ZQF-80型啟動發電機他勵回路接地故障及處理

楊文會 上海鐵路局合肥機務段

ZQF-80型啟動發電機他勵回路接地故障及處理

楊文會 上海鐵路局合肥機務段

針對ZQF-80型啟動發電機近年來他勵回路發生的多起較典型故障，從電機運行工況、相關電路狀態等方面剖析故障產生機理，找出主要原因，進而提出檢查判斷方法，取得良好效果。

ZQF-80型啟動發電機；他勵回路；接地；處理

1 引言

東風型系列內燃機車在使用過程中，常出現起機前用試燈檢測線路，無接地現象顯示，起機或甩車瞬間接地試燈燒損，柴油機啟機后重新換上試燈燈泡，試燈顯示又恢復正常，停機檢測控制回路絕緣又符合技術要求的現象。表1是近年來發生的幾起該類故障較典型案例。

表1 ZQF-80型啟動發電機他勵回路接地故障統計表

這些典型故障不僅影響了機車正常的運用效率，而且也給安全生產帶來了諸多不利影響，因此，及時發現并排除該類故障，是保障運輸安全的基本要求。

2 故障原因調查

2.1 ZQF-80型啟動發電機他勵回路接地造成的危害

大型交流發電機都有勵磁回路接地保護裝置，當勵磁電路接地時保護裝置動作，防止勵磁回路接地后發電機繼續運行擴大損失。機車上使用的ZQF-80型啟動發電機不但沒有勵磁回路接地保護裝置，由于其電路的特殊性，還造成其躲開了日常檢查。如果讓發電機處于一點接地狀態運行，由于避開了相關電阻直接接地，造成勵磁回路對地電壓升高，在切斷勵磁線路或輸出線路瞬間，將在勵磁回路中產生暫態過電壓，時間一長，電路中易出現第二個接地點，形成兩點接地故障。因此，對于ZQF-80型啟動發電機他勵回路一點接地的危害性主要是易引起第二點接地的故障。出現兩點接地后，輕者就會影響ZQF的正常使用，導致機車控制系統不能正常工作，重者引起線路短路、電器燒損的火災事故，從而影響行車安全。

2.2 ZQF-80型啟動發電機的結構及工作原理

ZQF-80型啟動發電機的結構為臥式結構，分定子和轉子兩大部分。定子部分包括機座、主極、換向極及刷架裝置等部件，主極繞組由串勵繞組和他勵繞組組成，換向極由換向級鐵芯和繞組組成，以改善電機換向。轉子部分由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風扇、轉軸等部件組成。

啟動發電機接線如圖1、圖2所示。在啟動柴油機時，如圖1所示，屬電動工況，串勵繞組Q1-Q2與電樞繞組和換向極繞組H1、S2串聯，由蓄電池供電。當柴油機起動完成后，轉入他勵發電工況時，如圖2所示，此時，他勵繞組T1、T2由蓄電池供電（在輸出大于96 V后并勵供電），通過電壓調整器調節勵磁電流控制，使輸出電壓恒定在110±2 V的范圍內。

圖1 電動工況接線圖 圖2 發電工況接線圖

3 原因分析

3.1 低壓電器接地檢測方法

以DF4C型機車為例，在機車電氣線路中，為了直觀地判斷低壓回路中有沒有線路與車體非正常接觸，在低壓控制電路中裝有檢測示燈（亦稱接地示燈）。兩個示燈分別接到蓄電池兩端，接正端的稱正燈（1DD），接負端的稱負燈（2DD），兩個示燈應選擇電壓和功率一樣的燈泡，如圖3所示。當兩個示燈都插入示燈座后，正常情況下兩燈亮度應一致，當正端接地時電源電壓全加在負燈上，負燈亮。同理，負端接地時，正燈亮。

圖3 控制電路接地試燈原理圖

3.2 電機兩種工況下他勵回路故障機理分析

ZQF-80型啟動發電機作為電動機運轉時，在啟動繞組得電、斷電瞬間，與啟動繞組繞在同一磁極鐵芯上的他勵繞組T1-T2將會感應出很高的感應電動勢。

（1）當他勵繞組T1-T2及其相關接線沒有接地點時，隨著啟動結束，啟動繞組在得電與斷電時不會對其他電器及其線造成影響。

（2）當他勵繞組T1-T2及其相關接線有接地點時，機車其他控制線路絕緣良好，接地示燈插在插座內，這個變壓器電動勢就會通過接地插座加在接地試燈上，造成接地示燈燒損，由于吸合與斷開產生的電動勢方向相反，所以會正負示燈先后燒損。

（3）當他勵繞組T1-T2及其相關接線有接地點時，機車其他控制線路也有接地點時，就會與其構成回路，燒壞與該接地點連接的用電器。在日常運用檢修中，就曾因該原因發生過燒損電壓調整器、LKJ主機監控電源板的例證。

ZQF-80型啟動發電機作為發電機運轉時，由于他勵回路一點接地，示燈也是拔掉狀態，不能構成分流回路，不會影響ZQF-80型啟動發電機的正常發電，運行狀態正常。在日常檢修運用中，靜態檢測正常，動態運用無明顯異常，平時運用中即使發現有燒示燈的情況，還以為是正常損壞，認為是燈泡的原因，停機后更換燈泡后示燈顯示正常，這樣就會忽視這個故障的存在。

3.3 故障產生主要原因

分析啟動電機他勵繞組的相關電路，發現在機車輔助控制電路中是一段孤立電路。如圖4所示（以DF4C型機車電路圖為例）：在柴油機未啟機時，經電壓調整器與勵磁繞組相連的電路（圖中虛線框內線路），因FLC、GFC上的相關觸頭未吸合，電壓調整器內2050線與620、623線是未觸發的穩壓管，造成其和控制電路斷路，從而造成無論是用接地試燈檢查，還是絕緣測量都檢測不到該段線路，成為檢查、檢測盲點。由此可見，這是ZQF-80型啟動發電機他勵回路接地不易檢測和發現的主要原因，也是一些較典型故障產生的根源。

圖4 啟動電機他勵回路示意圖

4 判斷處理方法

4.1 將ZQF-80型啟動發電機他勵回路納入到絕緣監測范圍

由于非啟機狀態下，ZQF-80型啟動發電機他勵回路是從控制回路斷開的，但只要人工閉合FLC，就能將其與其他電路相連。因此要求每次監測控制回路對地絕緣時，可以通過人工閉合FLC,或者對這段電路進行單獨測量。這樣，無論是ZQF-80型啟動發電機他勵繞組及相關線路絕緣值低，還是接地，都能通過絕緣測量及時發現，處理。

4.2 密切觀察甩車時，接地示燈情況

靜態檢查完畢，不要將示燈拔出，密切觀察甩車時示燈的情況，發現示燈異常或燒損時，應及時按4.1判斷方法進行電氣線路的絕緣測量，找出故障原因。

5 結語

目前，合肥機務段對進入修程機車，均把ZQF-80型啟動發電機他勵回路納入到絕緣監測范圍進行檢查，已成功發現、處理多起他勵回路絕緣值低及接地故障。其中最典型的是一臺DF4C型機車在某廠大修后首次進入修程，柴油機甩車時出現正示燈燒損爆炸，負示燈燒損故障，在對該機車ZQF-80型啟動發電機他勵繞組進行絕緣監測后，發現絕緣值低，不符合規定要求，更換啟動發電機后故障消除。

[1]趙敬超,張金才.《內燃機車電傳動》.中國鐵道出版社.

責任編輯：王 華

來稿日期：2016-08-19