HXD1B型機車高壓電壓互感器數(shù)據(jù)分析

王松普

（鄭州鐵路局 鄭州機務(wù)段，河南鄭州450053）

HXD1B型機車高壓電壓互感器數(shù)據(jù)分析

王松普

（鄭州鐵路局 鄭州機務(wù)段，河南鄭州450053）

HXD1B型機車高壓電壓互感器主要用于測量接觸網(wǎng)電壓，給機車控制系統(tǒng)提供網(wǎng)壓信號。一旦高壓電壓互感器發(fā)生短路、接地等故障，極易導(dǎo)致機車設(shè)備故障的發(fā)生，影響鐵路的安全運行。結(jié)合鄭州機務(wù)段數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗，著重分析了HXD1B型機車高壓電壓互感器故障數(shù)據(jù)，提出了相應(yīng)的預(yù)防判斷方法。

高壓電壓互感器；數(shù)據(jù)分析；過程代碼；電壓互感器變比

HXD1B型機車高壓電壓互感器主要用于測量接觸網(wǎng)電壓，給機車控制系統(tǒng)提供網(wǎng)壓信號。一旦高壓電壓互感器發(fā)生短路、接地等故障，會發(fā)生燒損、炸裂甚至著火等現(xiàn)象，同時機車控制系統(tǒng)將無法檢測到網(wǎng)壓，進(jìn)而觸發(fā)機車保護(hù)系統(tǒng)，導(dǎo)致斷開主斷路器、降下受電弓。因此，高壓電壓互感器故障后，極易導(dǎo)致機車設(shè)備故障的發(fā)生，影響鐵路的安全運行。

如何預(yù)防高壓電壓互感器故障，對提高機車質(zhì)量有著重要的意義。結(jié)合鄭州機務(wù)段數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗，著重分析了HXD1B機車高壓電壓互感器故障數(shù)據(jù)，提出了相應(yīng)的預(yù)防判斷方法。

1　HXD1B機車高壓電壓互感器簡介

HXD1B型機車采用的是JDZXW2-25A2型電壓互感器［1］。這是一種戶外全封閉式電力機車專用電壓互感器。安裝于機車頂部，采用環(huán)氧樹脂與硅橡膠復(fù)合絕緣支柱式結(jié)構(gòu)，其外觀如圖1所示。

圖1　JDZXW2-25A2型電壓互感器

高壓電壓互感器是利用電磁感應(yīng)原理，把一次測的高電壓按照25 kV/150 V的電壓比變換為標(biāo)準(zhǔn)測量電壓，送至控制電路。可以說，高壓電壓互感器是一種專門用作變換電壓的特種變壓器。

高壓電壓互感器一次繞組A端連接高壓接觸網(wǎng)，N端直接接地。二次繞組接線端子a1、n1、a2、n2連接到控制回路，且二次繞組不能短路。其中a1、n1端為牽引變流器和輔助變流器提供同步信號，使其能正常工作；a2、n2端輸出信號供機車電度表Ⅰ、Ⅱ端司機室網(wǎng)壓表使用。

2　高壓互感器故障分析

鄭州機務(wù)段的高壓電壓互感器故障現(xiàn)象，均為高壓互感器發(fā)生炸裂，導(dǎo)致機車不能正常檢測到網(wǎng)壓，引發(fā)微機控制系統(tǒng)中斷牽引，機車停運。而高壓電壓互感器故障的主要原因是繞組絕緣材料被破壞，發(fā)生匝間短路，導(dǎo)致高壓電壓互感器內(nèi)部不斷積累熱量，最終發(fā)生炸裂，這點在其他文獻(xiàn)［2］中有同樣的論述。結(jié)合高壓電壓互感器工作原理，我們可以分析出，高壓電壓互感器故障發(fā)展過程中，隨著匝間短路的發(fā)生，會導(dǎo)致互感器變比發(fā)生變化（測量故障高壓電壓互感器，發(fā)現(xiàn)往往是互感器原邊繞組故障，副邊繞組正常），即對應(yīng)同一接觸網(wǎng)電壓，故障互感器的副邊繞組，會感應(yīng)出較正常互感器高的電壓值。

因此，如果我們能采取有效手段預(yù)判高壓互感器是否存在繞組缺陷，就能避免高壓互感器故障的發(fā)生。同傳統(tǒng)直流機車相比，HXD1B機車數(shù)據(jù)記錄了機車運行時的故障信息和環(huán)境信息。分析機車數(shù)據(jù)代碼，我們發(fā)現(xiàn)代碼為1199、1200的記錄與接觸網(wǎng)網(wǎng)壓有關(guān)，其內(nèi)容分別為當(dāng)前網(wǎng)壓28～29 kV和當(dāng)前網(wǎng)壓＞29 kV。結(jié)合前面對高壓互感器故障原因的分析，我們可以得出隨著高壓互感器繞組缺陷的產(chǎn)生，這兩條記錄應(yīng)該會在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄中反復(fù)出現(xiàn)。

3　數(shù)據(jù)分析

以HXD1B-249機車為例，故障情況為機車運行途中發(fā)生高壓電壓互感器炸裂。對其數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行分析，重點判斷1199、1200代碼出現(xiàn)的頻次：

