關(guān)于HXD2型電力機車輔助變流器隔離故障原因分析及解決措施

徐文國

（大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務(wù)段 技術(shù)科，山西大同037005）

關(guān)于HXD2型電力機車輔助變流器隔離故障原因分析及解決措施

徐文國

（大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務(wù)段 技術(shù)科，山西大同037005）

針對HXD2機車輔助變流器隔離問題，從引起輔助變流器隔離的原因進(jìn)行梳理分析，并提出相應(yīng)的故障解決措施，為同類機車檢修提供一定的參考。

輔逆隔離；恒頻；變頻；回路

湖東機務(wù)段現(xiàn)配屬HXD2型電力機車180臺，主要擔(dān)當(dāng)大秦線、同蒲線及寧可線的牽引任務(wù)，輔助變流器（簡稱：輔變）隔離問題將對機車牽引造成影響，甚至?xí)l(fā)其他故障，因此解決輔變隔離問題也是迫在眉睫。HXD2型機車輔助電路的電器部件全部集成在輔變流柜內(nèi)（除輔助電機），主要部件包括輔助控制單元（ACU）、降壓斬波模塊、過壓抑制模塊、逆變模塊、充電機模塊以及二極管模塊等。

1 輔逆工作原理

每節(jié)機車共2個輔變，一個為定頻定壓，一個為變頻變壓，它們分別為恒頻和變頻負(fù)載提供電源（恒頻負(fù)載包括：水泵、油泵、壓縮機、輔變風(fēng)機、司機室空調(diào)和生活間220 V/380 V供電；變頻負(fù)載包括：牽引風(fēng)機、主變流器風(fēng)機、機械間風(fēng)機）如圖1所示，它們互為冗余，當(dāng)其中一個故障時，另一個為所有負(fù)載提供電源。輔變采用DC－DC－AC的變換模式實現(xiàn)電源的變換輸出，其輸入電源取自牽引變流器中間回路，電壓為DC 1 800 V（輔變1的輸入電源取自2軸牽引變流器中間回路；輔變2的輸入電源取自3軸牽引變流器中間回路），由斬波器將DC 1 800 V電源變換為DC 545 V，再經(jīng)輔變將DC 545 V逆變?yōu)槿郃C 380 V，給相應(yīng)的各輔機提供電源。

輔變參數(shù)

輸入電壓：DC 1 800 V±5%

10 ms峰值2 100 V/5 min

5 ms峰值2 400 V/10 h

輸入電流：Irms＝175 A（有效值）

Imax＝350 A（最大值）

Imin＝220 A（最小值）

額定輸出電壓：AC 380 V±5%

額定容量：135 k VA

2 故障原因分析

當(dāng)輔變輸入電路、中間回路和輸出電路故障后，相應(yīng)的輔助變流器被隔離，即輔逆隔離。

2.1 輔變輸入電路故障

當(dāng)輔變輸入電壓異常時（正常值1 800 V），出現(xiàn)輸入欠壓、快速欠壓、輸入過壓1、輸入過壓2、輸入保險故障、輸入保險聯(lián)鎖故障和過多的輸入故障后，輔變被隔離。

（1）當(dāng)輔變輸入電壓＞2 090 V（在500 ms內(nèi)），如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s；輔變輸入電壓＞2 200 V，如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s；當(dāng)輔變輸入電壓＜1 500 V，輔變被隔離。

（2）當(dāng)輔變輸入保險CC（ENT）CVS1或CC（ENT）CVS2的聯(lián)鎖無反饋時（1 s內(nèi)），如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s；當(dāng)輔變輸入電壓＜1 384 V，快速欠壓故障；如果在20 s內(nèi)2個輸入模塊故障或在20 s內(nèi)存在1個輸入模塊故障，輔變被隔離。

