和諧D2電傳動系統(tǒng)常見問題及解決方案

摘 要：大秦鐵路自山西省大同市至河北省秦皇島市，貫穿晉、冀、京、津四個省市，是全國鐵路載重能力最強(qiáng)、運(yùn)輸效率最高的西煤東運(yùn)的通道。2005年，同車公司與法國阿爾斯通公司聯(lián)合與鐵道部簽訂了和諧D2型大功率電力機(jī)車制造合同，制造的180臺和諧號電力機(jī)車全部用于大秦線鐵路的運(yùn)輸，并成為該線路重載運(yùn)輸?shù)闹髁囆?。和諧D2型大功率電力機(jī)車的核心之一是電傳動系統(tǒng)，系統(tǒng)能安全正常的工作是整個機(jī)車系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行的保障。電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)是在高電壓、大電流的條件下工作，在工程過程中由于電纜長時間使用造成的老化現(xiàn)象，機(jī)車在工作中震動摩擦等原因造成的主電路接地的情況給機(jī)車的安全運(yùn)行帶來隱患，是和諧D2型電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)出現(xiàn)頻率較高的問題。如何快速、及時的對問題進(jìn)行檢測并進(jìn)行有效處理是非常重要的。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；電傳系統(tǒng)；運(yùn)輸；

中圖分類號：V351.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-02

一、和諧D2型機(jī)車電傳動系統(tǒng)組成

和諧D2型電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)中主要部分包括牽引電機(jī)、主變流器、主變壓器和網(wǎng)側(cè)電路等，機(jī)車的驅(qū)動模式為軸控，單軸驅(qū)動功率可達(dá)1200kW。每臺機(jī)車由四個原理及結(jié)構(gòu)相同的主變流柜組成，主變流柜有冷卻系統(tǒng)、相應(yīng)的控制單元和兩套相同的主變流器組合成而。四象限變流器、逆變器、中間直流環(huán)節(jié)組成主變器流，主變流器對機(jī)車的牽引、再生制動實行連續(xù)性的控制，并對可能出現(xiàn)的短路情況、過載情況、接地情況、電壓不穩(wěn)情況、空轉(zhuǎn)或者滑行等故障進(jìn)行保護(hù)，其中接地是機(jī)車電傳動系統(tǒng)常見的故障。

二、電傳動系統(tǒng)接地故障原因

接地故障產(chǎn)生原因比較復(fù)雜，對和諧D2型電力機(jī)車而言，造成接地故障的原因主要是第一，電纜是在高電壓、大電流下工作，長期使用會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，另一方面振動產(chǎn)生的摩擦造成電纜絕緣性能下降，引起接地故障。第二，冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)漏液，帶有一定導(dǎo)電性后致使主電路接地引起故障。第三，氣候出現(xiàn)非正?，F(xiàn)象時，如溫度過高或者濕度太大，會引起電路電纜絕緣性能減低；第四，系統(tǒng)中部分零件自身耐高壓或絕緣性能不夠或進(jìn)行接地檢測干擾問題引起的接地問題。電傳動系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障可能是由于以上一個或幾個原因共同作用造成的。引起電傳動系統(tǒng)接地故障的具體原因按照重要程度可分為四個等級，分級情況可參見表一。

三、接地故障類型檢測及分析

和諧D2型電力機(jī)車電傳動系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的類型主要：主變壓器牽引繞組接地、主變流器直流側(cè)接地（直流環(huán)節(jié)正端接地和負(fù)端接地）、主變流器輸出接地。先將三種故障檢測及分析進(jìn)行說明。

（一）接地故障類型及檢測

1、主變壓器牽引繞組接地檢測

電傳動系統(tǒng)接地故障檢測時，原理是根據(jù)接地檢測電壓圖形及計算值，推測產(chǎn)生接地故障的原因。若接地檢測電壓值以Ug來表示，UDC為直流母線電壓； R1=R2=R3為三個接地電阻，Ug=UDCR3/（R1+R2+R3），由電阻大小關(guān)系可知，正常情況下接地檢測電壓值應(yīng)為直流母線電壓的三分之一，當(dāng)出現(xiàn)接地故障時，接地檢測電壓可能為0或直流母線電壓值。

系統(tǒng)出現(xiàn)主變壓器牽引繞組接地時，等同于四象限整流器中間連接點(diǎn)與接地電阻R2與R3連接部位相連，此時，接地檢測電壓Ug=0或Ug=UDC，當(dāng)脈沖電壓頻率等于四象限整流器開關(guān)頻率時，其主變壓器牽引繞組接地時檢測電壓Ug所得圖像為幾個振幅相等，間距也大致相同的波形。經(jīng)過對Ug值進(jìn)行簡單計算，就可以檢測到電壓異常，確定系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障。

2、主變流器中間直流側(cè)接地

和諧D2型機(jī)車主變流器中間直流側(cè)接地包括直流側(cè)正端接地和直流側(cè)負(fù)端接地。當(dāng)直流環(huán)節(jié)正端接地后，相當(dāng)于直流母線正端與接地電阻 R2與 R3的連接部位連接在一起，因此接地檢測電壓 Ug=UDC，其直流側(cè)正端接地時接地檢測電壓Ug 實驗波形高于且平行于基準(zhǔn)線的一條直線。當(dāng)直流側(cè)負(fù)端接地后，相當(dāng)于直流母線負(fù)端與接地電阻 R2 與 R3 的連接部位連接在一起，因此接地檢測電壓 Ug 為0 V，其直流側(cè)負(fù)端接地時接地檢測電壓 Ug 實驗幾乎無明顯波形，低于基準(zhǔn)線的一條直線?？偟膩碚f，主變流器直流側(cè)接地較為容易判斷并檢測到接地電壓異常，從而確定系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障。

3、主變流器輸出電機(jī)側(cè)接地

當(dāng)機(jī)車主變流器輸出電機(jī)側(cè)接地后，相當(dāng)于牽引逆變器橋臂中間點(diǎn)與接地電阻 R2 與 R3 的連接部位連接在一起，因此接地檢測電壓Ug 同樣為0 V或 UDC的脈沖電壓，其中脈沖電壓頻率與牽引逆變器瞬時的開關(guān)頻率一致，其主變流器輸出電機(jī)側(cè)接地時接地檢測電壓 Ug 可得振幅略高于基準(zhǔn)線的幾個波形。在系統(tǒng)電氣保護(hù)設(shè)計中，針對主變壓器牽引繞組接地情況，可通過適當(dāng)?shù)臋z測算法對 Ug 進(jìn)行處理即可檢測到電壓異常，從而確定系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障。

（二）接地故障類型分析方法

為了快速有效的查明接地原因，在了解造成系統(tǒng)接地故障的原因以及重要程度后，按照如下流程進(jìn)行檢測，可提高檢測效率。根據(jù)流程圖檢測時，還需要注意幾點(diǎn)：了解機(jī)車故障信息說明，進(jìn)行初步分析判斷，確保在安全可靠的環(huán)境中進(jìn)行后續(xù)檢測；注意檢查電傳動系統(tǒng)及部件是否有漏液或積水現(xiàn)象；檢查各段線路是否正常；檢查電纜的絕緣性能等。

四、結(jié)語

和諧D2型機(jī)車電傳動系統(tǒng)常見問題還有很多，需要我們在實際工作中不斷積累經(jīng)驗，為機(jī)車故障排查及檢修提供有價值的成功案例。

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