動(dòng)車組真空主斷故障分析及解決措施探討

張善安++宿偉

摘 要：根據(jù)動(dòng)車真空主斷不按指令打開（閉合）故障現(xiàn)象，分析其造成原因，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)及檢測(cè)驗(yàn)證，經(jīng)裝車考核后一并進(jìn)行了改造，效果良好，確保了真空主斷輔助觸點(diǎn)工作的可靠性，從而保證動(dòng)車組安全、正點(diǎn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組；真空主斷；故障分析；設(shè)計(jì)改進(jìn)；工藝改進(jìn)；試驗(yàn)驗(yàn)證

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.012

1 引言

主斷路器連接在受電弓與牽引變壓器原邊繞組之間，安裝在車頂或高壓箱內(nèi)，它是動(dòng)車組電源開關(guān)和動(dòng)車組的總保護(hù)高壓設(shè)備。當(dāng)主斷路器閉合時(shí)，動(dòng)車組通過受電弓從接觸網(wǎng)導(dǎo)線上獲取電能，投入工作；當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)，收到過分相信號(hào)，自動(dòng)打開主斷路器，過分相后自動(dòng)閉合主斷路器；若動(dòng)車組主電路和輔助電路發(fā)生短路，超載，接地等故障時(shí)，故障信號(hào)通過相關(guān)控制電路使主斷路器自動(dòng)開斷，切斷動(dòng)車組總電源，防止故障范圍擴(kuò)大；斷路器由計(jì)算機(jī)通過高壓控制電路進(jìn)行控制，此電路包括主過流繼電器、主變壓器油位指示器以及電機(jī)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器內(nèi)的網(wǎng)側(cè)脫扣繼電器，這其中的任何一項(xiàng)都可以通過切斷網(wǎng)側(cè)斷開電路的方式使高壓斷路器立即斷開，一旦這些電路出現(xiàn)嚴(yán)重故障，就通過高壓斷路器切斷其后的負(fù)載供電達(dá)到保護(hù)的目的。

本文對(duì)高壓真空主斷路器不安指令打開（閉合）故障進(jìn)行分析，提出了解決故障的措施和今后改進(jìn)的方法，對(duì)保證動(dòng)車組正常運(yùn)用有重要作用。

2 故障描述

CRH1A-200、CRH1B和CRH1A-250型動(dòng)車組使用由泰科公司提供的電磁驅(qū)動(dòng)的真空斷路器，型號(hào)為HVCB-ECB-050和HVCB-ENN-060。該真空斷路器自投入運(yùn)營以來，多次發(fā)生不按指令打開、不按指令閉合等故障，影響了動(dòng)車組的正常運(yùn)行。

3 原因分析

3.1 查看ODBS數(shù)據(jù)

經(jīng)過分析多次主斷故障車輛的ODBS數(shù)據(jù)可以看出，過分相時(shí)打開主斷命令發(fā)出，通過主斷的電流為零，主斷下方電壓測(cè)量互感器測(cè)出的電壓為零，可以判斷主斷已經(jīng)打開，但是通過主斷輔助觸點(diǎn)反饋的主斷狀態(tài)顯示主斷仍然處于閉合狀態(tài)，車輛控制系統(tǒng)報(bào)出“3200-LCBT不按指令打開-B ALARM”； 過分相后系統(tǒng)發(fā)出主斷閉合命令，通過主斷的電流發(fā)生跳變，主斷下方電壓測(cè)量互感器測(cè)出的電壓為27.5KV，可以判斷主斷已經(jīng)閉合，但是通過主斷輔助觸點(diǎn)反饋的主斷狀態(tài)顯示主斷仍然處于斷開狀態(tài)，車輛控制系統(tǒng)報(bào)出“3201-LCBT不按指令閉合-B ALARM”。

通過以上對(duì)ODBS數(shù)據(jù)的分析，初步可以得到結(jié)論主斷不按指令打開（閉合）的故障由主斷路器的狀態(tài)反饋輔助觸點(diǎn)故障導(dǎo)致。

