HXD1型交流傳動電力機車輔助回路440V接地故障處理

鄒越

摘 要：文章詳細的介紹了HXD1型交流傳動電力機車輔助回路的工作原理、電路組成，并對HXD1型交流傳動電力機車輔助回路440V接地故障判斷進行分析，尤其對交流機車的輔助回路分為了變頻支路與定頻支路進行了透徹的講解，并提出了一些處理方法。

關鍵詞：HXD1；輔助回路；接地

中圖分類號：U269.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0128-02

Abstract： This paper introduces in detail the working principle and circuit composition of the auxiliary circuit of HXD1 AC drive electric locomotive， and analyzes the 440V earthing fault judgement of the auxiliary circuit of HXD1 AC drive electric locomotive. Especially， the auxiliary circuit of AC locomotive is divided into frequency conversion branch and fixed frequency branch， and some processing methods are put forward.

Keywords： HXD1； auxiliary circuit； grounding

引言

HXD1型神華號交流傳動電力機車自投入運用以來，機車輔助回路440V接地故障時有發生。此類故障以動態故障居多，庫內檢查時故障很難復現，造成故障排查難度大、檢修停時長。當機車輔助回路一點接地時，不影響機車正常運用，但如果不及時查找，機車出現兩點接地時，會使機車的正常工作設備造成燒損的危害，嚴重影響機車的正常安全運用。為降低該類故障的處理難度、縮短檢修停時，本文重點介紹了輔助回路的工作原理以及電路組成，對故障原因進行了分析，并提出了相應的故障排除方法和處理方案。

1 輔助回路介紹（440V）

1.1 概述

為保證機車正常功能發揮和提供舒適的司機室環境，機車配備了相應的輔助機組和輔助設施，構成了輔助電氣系統。按每個輔助機組/輔助設施的使用要求，輔助電氣系統（440V）分成下面兩個負載組：

（1）3AC 440V 60Hz變頻變壓支路，負載包括4個牽引通風機組和1個冷卻塔通風機組。

（2）3AC 440V 60Hz恒頻恒壓支路，負載有壓縮機、水泵、油泵、空調、蓄電池充電機、440V/230V 變壓器、司機室壁爐、衛生間等。

機車輔助電氣系統由集成在牽引變流器內的輔助逆變器供電。兩個輔助逆變器分別從牽引變流器的主電路中間直流環節取電，通過濾波電容器和濾波變壓器濾波后向兩個三相支路供電。除衛生間、微波爐、冰箱等生活設施機車只有一套外，兩節車具有完全相同的輔助電氣系統。

1.2 輔助電路原理

神華號機車輔助控制電路在正常狀況下，兩個輔助逆變器一個工作在變頻變壓模式，一個工作在恒頻恒壓模式。輔助逆變器供電采用冗余設計，即在兩個輔助逆變器的輸出接觸器之后設置了一個故障轉換用接觸器，當一個輔助逆變器出現故障時，系統重新配置，故障輔助逆變器后面的輸出接觸器斷開，故障轉換用接觸器閉合，另一個輔助逆變器將承擔所有負載。此時所有輔助設備都以恒頻恒壓方式工作，負載投入不受限制。

1.3 庫內供電

庫內三相380V電源由機車兩側的庫用插座引入，經過熔斷器和輸入接觸器連接在恒頻恒壓支路上。為保證庫內電源引入機車時相序正確，在每個輸入接觸器前設置了一個相序繼電器，只有當輸入的相序正確后輸入接觸器才能閉合，才能保證機車正常供電。

2 分析

由于輔助回路接地故障以動態形式出現較大，庫內試驗很難復現，且引發該故障的關聯點也很多，任意一點接地都會造成機車輔助回路440V接地故障的出現。其中，=31-K11接觸器、=31-T01輔助變壓器、=31-C01濾波電容、=31-K01接觸器、4個牽引通風機組和1個冷卻塔通風機組中的三相電路中有任意一相接地都會造成機車輔助回路440V變頻之路接地。而=31-K12接觸器、=31-T02輔助變壓器、=31-C02濾波電容、=31-K02接觸器、變壓器油泵、主逆水泵、輔變柜風機，主逆柜風機、司機室壁爐、衛生間加熱、壓縮機、空調、蓄電池充電機、440V/230V變壓器中的三相電路中有任意一相接地都會造成機車輔助回路440V定頻之路接地。

