JJC型鐵路接觸網檢修列交流配電柜故障處理及改進

王榮新

(中國鐵路昆明局集團有限公司玉溪供電段，昆明 650100)

0 引 言

JJC型鐵路接觸網檢修列(簡稱JJC)是推進接觸網修程修制改革和接觸網檢修裝備現代化背景下研發的新型鐵路接觸網作業車，主要用于鐵路高空接觸網設備大規模、集中生產，能為生產現場提供運輸、工作平臺、料具存儲、配件加工、食宿、現場辦公等生產、生活條件。JJC的主要結構和配置，全路已實現了統型，由12輛不同用途的單車按固定順序編組成車列，依次為1號牽引車、2號材料車、3號材料加工及安全用具車、4號工具車、5號炊事車、6號餐車、7號會議車、8號至10號宿營車、11號辦公車、12號牽引車，頭、尾的1號車、12號車自帶動力實現雙向牽引，中間的2號至11號車不帶動力。每輛不帶動力車輛頂部都有獨立的能進行升降動作的作業平臺，全部作業平臺起升后在車輛頂部組合成一個長175 m、寬1.75 m的整體貫通式作業平臺，為鐵路供電專業人員開展處于高空的鐵路接觸網設備檢修工作提供工作平臺。工作平臺的液壓系統油泵電機，配件加工工裝、機具，生活電器，辦公設備和設施，為交流三相380 V或單相220 V設備，這些交流設備由交流系統供電[1]。

1 交流系統概況

JJC交流系統為符合民用標準的三相四線制380 V/220 V交流系統，由電源、配電柜、用電設備3部分及各部分間電纜組成。按JJC應用場合、生產現場、停留地點實際，設計有P220-3機組、P110-3機組、接觸網供電、外接供電四路電源。P220-3機組、P110-3機組均為柴油機組，安裝在1號車內，分別提供200 kVA、100 kVA電源；接觸網供電系統安裝在12號車內，由12號車車頂受電弓從接觸網接收25 kV的單相電壓，經降壓、整流、逆變、濾波、△/Y0轉換成三相四線制，提供200 kVA電源；1號車車體左側、右側各有1個200 A插座(同一時間只能使用其中1個)，隨車配置有與插座配套的專用電纜，使用此電纜分別連接車體上任一插座和地面電源，就能實現向地面電源取電。

按JJC實際使用情況，有5種電源供電方式。第1種用于作業結束在專用線停留，地面無取電條件，使用生活、辦公設施，用電設備功率P≤72 kW，使用P110-3機組；第2種用于專用線庫內作業前整備，僅使用作業平臺，72 kW145 kW，使用P220-3機組P110-3機組并聯供電；第4種用于作業結束電氣化鐵路上停留，使用生活、辦公設施，P≤145 kW，使用接觸網供電；第5種用于作業結束在專用線停留，地面有取電條件，使用生活、辦公設施，P≤72 kW，使用外接電源。

2 交流配電柜原理

JJC交流配電柜為P110/P220型配電柜，安裝在1號車內，作用是對四路電源按需要進行選擇，并實現1號車的三路電源與12號車的接觸網電源互鎖，以及1號車的地面電源取電檢測等保護功能。交流配電柜電路主要包括三路電源主供電電路(接觸網供電在12車上)和控制電路兩部分，如圖1所示，通過位置開關選擇P110-3機組、P220-3機組、P220-3機組與P110-3機組并聯供電、接觸網、外接5種供電方式之一進行供電[2]，工作過程簡述如下。

圖1 JJC鐵路接觸網檢修列 P110/P220交流配電柜原理圖

2.1 P110-3、P220-3單機組供電

以P110-3機組為例，啟動P110-3機組，斷路器QF2閉合，U21、V21、W21合閘輸出；選擇位置開關在“P110-3機組”位置，位置開關(7、8)觸點接通。