（3）如果10 min內(nèi)檢測到4個輔變輸入故障，輔變被隔離。

2.2 輔變中間回路故障

當(dāng)輔變中間回路電壓（正常值545 V）或電流異常時，出現(xiàn)中間過壓首次、中間過壓二級、中間斷路器過電流和斷路器超載或斷路器過熱和斬波器門極驅(qū)動故障、斬波模塊永久性故障、保護(hù)晶閘管故障、斬波器短路故障和過多的斬波器故障后，輔變被隔離，其中保護(hù)晶閘管故障和斬波器短路永久故障，將輔變永久隔離，需人為恢復(fù)。

（1）當(dāng)斬波器溫度傳感器超過整定值時，常開接點斷開，即ACU接收不到斬波器溫度傳感器信號；當(dāng)斬波器輸出電壓＞730 V時，如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s；當(dāng)斬波器輸出電流＞300 A（10 s內(nèi)），輔變被隔離。

（2）當(dāng)斬波器門極驅(qū)動板故障后，如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s，輔變被隔離。

（3）斬波器短路故障，當(dāng)斬波器輸出電流＞340 A、斬波器輸出電壓＜50 V、逆變器輸出電壓＜50 V、逆變器輸出電流＜50 V（500 ms內(nèi)），如果1 h內(nèi)發(fā)生2次故障，輔變被隔離。

2.3 輔變輸出電路故障

當(dāng)逆變器輸出電壓或電流異常時，出現(xiàn)逆變器輸出過壓、逆變器超負(fù)荷和逆變器輸出過電流以及逆變器門極驅(qū)動板故障、電感過熱故障、輔變風(fēng)機電流故障、逆變器輸出接觸器矛盾故障、故障轉(zhuǎn)換接觸器矛盾故障和過多的逆變器故障后，輔變被隔離。

（1）逆變器門極共有3個驅(qū)動臂，分別為12、34、56臂（對應(yīng)的輸出相位：R、S、T），當(dāng)其中一個驅(qū)動臂故障后，如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s，輔逆被隔離。

（2）當(dāng)逆變器輸出電壓＞440 V（500 ms內(nèi)），如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s；當(dāng)逆變器輸出電流＞230 A（10 s內(nèi)），輔逆被隔離。

（3）當(dāng)輔變風(fēng)機電流＞1.755 A或輔變風(fēng)機電流＜0.585 A（20 s內(nèi)），輔變被隔離。

（4）當(dāng)輔變輸出接觸器C（IS）OND－CVS1或C（IS）OND－CVS2的控制和反饋不一致時（3 s內(nèi)），如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障或一個故障持續(xù)20 s；當(dāng)故障轉(zhuǎn)換接觸器C（SEC）CVS的控制和反饋不一致時（3 s內(nèi)），如果20 s之內(nèi)發(fā)生兩次故障，或一個故障持續(xù)20 s，輔變被隔離。

3 處理措施

當(dāng)顯示屏提示輔變隔離時，首先進(jìn)入顯示屏主菜單→維護(hù)→設(shè)備切除與恢復(fù)→輔變，檢查確認(rèn)是哪個輔逆隔離。其次，確認(rèn)系統(tǒng)柜斷路器CC－CVS1，CCCVS2（第3排第8，第9）是否跳出，有跳出及時恢復(fù)，無跳出時應(yīng)重新斷合該開關(guān)。查看輔逆柜上有機玻璃罩下的各熱保護(hù)接觸器（藍(lán)色）是否跳出，若有跳出，先試驗?zāi)芊窈仙?，若合不上檢查相對應(yīng)的各輔機斷路器及接觸器狀態(tài)情況。最后，再用電腦連接主處理單元MPU或遠(yuǎn)程輸入輸出模塊RIOM，通過e Train軟件分析故障代碼，根據(jù)相應(yīng)的故障代碼找出問題所在。故障代碼如表2所示。