在分析軟件中輸入篩選條件CodeID=1200||CodeID=1199，在CCU1、CCU2的過程界面中，點選激活篩選的控制旋鈕，可以看出代碼為1199、1200的記錄，如圖2所示。從2013年11月25日04：30開始至故障時刻共出現(xiàn)130次。觀察其故障發(fā)生時間間隔，從11月25日開始，代碼出現(xiàn)的時間間隔大約為1個多小時，隨后逐漸縮短。在此期間經(jīng)過分相區(qū)時，高壓電壓互感器經(jīng)過無電區(qū)的放電，代碼出現(xiàn)的時間間隔會延長。但是過完分相區(qū)后，代碼出現(xiàn)的時間間隔又開始逐漸縮短。到12月1日發(fā)生故障時間隔時間僅為幾分鐘。CCU2篩選界面如圖2。

圖2　CCU2過程界面篩選記錄

4　分析結(jié)論及對策

通過對故障數(shù)據(jù)的分析，我們看出通過分析1199、1200代碼的出現(xiàn)次數(shù)及間隔時間，可以判斷出高壓互感器是否存在故障缺陷。接下來，我們需要考慮該如何有效的利用這種分析方法。

各機務(wù)段的日常機車整備工作均存在工作量大、時間短的特點。以鄭州機務(wù)段為例，在用車高峰時，經(jīng)常出現(xiàn)機車剛回段，下趟司機已在整備場等待出勤。因此，這就要求我們的行修人員，盡可能快的完成機車數(shù)據(jù)的下載、分析工作。

5　HXD1B機車數(shù)據(jù)分析軟件

鄭州機務(wù)段設(shè)計的HXD1B機車數(shù)據(jù)分析軟件，具有數(shù)據(jù)上傳、在線瀏覽、自動分析、統(tǒng)計查詢等功能，其操作界面如圖3所示。由于軟件內(nèi)部嵌入了Expert 2 viewer程序，因此，軟件可以直接讀出數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)。為提高分析工作效率，我們在軟件中設(shè)計了自動分析程序，對機車的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行自動篩選，分類處理。其中，對于1199、1200代碼，我們設(shè)定的篩選條件為代碼出現(xiàn)時間間隔＜1 h。即如果代碼出現(xiàn)時間間隔＜1 h，軟件會對該車的數(shù)據(jù)記錄自動標(biāo)紅，提醒檢修人員需要扣車檢查。軟件的使用界面見圖3。

圖3　HXD1B機車數(shù)據(jù)分析軟件

機車回段整修時，檢修人員將剛下載的數(shù)據(jù)，通過上傳導(dǎo)入，進(jìn)行單個數(shù)據(jù)包或多個數(shù)據(jù)包批量上傳。然后點擊一周數(shù)據(jù)，選定當(dāng)日日期，軟件會自動顯示出分析處理后的機車故障記錄情況，如發(fā)現(xiàn)有紅色的標(biāo)注，檢修人員即聯(lián)系扣車處理，并通知技術(shù)人員。技術(shù)人員接到通知后，可通過軟件直接下載數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，并可通過統(tǒng)計查詢追蹤該機車以前的數(shù)據(jù)記錄情況。

對于高壓電壓互感器導(dǎo)致的扣車，我們一般先對器件做常規(guī)檢查如測量直流電阻、工頻阻抗值和高壓直流泄漏電流值，如沒有電阻過大或為零等情況，則在高壓電壓互感器一次加壓后，測量二次電壓輸出，計算出電壓比以確定是否發(fā)生匝間短路。

6　結(jié)束語

高壓電壓互感器的故障預(yù)防，對于提高機車質(zhì)量，減少機車設(shè)備故障的發(fā)生有著非常重要的意義。自從鄭州機務(wù)段開始使用HXD1B機車數(shù)據(jù)分析軟件，對高壓電壓互感器運行情況進(jìn)行監(jiān)控以來，截止目前，未發(fā)生由于高壓電壓互感器故障導(dǎo)致機車故障的情況。

［1］ 南車株洲電力機車有限公司.HXD1B型機車客戶培訓(xùn)文件電器部分［R］.株洲：南車株洲電力機車有限公司. 2009.

［2］ 王向東，王汗東.HXD1B型電力機車高壓電壓互感器故障分析及建議［J］鐵道機車車輛，2010，30（6）.105-106.

Data Analysis of the High Voltage Transformer on the HXD1B Locomotive

WANG Songpu
（Zhengzhou Railway Bureau，Zhengzhou Locomotive Depot，Zhengzhou 450053 Henan，China）

High voltage transformer on the HXD1B loco motive is mainly used for measuring line voltage，and gives line voltage signal to the loco motive control system.Once the high voltage transformer has short-circuit，grounding fault，it＇s very easy to cause the locomotive failure，and affects the safety of railway operation.Combined with the experience of data analysis，this paper mainly introduces the system data analysis process of the high voltage transformer on the HXD1B loco motive，and provides the corresponding prevention judgment method，in order to offer reader reference.

high voltage transformer；data analysis；procedure code；transformation ratio of the voltage transformer

U269.6

A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2015.04.29

1008-7842（2015）04-0122-02

5—）男，工程師（

2015-01-14）