1)接觸網電源未使用，U31無電，位置開關(3、4)觸點斷開，接觸網電源控制電路U31、V31經KM1常閉觸點、KM2常閉觸點、KM3常閉觸點、KM4線圈不能構成回路，KM4輔助常開觸點斷開；U31、KM4輔助常開觸點、KM5線圈、N不能構成回路，KM5(10、2)常閉觸點接通。

2)U11無電，U11、KM6、N不能構成回路，KM6(9、5)觸點斷開。

3)U11、KM6(9、5)觸點、KM7(5、9)觸點、KM1(21X、22X)觸點、KM2(21X、22X)觸點、KM8線圈、N不能構成回路，KM8(1、9)常閉觸點、KM8(3、11)常閉觸點均接通。

P110-3機組控制電路U21、V21通過KM5的(10、2)常閉觸點、KM8的(1、9)常閉觸點、位置開關(7、8)觸點、KM2線圈、KM8的(3、11)常閉觸點構成回路，KM2主觸點閉合，U21、V21、W21接通主電路U41、V41、W41進行供電。P220-3機組供電與此類似。

2.2 P110-3、P220-3雙機組并聯供電

閉合斷路器QF1、QF2，選擇位置開關在“并聯供電”位置，位置開關(5、6)、(7、8)、(9、10)、(11、12)四組觸點接通，先啟動P220-3機組合閘輸出，再啟動P110-3機組，兩機組自動同步，同步成功后P110-3機組合閘輸出，具體工作過程分4個階段：

1)啟動P220-3機組后，U11、V11、W11合閘輸出；如2.1節所述，P220-3機組控制電路U11、V11通過KM5的(11、3)常閉觸點、KM8的(2、10)常閉觸點、位置開關(5、6)觸點、KM1線圈、KM8的(12、4)常閉觸點構成回路，接通KM1線圈，U11、V11、W11接通主電路U41、V41、W41進行供電。

2)KM1線圈通電后KM1的(21X、22X)常閉觸點斷開，聯鎖控制電路U11與 KM8線圈斷開，KM8的(1、9)常閉觸點、(3、11)常閉觸點接通。

3)P110-3機組啟動后，檢測、調整機組電壓、頻率、相位與P220-3機組一致后，U21、V21、W21合閘輸出，如2.1節所述，P110-3機組控制電路U21、V21通過KM5的(10、2)常閉觸點、KM8的(1、9)常閉觸點、位置開關(7、8)觸點、KM2線圈、KM8的(3、11)常閉觸點構成回路，接通KM2線圈，U21、V21、W21接通主電路U41、V41、W41進行供電。

4)P220-3機組、P110-3機組同步后，位置開關(9、10)觸點、(11、12)觸點接通，兩機組控制電路的KM1線圈、KM2線圈實現并聯，兩機組穩定地進行同步供電。

2.3 接觸網供電

位置開關在“接觸網供電”位置(3、4)觸點接通，只有P220-3機組、P110-3機組、外接三路均不供電的情況下，交流接觸器KM1、KM2、KM3線圈不通電，接觸網供電控制電路U31、V31通過KM1、KM2、KM3的常閉觸點接通KM4線圈，接觸網U31、V31、W31接通主電路U41、V41、W41進行供電。

2.4 外接供電

選擇位置開關在“外接供電”位置(1、2)觸點接通：在接觸網不供電U31不接通KM5繼電器，以及經檢測外接電源U51、V51、W51相序符合2個條件滿足的情況下，外接供電控制電路U31、V31通過KM5常閉觸點、相序保護器JTD1的(8、5)觸點接通KM3線圈，U51、V51、W51接通主電路U41、V41、W41進行供電。

2.5 互鎖保護

一方面通過工作位置開關任一時刻只能選擇1種供電方式，實現5種供電方式間的互鎖；另一方面如2.3節所述，P220-3機組、P110-3機組、外接三路供電(三路供電均在1車)與接觸網供電(接觸網供電在12車)互鎖，這樣即使錯誤操作同時接通1車、12車供電，也能實現只能有1車或12車1個車供電。

