分析HXD1C型電力機車主回路接地故障

張燦

摘? ?要：HXD1C型電力機車是鐵路電力機車車型中的一種，功率較大，車體采用整體承重結構及模塊化設計，最高運行速度可達每小時120km。本文就HXD1C型電力機車牽引變流器結構進行介紹，進一步對主回路接地故障及處理方法進行探究，分析試運行過程中遇到故障應該如何處理，旨在維護HXD1C型電力機車的安全可靠運行，僅供相關人員參考。

關鍵詞：HXD1C型電力機車? 主回路? 接地故障

中圖分類號：U269? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0080-02

HXD1C型電力機車主回路接地故障的出現，會嚴重影響HXD1C型電力機車運行的安全性和穩定性，存在極大的安全隱患，對于鐵路運營也會造成極為不利的影響。為確保HXD1C型電力機車主回路接地故障得到順利解決，需要從外部主回路和內部主回路兩個方面入手來探究可行的處理方法。

1? 牽引變流器結構

就TGA9牽引變流器來看，其能夠滿足機車軸式C0-C0的應用需求，功率為1225W，從性質上看為交流傳動電力機車。牽引部電流器結構具有模塊化特征，四象限整流器與逆變器的交流模塊相同，以DC1800V作為直流環節電壓，以二電平三重四象限整流器+VVVF逆變器作為主電路，一組供電單元包括四象限整流器與逆變器，通過軸控方式來實現一臺牽引電機供電。將支持電容、諧振電容以及固定放電電阻等設置于中間直流回路，通過隔離開關并于直流回路，正常工作狀態下隔離開關為閉合狀態，中間直流回路為單元共用，二次諧振回路同樣為單元共用。

1.1 主電路接地檢測

主電路接地檢測的原理可通過主電路單元中間直流電路來進行表述，就主回路接地檢測電路來看，其能夠對中間直流電路和四象限輸入側電路進行檢測，在這一電路中，接地電阻、中間半電壓傳感器以及中間全電壓傳感器是主要組成部分，全電壓的一半減去半電壓，所獲得的絕對值在720V以上。

1.2 中間直流接地信號流程

就中間直流接地信號的整個流程來看，主回路接地檢測電壓為中間直流電壓傳感器半電壓、全電壓，模擬輸入A板，能夠對模擬信號進行采集和放大，促進電流信號向電壓信號轉換，在模擬輸入A板向網側信號板過渡的過程中，若全電壓的一半減去半電壓，絕對值在720V以上，滿足此項條件的情況下，報主回路接地。在網側信號板向SMC板過渡的過程中，半電壓信號得以傳送至網側信號板，基于網側信號板來對主路接地故障進行判斷，將故障信息傳輸至SMC板，以通訊接口板為支持能夠向網絡系統上報并作出提示，最后通過顯示屏來將具體信息顯示出來。

就TUC主回路接地保護信號的形成來看，中間直流電壓與接地檢測電壓能夠對采樣電阻進行模擬，以網側信號板為支持，經過低通濾波以及放大等處理方式，促進二者合并，最終主回路接地保護信號得以形成。

2? 主回路接地故障及處理方法

2.1 主變流器外部主回路接地故障

其一，變壓器回流電流互感器插頭問題。在某機務段電力機車運行過程中，偶爾報TCU2主回路接地故障，主斷保護器呈斷開狀態，但在庫內檢查的過程中很難再現故障，通過反復試驗會偶爾出現故障，主接地故障的出現，導致三次機破，無論是扣車檢查還是保駕試運，都未找出故障點。最后通過長時間的檢查終于發現故障，原邊回流互感器插座信號正線出現問題，被燒損后對地放電，導致故障出現。在故障排查過程中，需要密切觀察TCU記錄故障波形圖，把握故障發生時的具體情況，逐個驗證主變流器主回路相關部件，確認正常后通過驗證發現并非變壓器造成接地故障。經過檢查發現變壓器回流端電流互感器存在一些問題，其外部插座出現燒損的痕跡，拆下互感器插頭，仔細檢查發現信號正線膠皮燒焦，金屬外殼與正線膠皮距離較近，在電力機車運行過程中，機車振動往往會對信號正線造成沖擊，導致短接放電問題出現，影響電力機車的正常運行。在故障原因進行分析的過程中可知，電流器內部具有一定特殊性，一般通過互感器電流一般通過電阻采樣的方式來實現，以TCU為支持，對采樣通道進行模擬，進行濾波以及放大等處理，實現有效保護。互感器正線接地，會在一定程度上干擾+15V電源和-15V電源，這就必然會影響電源供電的效果，影響傳感器輸出的準確性與可靠性，通過TCU檢測可以發現，中間電壓挖坑現象明顯，嚴重情況下一旦接近主接地保護設定值，就會出現接地故障。