因此，處理此類故障時，我們可以結合機車440V定頻支路接地繼電器、440V變頻支路接地繼電器、220V支路接地繼電器，確定是輔助回路定頻接地還是變頻接地，盡量縮小故障范圍，重點排查。通過斷開各個輔機以及取暖裝置的脫扣來鎖定接地設備，分析及排查方法見下表1所示：

如果上訴方法還是不能排除接地的設備以及接地點時，可以通過互倒輔助變壓器=31-T01、=31-T02和濾波電容=31-C01、=31-C02來判斷是哪一個設備接地。例如，假設機車是變頻之路接地，那么將輔助變壓器=31-T01（變頻之路）、=31-T02（定頻之路）互倒后，如果機車的故障改變為了定頻之路接地，那么就可以確定輔助變壓器=31-T01接地。濾波電容接地的排查方法同輔助變壓器接地排查方法相同。

3 解決思路

當機車輔助電路接地故障發生時，從大體上來分析有兩種思路：一種是單一并且配有隔離保護裝置的設備可以通過斷開設備的自動開關故障消除，如若能隔離則可以鎖定相關接地設備以及線路，這種處理方案比較簡單明了；另一種電路環路中同時串、并聯多種設備的電路，變頻支路里的=31-K11接觸器、=31-T01輔助變壓器、=31-C01濾波電容、=31-K01接觸器，以及定頻支路里的=31-K12接觸器、=31-T02輔助變壓器、=31-C02濾波電容、=31-K02接觸器，如上訴設備以及相關線路接地那么處理方案就會繁瑣一點。下面就上速兩種情況的接地故障的處理建議進行簡單的介紹：

3.1 獨立分段電路

若是獨立分段電路可以通過斷開自動開關確定了某個設備或相應線路接地，對故障設備進行更換或排查相應線路來處理達到排查、處理故障的目的。

3.2 串、并聯兼有的復合電路

若是串、并聯兼有的復合電路發生故障，此時故障點以及故障設備無法分離造成故障難以確定，那么就可以通過將定頻支路與變頻支路中相同設備進行互倒，從而確定故障設備或路線，實現分離、縮小的方法排查處理故障。

為了保證機車正常運行，部分設備無法進行切除排查，如油/水冷卻塔風機、水泵、油泵等，不能切除，即無法斷開自動開關維持運行，但如果運行中又遇油/水冷卻塔風機、水泵、油泵等設備存在活接地，此時故障就不能通過斷開自動開關來進行排查確認故障設備，此時最佳處理方法為待機車入庫后將油/水冷卻塔風機等懷疑設備及相應線路接到定頻支路里，如果故障從變頻接地轉移到定頻接地，就可以確定故障設備，從而實現快速、高效、精確排除機車故障。

4 案例分析

2015年9月，HXD1-7001機車運行到神池南站，司機多次提票機車A節440V變頻支路接地。

機車入庫后靜態檢查與高壓試驗未見異常，機車正常。分析機車故障記錄機車運行中頻繁短時出現440V變頻支路接地，因機車庫內試驗正常，故障無法再現，之后安排檢修人員添乘運行當中觀察以及排查故障。

因該故障為變頻支路動態接地，運行中現采用切除自動脫扣來排除故障點，如表1所示，依次斷開A節各牽引通風機組。通過此方法排查后機車故障依然存在，即說明故障點不在牽引通風機設備以及其相關線路中。隨后將變頻支路與定頻支路的輔助變壓器=31-T01、=31-T02互倒，再將冷卻塔風機的相關電路接到定頻支路里繼續運行，此時機車運行狀態仍然出現440V變頻支路接地，再次排除輔助變壓器=31-T01與冷卻塔風機接地的故障可能。最終將變頻支路與定頻支路的濾波電容=31-C01、=31-C02互倒繼續運行，此時機車運行記錄顯示440V定頻支路接地，鎖定故障環節，確定為變頻支路中的濾波電容=31-C01設備動態接地，更換電容后故障消除。

5 結束語

通過對HXD1型神華號交流傳動電力機車輔助回路440V接地故障、故障處理和故障排查的方法進行了深入的分析，并提出了常見故障處理及排查方法。為準確、快速的處理相關故障提供了明確的思路，大大提高了工作效率，具有廣泛的指導意義。同時還可以利用機車自身條件，不盲目更換配件，減少作業量的基礎上有效的處理動態接地故障。

參考文獻：

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