3.2 軟件圖分析

從圖1主斷不按指令打開軟件圖可以得出，報(bào)出主斷不按指令打開的條件為：

發(fā)出主斷打開命令后，200-500ms（可調(diào)）之內(nèi)主斷已經(jīng)閉合反饋始終是高電平；

發(fā)出主斷打開命令后，電流檢測(cè)顯示10秒內(nèi)仍有電流流過主斷；

通過查看主斷不按指令閉合軟件圖可以得出，報(bào)出主斷不按指令閉合的條件為：

發(fā)出主斷閉合命令后，1秒內(nèi)主斷已經(jīng)閉合的命令始終是低電平；

經(jīng)過對(duì)真空斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、控制電路和控制邏輯的分析，結(jié)合故障現(xiàn)象可以確定多數(shù)故障是由于其內(nèi)部微動(dòng)開關(guān)開裂所致。BST公司立即組織供應(yīng)商針對(duì)微動(dòng)開關(guān)開裂的現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究。

泰科真空斷路器內(nèi)裝有兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)組，每個(gè)微動(dòng)開關(guān)組由多片微動(dòng)開關(guān)堆疊而成。部分微動(dòng)開關(guān)用于真空斷路器的內(nèi)部控制，其它用于向動(dòng)車組發(fā)送真空斷路器通斷狀態(tài)。微動(dòng)開關(guān)的安裝結(jié)構(gòu)及真空斷路器打開、閉合時(shí)的狀態(tài)如下圖所示。

多片微動(dòng)開關(guān)堆疊后，固定螺柱穿過微動(dòng)開關(guān)上的固定孔，使用上下?lián)跗瑢⑽?dòng)開關(guān)組直接壓住，然后通過螺帽將其緊固。在這種安裝結(jié)構(gòu)下，微動(dòng)開關(guān)直接與上下?lián)跗佑|，列車運(yùn)行過程中及真空斷路器動(dòng)作過程中產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊會(huì)直接作用于各片微動(dòng)開關(guān)上；螺栓的緊固壓力無法平均分布到每一片微動(dòng)開關(guān)上，導(dǎo)致部分微動(dòng)開關(guān)受力偏大。上述現(xiàn)象均能使微動(dòng)開關(guān)的塑料外殼在長期運(yùn)行后產(chǎn)生開裂，進(jìn)而使微動(dòng)開關(guān)不能正常動(dòng)作，無法正確反饋真空斷路器的通斷狀態(tài)，

（下轉(zhuǎn)第5頁）

（上接第15頁）

最終導(dǎo)致真空斷路器不按指令打開或閉合。

4 解決措施

針對(duì)上述故障原因，BST公司確定的整改方案如下：

（1）修改微動(dòng)開關(guān)組的緊固方式，使用三個(gè)定距螺柱代替原固定螺柱對(duì)微動(dòng)開關(guān)組進(jìn)行緊固。將上下?lián)跗g的壓力施加到定距螺柱上，避免微動(dòng)開關(guān)受力不均而使部分微動(dòng)開關(guān)承受較大壓力。

（2）在各片微動(dòng)開關(guān)之間增加減震墊片，吸收真空斷路器動(dòng)作、列車運(yùn)行對(duì)微動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊，并使安裝壓力均勻分布到每一片微動(dòng)開關(guān)上。

改造前后的微動(dòng)開關(guān)安裝結(jié)構(gòu)如下圖所示：

5 裝車考核

整改方案確定后，BST公司和供應(yīng)商首先進(jìn)行了樣機(jī)改造，并對(duì)樣機(jī)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了工作限值、振動(dòng)沖擊、工作性能、防護(hù)等級(jí)等驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)于2015年8月完成，試驗(yàn)結(jié)果表明進(jìn)行了微動(dòng)開關(guān)改造后的樣機(jī)性能能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的要求。

為盡快降低泰科真空斷路器的故障率，保證動(dòng)車組的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，BST公司將結(jié)合運(yùn)用修及四級(jí)修，盡快完成對(duì)所有CRH1系列動(dòng)車組泰科真空斷路器微動(dòng)開關(guān)的改造。

6 結(jié)論

本文深入分析了線上運(yùn)營動(dòng)車組真空主斷故障的原因，并針對(duì)性的進(jìn)行了設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)及試驗(yàn)檢測(cè)。在后續(xù)的裝車考核中取得了良好效果，改進(jìn)措施合理可行。我們隨即結(jié)合動(dòng)車組的修程，制定真空主斷路器的輔助觸點(diǎn)的升級(jí)改造計(jì)劃。減少因輔助觸點(diǎn)的故障導(dǎo)致的主斷路器故障。

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作者簡介：張善安（1981-），男，山東青島人，本科，工程師，研究方向：電氣設(shè)計(jì)。