其二，電機接地故障。某機務段電力機車單機牽引運行狀態下，主回路接地故障出現，三軸逆變出現過流的情況，所導致的直接問題就是TCU隔離，無法保證牽引力的可靠性，最終會造成機破情況。在故障排查過程中，需要對電壓傳感器及TCU相關插件板進行檢查，將電容故障及時排除，以搖表對第三電機的三相對地電壓進行準確檢測，進而對電機接地進行準確判斷。

2.2 主變流器內部主回路接地故障

其一，接地檢測電壓傳感器故障。對于電壓傳感器來說，一旦全電壓或半電壓出現故障，其中之一取值為0，全電壓的一半與半電的差值的絕對值為900V，相比較可以發現在720V以上，主回路接地故障出現。

其二，板件故障引起接地故障。就TCU主回路接地保護信號來看，在其形成過程中，以模擬輸入A板的采樣電阻為支持，中間直流電壓與接地檢測電壓能夠進行采樣，以網側信號板為支持，對中間直流電壓和接地檢測電壓為對象，實現低通濾波與放大操作，保證處理的規范化，這就能夠合并中間直流電壓與接地檢測電壓，主回路二接地保護信號得以順利形成，主回路接地故障的出現，與模擬輸入A板、網側信號板故障等也存在一定關系。在實際操作過程中，若插件功能不限于采樣處理，此種情況下所出現的主接地故障并非單一化，往往與其他故障異同出現，與兩塊插件存在密切關系。就HXD1C型電力機車運行的現實情況來看，模擬輸入A板的情況下很少會引起主回路接地故障，而網側信號板則極為不同，加以引發主回路接地故障，并且發生頻率比較高，與直流過壓以及原邊電流故障之間都存在著密切聯系。若模擬輸入A板與網側信號板相關的主回路接地故障出現，必須要將插件對換，以確保故障得到及時排除。一般情況下，通過LCC板來對中間直流電壓進行控制，一旦LCC板出現故障，主回路接地故障極易出現，影響HXD1C型電力機車的正常運行。

其三，接地檢測電阻接地。若接地電阻出現接地故障，就會導致短路，此時全電壓一半與半電壓的差值的絕對值為900V，明顯超出720V，導致主回路接地故障出現，HXD1C型電力機車正常運行受到影響。

其四，二次諧振電容造成擊穿，引發接地故障。此種情況實際上就是電容壞死，正極或負極有可能與外殼接地，依據電路圖出發，能夠將正負極接地相電阻接地轉化，便于更好的分析故障進行探尋可行的解決策略。

其五，冷卻液泄露導致接地故障出現。某機務段HXD1C型電力機車運行過程中，報主回路接地故障，上車后發現TCU熱交換器出水口出現問題，尤其是在快速接頭部位，漏水情況較為嚴重，柜體內部及變壓器漏液較多，觀察庫用電源可以發現，其S極電連接壓塑件出現燒損情況。通過分析故障原因可知，庫用電源S極電連接壓塑件出現燒損的情況，導致S極接地，導致接地故障出現。除此之外，也有可能會出現現場誤報接地的情況。

3? HXD1C型電力機車試運行過程中遇到故障時的處理方式

在HXD1C型電力機車中，其主電路采用交-直-交電傳動技術的形式，水冷IGBT變流器裝配于每節車上，滿足了三相異步電動機的供電需求，主變流器內輔助逆變器得以集成。就該電力機車的控制系統來看，采取微晶控制方式，應用TCN網絡通訊技術。整個電力機車采用獨立通風方式，以CCBII制動系統來支持空氣制動系統，電制動則采用再生制動的方式，機車可實現外重聯控制功能，LOCKTROL遠程重聯控制系統的設置，能夠滿足多機分布式重在牽引的現實需求。

就HXD1C型電力機車運行情況來看，主回路接地故障的出現具有典型性特征，其線路負載，回路設備眾多，串聯支路以及并聯支路較為復雜，都有可能出現接地點，故障判斷存在一定難度，需要仔細觀察，并在試運行過程中，若遇到報主回路接地故障的情況，需要對中間直流電壓進行檢查，觀察其是否達到1800V，在故障維持的過程中，需要將電極迅速隔離，確定是哪一軸接地，要對逆變模塊和牽引電機接地進行仔細查看，對接地故障進行準確判斷，在隔離后，結合實際負載情況來觀察是否具備繼續運行的條件，以保障HXD1C型電力機車運行的安全性與可靠性。若在隔離電機后無法對接地故障進行準確判斷，則需要關掉風機，隔離一軸后，對整流環節及直流環節是否存在故障進行判斷，以確保接地故障得到順利解決，為HXD1C型電力機車的安全穩定運行提供保障。

4? 結語

通過以上分析可知，HXD1C型電力機車運行過程中，TCU主回路接地故障的出現，會嚴重影響電力機車運行。在故障分析過程中，必須要把握故障信號產生流動，自接地監測點逐漸向兩邊擴散，來對故障進行分析和判斷，以確保故障排查的精準性，促進HXD1C型電力機車主回路接地故障得到順利解決，維護HXD1C型電力機車的安全可靠運行。

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