首先我們從2014年發(fā)生的幾起機(jī)故實(shí)例中，進(jìn)行調(diào)查分析。

實(shí)例一 2014年9月6日， HXD3C0083機(jī)車牽引K696次。列車在停車狀態(tài)下主斷路器突然跳開，故障顯示屏顯示輔助變流器APU2接地、APU2不動(dòng)，采取“復(fù)位”、多次斷合“輔助變流器”自動(dòng)開關(guān)QA47無(wú)效，逐個(gè)閉合輔助負(fù)載斷路器后工作正常，約20-30s后故障仍然發(fā)生，請(qǐng)求救援。回段后檢查確認(rèn)為一端空調(diào)接地。

實(shí)例二 2014月5月28日， HXD3C0453機(jī)車，擔(dān)當(dāng)K697次旅客列車至六安機(jī)外，輔助變流器APU2故障，停車處理造成機(jī)故。采取逐個(gè)排除逐個(gè)復(fù)位的辦法，發(fā)現(xiàn)列供電柜1故障，人為甩掉APU2后故障現(xiàn)象仍存在，再甩APU1維持運(yùn)行。回段后細(xì)查原因是列供電1風(fēng)機(jī)接地，造成APU保護(hù)，封鎖。

可以看出，HXD3C型電力機(jī)車在運(yùn)用中，有其無(wú)法避免的不足，只要出現(xiàn)輔機(jī)接地等故障必定造成機(jī)故。靠人為的由乘務(wù)員在運(yùn)行途中短時(shí)間內(nèi)，很難直接判斷故障的具體輔機(jī)，如果再做出甩輔機(jī)和牽引臺(tái)架的處理，來(lái)維持運(yùn)行，對(duì)乘務(wù)員的要求過(guò)高，提高設(shè)備智能化程度很有必要。

2 原因分析

2.1 按原設(shè)計(jì)功能介紹，輔助變流器保護(hù)電路的基本原理中。機(jī)車設(shè)有2套獨(dú)立的輔助變流器APU1和APU2，兩套主變流器分別從主變壓器的兩個(gè)輔助繞組取電，分別向機(jī)車輔助系統(tǒng)提供定頻定壓和變頻變壓兩組三相輔助電源。發(fā)生故障的情況下，TCMS將自動(dòng)斷開其相應(yīng)的輸出接觸器KM11或輸出接觸器KM12，再閉合故障轉(zhuǎn)換接觸器KM20。在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)發(fā)生APU接地故障時(shí)，需手動(dòng)在TCMS微機(jī)屏上把發(fā)生故障的APU切除，這時(shí)KM20閉合，另外一組APU帶動(dòng)整車輔機(jī)運(yùn)行。把發(fā)生故障的輔助變流器的負(fù)載切換到另一套輔助變流器上，由該輔助變流器對(duì)全車的三相輔助電動(dòng)機(jī)供電。好像很完美，但特別強(qiáng)調(diào)的是，這里所說(shuō)的故障只是指APU本身的故障，當(dāng)輔機(jī)故障時(shí)，這種雙套裝置轉(zhuǎn)換無(wú)效。

2.2 輔機(jī)保護(hù)電路工作原理。此電路設(shè)計(jì)了六種主要保護(hù)電路：①在每一組輔助變流器的輸入回路中，設(shè)有輸入電流互感器ACCT，起控制和監(jiān)視輔助變流器充電電流及輔助繞組短路電流的作用，其動(dòng)作保護(hù)值為1600A。②在每一組輔助變流器的輸出回路中，設(shè)有輸出電流互感器CTU和CTW，對(duì)輔助電動(dòng)機(jī)回路過(guò)載及輔助電動(dòng)機(jī)三相不平衡起控制和監(jiān)視保護(hù)作用，輔助電動(dòng)機(jī)回路過(guò)載保護(hù)的動(dòng)作值為850A。③當(dāng)DCPT5監(jiān)測(cè)到中間回路電壓大于等于825V或小于等于580V時(shí)，中間回路電壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，逆變器門極被封鎖，逆變器停止輸出，出現(xiàn)以上三種情況時(shí)，采取的是該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器的控制電源，才可解鎖。④110V充電模塊輸入電源的短路過(guò)載保護(hù)。⑤網(wǎng)壓低于17.5kV時(shí)，高于502V即網(wǎng)壓高于31.5kV時(shí)，過(guò)壓保護(hù)環(huán)節(jié)動(dòng)作，四象限整流器停止輸出。⑥在輔助變流器APU1、APU2內(nèi)部，分別設(shè)有1套接地保護(hù)裝置，進(jìn)行輔助系統(tǒng)主電路的接地保護(hù)。當(dāng)對(duì)應(yīng)輔助回路發(fā)生接地故障時(shí)，該輔助變流器實(shí)施保護(hù)，可將該故障的輔助變流器切除，機(jī)車轉(zhuǎn)由另一組輔助變流器對(duì)全部輔機(jī)供電。

