地鐵車輛濾波電容低電壓及架線低電壓的原因分析及措施

都榮興

(西安市地下鐵道有限責任公司運營分公司車輛部 陜西 西安 710016)

1 問題的提出

西安地鐵一號線自開通以來，地鐵車輛在運用過程中，牽引逆變器頻繁報出“濾波電容低電壓(FCLVD)”、“架線低電壓(ESLVD)”故障，嚴重影響到車輛日常的運用、維護。因此對該故障進行研究并制定相應的措施具有重要意義。

2 原因分析

2.1 故障檢測原理

列車在牽引時，首先受電弓升起，閉合HB(高速斷路器)，司控器換向器閉合，此時線路接觸器LB1合，架線電壓通過LB1、充電電阻給電容FC充電，相隔0.32 s，線路接觸器LB2合，充電電阻短路，此時牽引控制單元同時控制逆變器中6個IGBT的通與斷，從而給電機提供電能。如圖1所示,當LB1、LB2閉合時電壓傳感器DCPT1檢測出接觸網(wǎng)的電壓值小于DC1 000 V或電壓傳感器DCPT2檢測到濾波電容FC兩端電壓值小于DC900 V時，此時牽引逆變器會判斷為濾波電容低電壓和架線低電壓，則斷開主電路，從而對系統(tǒng)進行了保護[1]。

圖1 VVVF電壓傳感器檢測輸出

2.2 故障原因調(diào)查

圖2 故障時VVVF標準監(jiān)視數(shù)據(jù)

現(xiàn)場核實司機操作，發(fā)現(xiàn)車輛回到車庫后，司機關(guān)斷司控器換向器，并降下受電弓，此時TCMS(列車控制及監(jiān)控系統(tǒng))屏幕上報出濾波電容低電壓(FCLVD)及架線低電壓(ESLVD)故障。查看牽引逆變器標準監(jiān)視數(shù)據(jù)記錄的結(jié)果，如圖2所示，由“Pdwn”(受電弓降下)信號為“1”，“ES”(架線電壓)為DC949 V，“Ecf”(濾波電容)為DC894 V，“REVR”(換向器)信號為“1”，LB1和LB2(線路接觸器)信號為“1”， 濾波電容低電壓(FCLVD)和架線低電壓(ESLVD)信號為“1”可知，司機已經(jīng)關(guān)斷司控器換向器并將受電弓降下，但實際數(shù)據(jù)顯示司控器換向器信號出現(xiàn)高電平“1”即“REVR”信號為“1”(閉合狀態(tài))，從而導致LB1、LB2瞬間接通時檢測到濾波電容FC電壓DC894 V小于DC900 V，架線電壓DC949 V小于DC1 000 V，從而引起牽引逆變器報出濾波電容低電壓(FCLVD)及架線低電壓(ESLVD)故障[2]。

目前“REVR”得電，主要有以下幾種方式(見圖3)：(1)司控器方向手柄向前/向后→T21(換向器指令)線得電→“REVR”得電；(2)車載信號發(fā)出自動折返信號使AR1(自動折返繼電器)得電→T21線得電→“REVR”得電；(3)通過零速繼電器SP1R1的常閉觸點(b5、b6)→T21線得電→“REVR”得電。

圖3 更改前的電路圖

根據(jù)故障數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實際操作可知，車輛回庫司機降弓之前已經(jīng)將方向手柄回零可以排除(1)，在庫內(nèi)車載信號不會發(fā)出自動折返信號可以排除(2)，因此讓“REVR”得電只能通過零速繼電器SP1R1的常閉觸點(b5、b6)。

3 整改措施

通過上述分析可知要避免濾波電容低電壓(FCLVD)及架線低電壓(ESLVD)故障的發(fā)生，必須要解決車輛回庫司機方向手柄回零后降弓時仍然通過零速繼電器SP1R1的常閉觸點(b5、b6)使“REVR”得電的問題。針對此問題目前主要有2種方案：

方案1：取消零速繼電器SP1R1的常閉觸點(b5、b6)。

此方案雖然解決了“REVR”不能得電的問題，但是會導致車輛靜止方向手柄回零時方向繼電器FRR失電，而FRR繼電器得電是緊急制動環(huán)線得電的條件之一。因此取消零速繼電器SP1R1的常閉觸點(b5、b6)，會直接影響到車輛靜止方向手柄回零時，觸發(fā)緊急制動，故此方案不可取。

方案2：在零速繼電器SP1R1常閉觸點(b5、b6)之后增加1個反向二極管(見圖4)。

圖4 更改后的電路圖

此方案利用二極管(DHT)正向?qū)ǚ聪蚪刂沟脑恚粫尅癛EVR”通過零速繼電器SP1R1的常閉觸點(b5、b6)得電，從而消除了此故障，經(jīng)過實驗跟蹤，表明此方案切實有效，效果良好。

4 結(jié)束語

通過對一號線車輛的整改，降低了車輛自身的故障率，提高了安全性，同時也為后續(xù)線路的地鐵車輛設計提供了寶貴的經(jīng)驗。

[1] 禹建偉.張興寶.西安地鐵2號線車輛牽引逆變器保護[J].城市軌道交通研究,2013(03)：116-120.

[2] 張興寶,蒲天昊，蒲晨亮，等.西安地鐵一號線和二號線車輛輔助供電系統(tǒng)分析[J].軌道交通裝備與技術(shù)，2015(2)：19-21. □