2.6 相序保護

外接供電時相序保護器JTD1對外接電源U51、V51、W51相序進行檢測，如相序與主電路不一致，相序保護器JTD1的觸點(8、5)不接通，如2.4節所述，外接U51、V51、W51電源不能接通主電路U41、V41、W41進行供電。

3 故障情況

JJC庫內整備檢查作業平臺，P110-3、P220-3雙機組正常運轉，操作作業平臺不能動作。現場目視檢查發現：1)配電柜內接觸器KM1、KM2接入主電路的主觸點均未閉合；2)P110-3機組不能合閘；3)P220-3機組能合閘。

隨后排查發現配電柜下方端子排左側最外方的控制繼電器KM6觸點燒蝕、常開觸點(9、5)粘連。結合電路工作過程，故障原因為：

1)KM6觸點燒蝕，造成常開觸點(9、5)粘連,形成通路。

2)P220-3機組起機后合閘，U11、V11、W11帶電。

3)P110-3機組起機后合閘，U21、KM7、N回路接通，KM7的(5、9)觸點接通。

4)聯鎖控制電路U11、N通過KM6的(9、5)觸點、KM7的(5、9)觸點、KM1的輔助常閉觸點(21X、22X)、KM2的輔助常閉觸點(21X、22X)、控制繼電器KM8線圈形成通路，KM8線圈通電，KM8的(2、10)常閉觸點、(12、4)常閉觸點斷開。

5)如2.1節所述，P220-3機組控制電路U11、V11通過KM5的(11、3)常閉觸點、KM8的(2、10)常閉觸點、位置開關的(5、6)觸點、KM1線圈、KM8的(12、4)常閉觸點不能構成回路，KM1主觸點不能接通，U11、V11、W11不能供電。

6)因選擇位置開關在“并聯供電”位置，P110-3機組檢測不到P220-3機組電壓、頻率、相位，由“合閘”退出到“分閘”狀態，U21、V21、W21不能輸出。

7)如2.1節所述，P110-3機組控制電路U21、V21通過 KM5的(10、2)常閉觸點、KM8的(1、9)常閉觸點、位置開關的(7、8)觸點、KM2線圈、KM8的(3、11)常閉觸點不能構成回路，KM2主觸點不能接通。

在故障排查中還發現廠家出廠時KM8繼電器座上3號端子上同時連接了V21、X23。按故障原因，重新更換KM6繼電器，并將V21、X23分別連接到KM8繼電器座的11號端子、3號端子上，故障排除。

4 處理方法

JJC開展接觸網檢修作業過程中，交流配電柜控制電路的繼電器故障時有發生，造成現場接觸網檢修作業不能繼續開展，甚至會因起升的作業平臺不能及時復位造成作業時間延時，影響鐵路運輸。現場作業中發生交流系統供電故障作業平臺不能使用，先要斷開車列上的全部交流負載，觀察配電柜門上電壓、電流、頻率儀表數據和P110-3、P220-3這2個機組控制器顯示屏信息，如機組正常運轉顯示“運行中”、儀表顯示數據為0，故障范圍可確定在交流配電柜。處理方法是將P110-3、P220-3雙機組“并聯供電”方式調整為“P220-3機組”供電方式，以維持現場作業。參照以下3個步驟和方法進行處理：

4.1 調整供電方式操作

JJC接觸網檢修作業，一般按P110-3、P220-3雙機組“并聯供電”方式對作業平臺進行供電。經實際測試，JJC使用作業平臺時所需功率約100 kW左右，P110-3、P220-3雙機組供電、P220-3單機組供電任一方式均可滿足現場作業需要。調整“并聯供電”方式為“P220-3機組”供電方式的操作順序是先進行兩機組停機，再依次起動P220-3機組、合/分閘、設置位置開關在“P220-3機組”位置、接通負載。

4.2 互換控制繼電器

進行上步處置后，如故障仍然不能排除，繼續進行本步驟。配電柜的控制電路有KM5、KM6、KM7、KM8這4個相同的繼電器，按圖1，與“P220-3機組”供電方式有關的繼電器有KM5、KM8。可以將KM5、KM8拆下，將KM6、KM7任一個與KM5、KM8進行互換，互換后再按4.1節所述進行操作。