從以上各保護(hù)電路的作用，和以上發(fā)生機(jī)故的實(shí)例比較分析，很明顯可以看出，此保護(hù)電路有三個(gè)盲點(diǎn)，第一，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，只對(duì)輔助變流器實(shí)施保護(hù)，無(wú)法排除故障輔機(jī)。第二，盡管在輔機(jī)發(fā)生接地時(shí)兩套APU進(jìn)行互補(bǔ)，理論上很科學(xué)，但實(shí)際上，輔機(jī)接地未切除的情況下，轉(zhuǎn)換的結(jié)果仍然是兩套輔助變流器都被鎖死。第三，“TCMS將自動(dòng)斷開其相應(yīng)的輸出接觸器KM11或輸出接觸器KM12”的說(shuō)法不準(zhǔn)確，實(shí)際運(yùn)用中需要人為切換。而且在微機(jī)屏給出提示“APU故障”時(shí)，需要大量的時(shí)間和較熟練技術(shù)，人為的排查故障點(diǎn)，再做出甩臺(tái)架等手段處理。總之，只要輔機(jī)接地就會(huì)造成機(jī)故。

3 改進(jìn)措施探討

改進(jìn)的目的是滿足實(shí)際運(yùn)輸生產(chǎn)的需要，最大限度的減少機(jī)故帶來(lái)的對(duì)生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)挠绊憽８鶕?jù)以上分析，建議采取以下措施進(jìn)行改進(jìn)。

3.1 在現(xiàn)空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)有接觸器的基礎(chǔ)上，期他各輔機(jī)安裝相應(yīng)的三項(xiàng)接觸器，接觸器安裝在輔機(jī)空開后面（如電路圖所示）。觸頭用反聯(lián)鎖，正常情況下，原輔機(jī)供電電路不變，啟動(dòng)和停機(jī)控制電路不變。

3.2 在保護(hù)電路接到接地、過(guò)流等信號(hào)時(shí)，指令接觸器線圈電路得電，斷開三項(xiàng)接觸器徹底切除故障輔機(jī)電機(jī)電路。原設(shè)計(jì)中的APU1、APU2之間的自動(dòng)切換就沒有必要了。

4 總結(jié)

從基本原理上，實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn)具有較大的應(yīng)用價(jià)值，且具有一定的可行性，具體電路和實(shí)施還需要專業(yè)科技人員進(jìn)一步的研究，所以，本文只是提供一個(gè)改進(jìn)思路，僅供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝風(fēng)榮.和諧系列電力機(jī)車輔助系統(tǒng)介紹.

作者簡(jiǎn)介：

張凡，女，1967年5月，武漢鐵路司機(jī)學(xué)習(xí)高級(jí)講師。所編寫的教科書《城市軌道交通概論》在全國(guó)多所鐵路學(xué)校長(zhǎng)期采用，被評(píng)為全國(guó)優(yōu)秀教材。

孟昭洲，男，武漢鐵路局武昌南機(jī)務(wù)段，高級(jí)技師，曾在《機(jī)車電傳動(dòng)》和《電力機(jī)車》上發(fā)表過(guò)多篇論文，其中《SS4改型電力機(jī)車主變散熱器漏油的改進(jìn)措施》一文的論點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的運(yùn)用。