ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路接地故障及處理

楊文會(huì) 上海鐵路局合肥機(jī)務(wù)段

ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路接地故障及處理

楊文會(huì) 上海鐵路局合肥機(jī)務(wù)段

針對(duì)ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)近年來(lái)他勵(lì)回路發(fā)生的多起較典型故障，從電機(jī)運(yùn)行工況、相關(guān)電路狀態(tài)等方面剖析故障產(chǎn)生機(jī)理，找出主要原因，進(jìn)而提出檢查判斷方法，取得良好效果。

ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；他勵(lì)回路；接地；處理

1 引言

東風(fēng)型系列內(nèi)燃機(jī)車在使用過(guò)程中，常出現(xiàn)起機(jī)前用試燈檢測(cè)線路，無(wú)接地現(xiàn)象顯示，起機(jī)或甩車瞬間接地試燈燒損，柴油機(jī)啟機(jī)后重新?lián)Q上試燈燈泡，試燈顯示又恢復(fù)正常，停機(jī)檢測(cè)控制回路絕緣又符合技術(shù)要求的現(xiàn)象。表1是近年來(lái)發(fā)生的幾起該類故障較典型案例。

表1 ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路接地故障統(tǒng)計(jì)表

這些典型故障不僅影響了機(jī)車正常的運(yùn)用效率，而且也給安全生產(chǎn)帶來(lái)了諸多不利影響，因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除該類故障，是保障運(yùn)輸安全的基本要求。

2 故障原因調(diào)查

2.1 ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路接地造成的危害

大型交流發(fā)電機(jī)都有勵(lì)磁回路接地保護(hù)裝置，當(dāng)勵(lì)磁電路接地時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，防止勵(lì)磁回路接地后發(fā)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行擴(kuò)大損失。機(jī)車上使用的ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)不但沒(méi)有勵(lì)磁回路接地保護(hù)裝置，由于其電路的特殊性，還造成其躲開(kāi)了日常檢查。如果讓發(fā)電機(jī)處于一點(diǎn)接地狀態(tài)運(yùn)行，由于避開(kāi)了相關(guān)電阻直接接地，造成勵(lì)磁回路對(duì)地電壓升高，在切斷勵(lì)磁線路或輸出線路瞬間，將在勵(lì)磁回路中產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓，時(shí)間一長(zhǎng)，電路中易出現(xiàn)第二個(gè)接地點(diǎn)，形成兩點(diǎn)接地故障。因此，對(duì)于ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路一點(diǎn)接地的危害性主要是易引起第二點(diǎn)接地的故障。出現(xiàn)兩點(diǎn)接地后，輕者就會(huì)影響ZQF的正常使用，導(dǎo)致機(jī)車控制系統(tǒng)不能正常工作，重者引起線路短路、電器燒損的火災(zāi)事故，從而影響行車安全。

2.2 ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)為臥式結(jié)構(gòu)，分定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子部分包括機(jī)座、主極、換向極及刷架裝置等部件，主極繞組由串勵(lì)繞組和他勵(lì)繞組組成，換向極由換向級(jí)鐵芯和繞組組成，以改善電機(jī)換向。轉(zhuǎn)子部分由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸等部件組成。

啟動(dòng)發(fā)電機(jī)接線如圖1、圖2所示。在啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，如圖1所示，屬電動(dòng)工況，串勵(lì)繞組Q1-Q2與電樞繞組和換向極繞組H1、S2串聯(lián)，由蓄電池供電。當(dāng)柴油機(jī)起動(dòng)完成后，轉(zhuǎn)入他勵(lì)發(fā)電工況時(shí)，如圖2所示，此時(shí)，他勵(lì)繞組T1、T2由蓄電池供電（在輸出大于96 V后并勵(lì)供電），通過(guò)電壓調(diào)整器調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流控制，使輸出電壓恒定在110±2 V的范圍內(nèi)。

圖1 電動(dòng)工況接線圖 圖2 發(fā)電工況接線圖

3 原因分析

3.1 低壓電器接地檢測(cè)方法

以DF4C型機(jī)車為例，在機(jī)車電氣線路中，為了直觀地判斷低壓回路中有沒(méi)有線路與車體非正常接觸，在低壓控制電路中裝有檢測(cè)示燈（亦稱接地示燈）。兩個(gè)示燈分別接到蓄電池兩端，接正端的稱正燈（1DD），接負(fù)端的稱負(fù)燈（2DD），兩個(gè)示燈應(yīng)選擇電壓和功率一樣的燈泡，如圖3所示。當(dāng)兩個(gè)示燈都插入示燈座后，正常情況下兩燈亮度應(yīng)一致，當(dāng)正端接地時(shí)電源電壓全加在負(fù)燈上，負(fù)燈亮。同理，負(fù)端接地時(shí)，正燈亮。

圖3 控制電路接地試燈原理圖

3.2 電機(jī)兩種工況下他勵(lì)回路故障機(jī)理分析

ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在啟動(dòng)繞組得電、斷電瞬間，與啟動(dòng)繞組繞在同一磁極鐵芯上的他勵(lì)繞組T1-T2將會(huì)感應(yīng)出很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