4.3 加裝控制線

進行上步處置后，如故障仍然不能排除，繼續進行本步驟。P220-3機組主電路接觸器KM1型號ABB AF400-30，線圈電壓為250～600 V。按照線圈電壓參數，如果為KM1的A1、A2端子提供AC 220 V，就能代替P220-3機組的控制電路：U11→KM5常閉觸點→KM8常閉觸點→位置開關觸點→KM1線圈→KM8的常閉觸點→V11，使KM1主觸點閉合供電。先拆除KM1的A1端子X11號線、A2端子X20號線，再使用2根2.5 mm2或4 mm2單芯鋁芯或銅芯硬導線，分別連接A1、A2端子至相線銅排和N線銅排，比如一根連接A相線銅排(或B、C任一相線)和A1，另一根連接N相銅排和A2，連接后再按4.1節所述進行操作。比如，一次作業中KM5繼電器故障，因A2端子X20與V11相線連接，拆卸A1端子的X11號線，在A1端子與N線銅排間加裝控制線藍色線如圖2所示，A1、A2端子間為相電壓AC 220 V，KM1線圈通電后，KM1主觸點接通了U11、V11、W11與U41、V41、W41主電路進行供電，實現了作用平臺的臨時使用。

圖2 KM1線圈加裝控制線

5 改進方案

從JJC使用情況看，交流系統中電源系統質量比較穩定，繼電器故障時有發生，特別是KM6、KM7相對KM5、KM8工作時間長，故障率相對更高，實際檢查發現，故障的繼電器多數為觸點粘連。因此，采取適當加大觸點容量和帶測試按鈕結構的繼電器2項措施，既能加大觸點過流能力，又能在觸點粘連、繼電器線圈電路故障時使用測試按鈕手動操作觸點，及時處置故障。

1)原廠繼電器。車輛出廠時使用的4個繼電器均為OMRON My4n-J 型，為AC 220 V繼電器，其結構特點及主要參數為：四開四閉觸點、觸點容量(3 A、AC 250 V)/(5 A、AC 240 V)、配套繼電器座為優化型端子排列、繼電器帶指示燈、繼電器無測試按鈕[3]。

2)替換繼電器。選擇與原繼電器座相匹配的Schneider RXM4AB2P7型繼電器，代替原OMRON My4n-J 型繼電器。Schneider RXM4AB2P7型繼電器為AC 220 V繼電器，其結構特點及主要參數為：四開四閉觸點、觸點容量(6 A、AC 250 V)、配套繼電器座為優化型端子排列、繼電器帶指示燈、繼電器帶測試按鈕[4]。2種繼電器如圖3所示。

圖3 Schneider RXM4AB2P7型(左)、OMRON My4n-J(右)繼電器

3)替換后繼電器使用。拆下原OMRON My4n-J型繼電器，將Schneider RXM4AB2P7型繼電器按原繼電器方向插入原繼電器座即可。更換為Schneider RXM4AB2P7繼電器后，發生故障時把Schneider RXM4AB2P7繼電器上的測試按鈕拔片向上拔起，就能手動操作觸點，將觸點狀態調整到未故障時的正常工作狀態，方便、快速地解決繼電器故障問題。

6 結 語

全路各鐵路局集團公司的供電設備維護單位均配置了JJC，全路保有量已達到75列。提出的處置方法和改進方案，實際實施取得了一定的效果，可參照執行。但在實施時，要執行好以下防觸電安全措施：

1)車輛作業中短距離運行，在機組處于運行狀態，檢查交流配電柜時不得拆除檔板，只能通過擋板觀察各繼電器紅色指示燈是否點亮，判斷各繼電器狀態；

2)需要拆除檔板檢查、處理配電柜內各部件故障時，必須將機組停機，斷開配電柜內的3個斷路器；

3)故障處理結束后，需要恢復隔板，將配電柜柜門鎖閉，防止無關人員打開柜門。