3.1 輸入電路故障

（1）用eTrain軟件監(jiān)視輔變輸入電壓，如輸入電壓異常，檢查主逆變器中間電壓，以輔變1為例監(jiān)視界面如圖2。

（2）更換相應(yīng)被隔離輔變的輸入1 800 V電壓傳感器CA（U-ENT）CVS。

（3）測量輔變輸入保險CC（ENT）CVS1或CC（ENT）CVS通斷狀態(tài)，若保險斷路，更換輸入保險；若保險正常，測量輸入保險聯(lián)鎖；如果聯(lián)鎖斷路，更換聯(lián)鎖；如果聯(lián)鎖閉合正常，檢查輸入保險聯(lián)鎖接線到輔助控制單元ACU機箱輸入輸出板的接線。為了防止和諧2型機車在運行中因輔變DC 1 800 V熔斷器輔助聯(lián)鎖脫落造成的輔變隔離問題，在每臺機車A、B節(jié)輔助變流柜左側(cè)柜內(nèi)的DC 1 800 V熔斷器（CC（ENT）CVS1、CC（ENT）CVS2）輔助聯(lián)鎖上加裝保護(hù)支架1個，一臺機車共計4個。

（4）外觀檢查斬波器，并測量斬波器的3個接線柱之間電阻值，如外觀有放電、燒損或3個接線柱之間電阻值為零時更換斬波器。

3.2 輔變中間回路故障

（1）檢查斬波器溫度傳感器接線狀態(tài)；確認(rèn)輔變通風(fēng)是否正常；更換斬波器。

（2）檢查斬波器輸出電壓傳感器CA（U-IT）CVS1或CA（U-IT）CVS2接線狀態(tài)；更換斬波器輸出電壓傳感器；外觀檢查斬波器，并測量斬波器的3個接線柱之間電阻值，如外觀有放電、燒損或3個接線柱之間電阻值為零時，更換斬波器。

（3）檢查斬波器輸出電流傳感器CA（I-IT）CVS1接線狀態(tài)，接線良好更換斬波器輸出電流傳感器。

（4）互倒ACU，故障轉(zhuǎn)移后，更換故障ACU。

3.3 輔變輸出電路故障

為了解決目前HXD2型機車充電模塊和輔變變模塊IGBT觸發(fā)不良問題，要求檢修車間結(jié)合年檢、半年檢、季檢、月檢檢修修程對機車進(jìn)行整治。具體方案為：更換輔變柜充電模塊（PAN－DPM－CVS1）和逆變模塊（PAN－OND－CVS1、PAN－OND－CVS2）驅(qū)動板為新式驅(qū)動板，舊驅(qū)動板為壓裝式，驅(qū)動板上各電容和電阻等各部件灌裝成了整體，不便于檢查維修和散熱，而新式驅(qū)動板各電容和電阻等部件都未灌裝成整體，方便檢查維修，提高了散熱性能。

（1）檢查逆變器輸出電壓傳感器CA（U－380）CVS1部件及接線狀態(tài)，更換逆變器輸出電壓傳感器。

（2）互倒ACU，故障轉(zhuǎn)移后，更換故障ACU。

（3）互倒輔變OND，故障轉(zhuǎn)移后，更換故障輔變OND。

4 結(jié)束語

通過對HXD2型機車輔助變流器工作原理進(jìn)行分析，梳理總結(jié)了引起輔逆隔離的主要原因，并提供了相應(yīng)的故障處理措施，為技術(shù)和檢修人員處理輔變故障提供了有效的參考，提高了機車檢修質(zhì)量，確保了機車質(zhì)量的穩(wěn)定。

［1］ 張曙光.HXD2型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［2］ 喬寶蓮.電力機車電器［M］.北京：中國鐵道出版社，2007.

［3］ 中國北車集團大同機車車輛有限公司.HXD2交流貨運電力機車檢修手冊［R］.大同：中國北車集團大同機車車輛有限公司，2007.

Cause Analysis and Countermeasure of Auxiliary Converter Isolation Fault for HXD2 Electric Locomotive

XU Wenguo
（R＆D Center of Hudong Locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China）

Aiming at the auxiliary converter isolation problem of HXD2 locomotive，this paper analyzes the cause of fault，and puts forward the corresponding measures to resolve the failures，which can provide reference for similar locomotive maintenance.

auxiliary converter isolation；constant frequency；variable frequency；circuit

U266.1

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.15

1008－7842（2014）05－0063－03

4—）男，助理工程師（

2014－01－17）