HXD3C型電力機車直供電系統(tǒng)存在的問題及改進措施

李建升，楊建福

(1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052；2.鄭州鐵路局鄭州機務(wù)段，河南 鄭州 451464)

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HXD3C型電力機車直供電系統(tǒng)存在的問題及改進措施

李建升1，楊建福2

(1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052；2.鄭州鐵路局鄭州機務(wù)段，河南 鄭州 451464)

針對中國北車集團大連機車車輛有限公司生產(chǎn)的HXD3C型電力機車直供電系統(tǒng)在運用過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合SS7E、SS8、 SS9型電力機車的直供電系統(tǒng)，提出改進建議，從設(shè)計上徹底解決問題，避免惡性事故的發(fā)生。

直供電；絕緣；過電壓；強度；通訊；模塊

HXD3C型電力機車是中國北車集團大連機車車輛有限公司在2010年開始生產(chǎn)的交流傳動六軸干線客運電力機車，它是在HXD3型和HXD3B型電力機車基礎(chǔ)上研制的，同時采用了SS9型電力機車直供電系統(tǒng)的成熟經(jīng)驗，通過增加雙管路供風(fēng)、變壓器供電繞組、列車供電柜、供電插座等設(shè)備，并且簡配牽引繞組的功率(800 KW)，使該型機車不但具有牽引旅客列車的功能，還具有向旅客列車提供穩(wěn)定的DC600 V電源的能力，因此大量配屬在牽引直供電列車的機務(wù)段。鄭州機務(wù)段每天牽引的直供電列車達到96對，因此增加配屬HXD3C型電力機車63臺。HXD3C型電力機車在全路提速調(diào)圖中的點對點的貫通交路中起到了非常大的作用，但是，由于它是一種新研制的機車，直供電系統(tǒng)在設(shè)計應(yīng)用過程中沒有經(jīng)過較長時間的考驗，同時受到車內(nèi)空間的限制，還要受到交流機車向電網(wǎng)逆變產(chǎn)生的高次諧波影響，這些都使直供電系統(tǒng)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了很多的問題，發(fā)生了多起嚴(yán)重的火災(zāi)事故。下面針對HXD3C型電力機車直供電系統(tǒng)目前存在的問題進行分析，并提出相應(yīng)的改進措施。

1 主電路過電壓不能有效吸收

主要表現(xiàn)為：真空接觸器不閉合時不能有效地吸收直供電系統(tǒng)交流側(cè)的過電壓，即變壓器的繞組過電壓，如圖1所示(以一路供電為例)。

圖1 HXD3C型電力機車直供電圖例

我們首先分析一下直供電的過電壓。直供電系統(tǒng)的繞組側(cè)的過電壓主要有耦合過電壓和操作過電壓兩種。耦合過電壓是變壓器高壓側(cè)耦合來的，包括雷擊過電壓和諧波耦合過電壓；操作過電壓則是直供電電路在操作過程中，由于真空接觸器分?jǐn)喈a(chǎn)生的。在理論上，經(jīng)過直供電電路吸收裝置的抑制作用，一般可以將過電壓限制在直供電繞組電壓的2倍以下，因此電力機車在設(shè)計時將壓敏電阻及電阻電容(R-C)吸收裝置均安裝在主電路的繞組側(cè)，這個電路在SS7E、SS8、SS9型電力機車的直供電電路均可驗證。但HXD3C型電力機車的直供電系統(tǒng)的壓敏電阻及電阻電容吸收裝置卻安裝在真空接觸器后面(如圖1所示)，這就造成了當(dāng)30 KM不吸合時，直供電主電路的壓敏電阻RV1及電阻電容吸收裝置不能投入，使這兩種過電壓不能得到有效的吸收，很容易造成直供電系統(tǒng)對機殼放電而引起系統(tǒng)故障甚至發(fā)生火災(zāi)。建議從電路設(shè)計上進行徹底改進，避免事故的發(fā)生。

2 主電路絕緣間隙過小

在進行檢修時發(fā)現(xiàn)，由于車內(nèi)空間的限制，造成HXD3C型電力機車直供電柜內(nèi)的電器與安裝支架的間隙過小，間隙過小的部位主要在直供電主電路的快速熔斷器接線銅排與直供電柜的支架處。

經(jīng)過測量，直供電的快速熔斷器與直供電柜支架的平均間隙小于8 mm,這個間隙不能達到直供電系統(tǒng)有效絕緣安全距離的要求，極有可能造成直供電系統(tǒng)對地放電而引起系統(tǒng)故障。鄭州機務(wù)段248號HXD3C型電力機車已經(jīng)發(fā)生過一起比較嚴(yán)重的直供電交流繞組對直供電柜支架放電的火災(zāi)事故。建議的改進措施是：加厚放電的交流繞組安裝座，在繞組接線座上增加絕緣防護層。