（1）當(dāng)他勵(lì)繞組T1-T2及其相關(guān)接線沒(méi)有接地點(diǎn)時(shí)，隨著啟動(dòng)結(jié)束，啟動(dòng)繞組在得電與斷電時(shí)不會(huì)對(duì)其他電器及其線造成影響。

（2）當(dāng)他勵(lì)繞組T1-T2及其相關(guān)接線有接地點(diǎn)時(shí)，機(jī)車其他控制線路絕緣良好，接地示燈插在插座內(nèi)，這個(gè)變壓器電動(dòng)勢(shì)就會(huì)通過(guò)接地插座加在接地試燈上，造成接地示燈燒損，由于吸合與斷開(kāi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相反，所以會(huì)正負(fù)示燈先后燒損。

（3）當(dāng)他勵(lì)繞組T1-T2及其相關(guān)接線有接地點(diǎn)時(shí)，機(jī)車其他控制線路也有接地點(diǎn)時(shí)，就會(huì)與其構(gòu)成回路，燒壞與該接地點(diǎn)連接的用電器。在日常運(yùn)用檢修中，就曾因該原因發(fā)生過(guò)燒損電壓調(diào)整器、LKJ主機(jī)監(jiān)控電源板的例證。

ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于他勵(lì)回路一點(diǎn)接地，示燈也是拔掉狀態(tài)，不能構(gòu)成分流回路，不會(huì)影響ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的正常發(fā)電，運(yùn)行狀態(tài)正常。在日常檢修運(yùn)用中，靜態(tài)檢測(cè)正常，動(dòng)態(tài)運(yùn)用無(wú)明顯異常，平時(shí)運(yùn)用中即使發(fā)現(xiàn)有燒示燈的情況，還以為是正常損壞，認(rèn)為是燈泡的原因，停機(jī)后更換燈泡后示燈顯示正常，這樣就會(huì)忽視這個(gè)故障的存在。

3.3 故障產(chǎn)生主要原因

分析啟動(dòng)電機(jī)他勵(lì)繞組的相關(guān)電路，發(fā)現(xiàn)在機(jī)車輔助控制電路中是一段孤立電路。如圖4所示（以DF4C型機(jī)車電路圖為例）：在柴油機(jī)未啟機(jī)時(shí)，經(jīng)電壓調(diào)整器與勵(lì)磁繞組相連的電路（圖中虛線框內(nèi)線路），因FLC、GFC上的相關(guān)觸頭未吸合，電壓調(diào)整器內(nèi)2050線與620、623線是未觸發(fā)的穩(wěn)壓管，造成其和控制電路斷路，從而造成無(wú)論是用接地試燈檢查，還是絕緣測(cè)量都檢測(cè)不到該段線路，成為檢查、檢測(cè)盲點(diǎn)。由此可見(jiàn)，這是ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路接地不易檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)的主要原因，也是一些較典型故障產(chǎn)生的根源。

圖4 啟動(dòng)電機(jī)他勵(lì)回路示意圖

4 判斷處理方法

4.1 將ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路納入到絕緣監(jiān)測(cè)范圍

由于非啟機(jī)狀態(tài)下，ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路是從控制回路斷開(kāi)的，但只要人工閉合FLC，就能將其與其他電路相連。因此要求每次監(jiān)測(cè)控制回路對(duì)地絕緣時(shí)，可以通過(guò)人工閉合FLC,或者對(duì)這段電路進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量。這樣，無(wú)論是ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)繞組及相關(guān)線路絕緣值低，還是接地，都能通過(guò)絕緣測(cè)量及時(shí)發(fā)現(xiàn)，處理。

4.2 密切觀察甩車時(shí)，接地示燈情況

靜態(tài)檢查完畢，不要將示燈拔出，密切觀察甩車時(shí)示燈的情況，發(fā)現(xiàn)示燈異?；驘龘p時(shí)，應(yīng)及時(shí)按4.1判斷方法進(jìn)行電氣線路的絕緣測(cè)量，找出故障原因。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，合肥機(jī)務(wù)段對(duì)進(jìn)入修程機(jī)車，均把ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)回路納入到絕緣監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)行檢查，已成功發(fā)現(xiàn)、處理多起他勵(lì)回路絕緣值低及接地故障。其中最典型的是一臺(tái)DF4C型機(jī)車在某廠大修后首次進(jìn)入修程，柴油機(jī)甩車時(shí)出現(xiàn)正示燈燒損爆炸，負(fù)示燈燒損故障，在對(duì)該機(jī)車ZQF-80型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)他勵(lì)繞組進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)后，發(fā)現(xiàn)絕緣值低，不符合規(guī)定要求，更換啟動(dòng)發(fā)電機(jī)后故障消除。

[1]趙敬超,張金才.《內(nèi)燃機(jī)車電傳動(dòng)》.中國(guó)鐵道出版社.

責(zé)任編輯：王 華

來(lái)稿日期：2016-08-19