3 機車蓄電池模塊不充電

這個故障現(xiàn)象是當(dāng)機車通過分相絕緣后輔助變流器重新啟動時，偶爾會出現(xiàn)機車直供電系統(tǒng)可以正常輸出DC600 V的電源，而機車的充電模塊卻不能正常啟動進行充電。經(jīng)過與相關(guān)設(shè)計人員一起進行故障分析，發(fā)現(xiàn)HXD3C型電力機車比HXD3電力機車的輔助變流器的三相交流輸出負(fù)載電路中增加了機車直供電的通風(fēng)機電機，當(dāng)機車輔助變流器啟動時會因啟動負(fù)載大而停止工作，同時造成依靠輔助變流器750 V電壓進行斬波充電的充電模塊不工作。因此，在直供電通風(fēng)機的繞組上并聯(lián)了移相電容，目的是使直供電的通風(fēng)機啟動時相位滯后，避免因超載及電磁干擾造成充電模塊不能正常工作。發(fā)生故障的機車經(jīng)過改造后進行了一個多月的運行試驗，未再出現(xiàn)這個故障，表明改造是成功的。

4 與TCMS的通訊問題

直供電系統(tǒng)在運用過程中發(fā)生過幾起通訊故障問題，更換了通信模塊后，直供電系統(tǒng)的故障信息與東芝公司的通訊還存在兩個問題沒有解決：一是直供電系統(tǒng)的一端供電柜與二端供電柜的通訊采用兩路通訊電纜在機車線排進行并聯(lián)后再與東芝公司的TCMS主機進行通訊，當(dāng)發(fā)生任何一端的直供電系統(tǒng)故障時，TCMS的顯示器均顯示一二路直供電故障，造成另一路直供電系統(tǒng)能進行有效的電壓輸出卻不能進行直供電的信息顯示；二是直供電系統(tǒng)的集中控制器的故障信息在東芝的TCMS顯示器上無顯示，這個信息在SS8、SS9型電力機車均能進行顯示。這個信息是機車與車輛的通訊信息，是機車是否給列車強迫供電的憑證，也是機務(wù)段牽引的直供電列車的主要問題。設(shè)計生產(chǎn)單位應(yīng)與東芝公司進行協(xié)商解決。

5 直供電系統(tǒng)不能正常工作

直供電系統(tǒng)的通風(fēng)機的固定板強度不夠，變形后易發(fā)生風(fēng)機與固定板摩擦而毀壞通風(fēng)機，造成直供電系統(tǒng)不能正常工作。這個問題發(fā)生后，設(shè)計生產(chǎn)單位對直供電柜進行了改進，加強了通風(fēng)機安裝架的強度，避免因安裝架的變形而引起冷卻通風(fēng)機的摩擦而損壞。

6 缺少故障記錄功能

直供電系統(tǒng)是機車向列車車輛提供DC 600 V的電源，而列車車輛則根據(jù)機車提供的直流電源逆變

成三相AC380 V交流電源提供車輛使用的統(tǒng)稱。機車電源何時向列車車輛供電，電壓、電流是否符合規(guī)定，車輛的漏電流是否超標(biāo)等問題，一直是機務(wù)部門與車輛部門相互推諉的地方。HXD3C型電力機車應(yīng)該將直供電的輸出信息進行儲存，在輸出插頭的位置安裝電壓、電流傳感器，在線記錄機車直供電的輸出數(shù)據(jù)，同時提供可方便下載的接口及分析程序。這樣，利于對直供電系統(tǒng)出現(xiàn)的事故進行分析，也利于對機車使用過程中出現(xiàn)的問題進行分析處理。

HXD3C型電力機車直供電系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，有機車本身的空間所限和機車的運用考核時間短的原因，更主要的原因是由于新型的交流機車向電網(wǎng)逆變電能產(chǎn)生的，這需要設(shè)計人員積極進行解決，避免發(fā)生大的機車事故及嚴(yán)重的路風(fēng)事件。

[1]張鐵增.列車運行控制系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社，2013.

[2]杜普選.現(xiàn)代電路分析[M].北京:清華大學(xué)出版社，2012.

[3]徐秀良，韓群生.和諧型電力機車自行移車裝置及其應(yīng)用[J].鐵道機車車輛，2014,34(2):78-82.

[4]亢振亮.和諧型大功率電力機車蓄能動車裝置的研究[J].太原鐵道科技，2014(27):41-42.

[責(zé)任編輯：趙 偉]

Problems Existing in Direct Power Supply System of HXD3C Electric Locomotive and Its Improvement

LI Jiansheng1,YANG Jianfu2

(1.Zhengzhou Railway Vocational and Technical College, Zhengzhou 450052,China；2.Zhengzhou South Locomotives Repair Workshop, Zhengzhou Railway Bureau. Zhengzhou 450000, China)

Countering the problems existing in the process of using in direct power supply system of HXD3C electric locomotive produced by CNR Group Co., LTD. and Dalian Locomotive Vehicle Co., LTD. and combined with the direct power supply system of SS7E、SS8、 SS9 electric locomotive, this paper comes up with suggestions for improvement and suggests the design personnel of Zhuzhou CSR Times Electric Co., LTD and Wuhan Zhengyuan Railway Electric Co., LTD. (the former is Zhengyuan Company) to provide thoroughly solution, avoiding the happening of related malignant accidents.

direct power supply; insulation; overvoltage; strength; communication; module

2016 - 03 - 07

李建升(1970—)，男，河南偃師人，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。 楊建福(1972—)，男，河南鄭州人，鄭州鐵路局鄭州機務(wù)段工程師。

U264.6

A

1008-6811(2016)03-0003-03