HXN5輔助發(fā)電三項電流不平衡故障原因簡析

趙學軍 蔣建林 朱永志

摘 要：簡要通過講析HXN5型內燃機車的交流輔助電器系統(tǒng)的工作原理，判斷引起輔助發(fā)電三項不平衡的故障原因。

關鍵詞：內燃機車；輔助電器系統(tǒng)；交流傳動

引言

內燃機車的輔助傳動系統(tǒng)一直以來都是機車方案設計中需要重點考慮的部分之一，各國設計的新型內燃機車大部分都采用了交流輔助傳動的設計方案。HXN5型機車以美國GE公司最先進的交流傳動AC6000型機車為原型車，通過引進GE公司先進、成熟的設計和制造技術，實現(xiàn)了6000馬力大功率交流傳動內燃機車系統(tǒng)技術的集成創(chuàng)新和國產化制造，逐步提高國內機車制造企業(yè)的自主研發(fā)能力和生產制造能力，構建中國大功率交流傳動內燃機車產業(yè)技術平臺。

1 HXN5輔助電傳動系統(tǒng)概述

HXN5內燃機車輔助傳動系統(tǒng)采用跳波控制方案，實現(xiàn)了交流輔助電機達到有級變速，使負載實現(xiàn)調速功能，跳波控制器使系統(tǒng)的沖擊減少，交流負載電機制造簡單，同時可降低輔助功率消耗。HXN5型內燃機車的輔助電器系統(tǒng)是有一臺與牽引交流發(fā)電機安裝在一起的輔助交流發(fā)電機來提供輔助用電（如下圖），輔助用電主要用于4個方面：勵磁供電系統(tǒng)、輔助電動機供電回路、蓄電池充電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。

輔助電動機供電繞組為機車的7臺輔助交流電動機供電，這7臺電動機有2臺是冷卻風扇電機、1臺牽引電機通風機電機、1臺交流發(fā)電機通風機電機、1臺是用于對柴油機進氣系統(tǒng)和牽引電機冷卻空氣系統(tǒng)中的除塵器進行真空清理的排塵風機電機、2臺用于機車用風的空壓機電機，其中排塵風機電機、交流發(fā)電機通風機電機的驅動方式為直接驅動，空壓機電機為接觸器控制驅動方式，冷卻風扇電機和牽引電機通風機電機采用跳波控制器來驅動。

2 HXN5輔助電器系統(tǒng)三相不平衡故障常見原因

在機車運用過程中常發(fā)生輔助發(fā)電機三項電流不平衡故障，通過分析發(fā)生故障機車數(shù)據(jù)總結，引起故障的原因主要集中在空壓機線路、輔助電機控制器、輔助發(fā)電機電流傳感器故障以及數(shù)據(jù)，具體如下：

2.1 空壓機線路故障

（1）原因分析：在空壓機控制線路中，兩個空壓機電機的轉速控制是通過與其各自相連的位于CA9區(qū)內的3個空壓機接觸器（圖一）之間的切換來改變空壓機電機極數(shù)實現(xiàn)空壓機轉速調速，在空壓機電機工作過程中常發(fā)生接觸器觸頭燒損粘聯(lián)、卡滯等現(xiàn)象，當空壓機電機停止工作時，供電線路不能正常接通、斷開，空壓機電機由于慣性繼續(xù)轉動，此時空壓機電機轉變?yōu)榘l(fā)電機，給線路供電，造成輔助發(fā)電機供電電流不平衡。

（2）故障處理方法：HXN5機車有6個空壓機接觸器自測試功能，通過自測試可以判斷哪個接觸器動作異常，將異常動作的接觸器防護蓋打開可以看到接觸器觸指粘聯(lián)，更換相應觸指故障即可消除；并且與接觸器相連的電纜由于電流較大，容易發(fā)熱燒損，打開CA9區(qū)的蓋門即可看到燒損的電纜，更換后故障隨即消除。

2.2 輔助電機控制器故障

（1）原因分析：輔助電動機供電繞組為機車的7臺輔助交流電動機供電中，由于交流電動機可靠性較高、故障率較低，所以由于電機故障引起輔助發(fā)電機三項電流不平衡的情況較少，但其中有兩臺冷卻風扇電機的轉速控制是通過RFC變頻控制器實現(xiàn)的，在HXN5機車運用過程，由于位于CA4區(qū)下方的RFC風扇控制器內部故障造成輸出控制器的三項電流缺陷，引起輔助發(fā)電機三項電流不平衡，造成輔助發(fā)電機停止工作的故障時有發(fā)生。

（2）故障處理方法：HXN5機車有冷卻風扇自測試功能，通過微機控制兩個冷卻風扇各轉速下自測試，觀察各轉速下電機電流，發(fā)生電流不平衡的控制器為故障控制器，更換故障控制器后重新自測試，各轉速電流正常即可消除故障。

2.3 電流互感器故障

（1）原因分析：在輔助發(fā)電機的輔助電動機供電回路繞組輸出回路中，位于CA5區(qū)內輸出端上，在每項的輸出端上都安裝有一只電流互感器，用來監(jiān)測繞組輸出電流的大小，當電流互感器故障時，不能將正確的電流值反饋給微機，造成微機誤判輔助發(fā)電機三項電流不平衡而切除輔助發(fā)電機；

（2）故障處理方法：通過使用鉗形電流表測量輔助電動機供電回路繞組輸出電流，與微機顯示屏顯示的三項電流值比較，即可判斷故障的電流互感器，更換故障電流互感器后查看微機顯示的電流正常，故障即可消除。

2.4 集成輸入/輸出控制板CIO故障

（1）原因分析：輔助電動機供電回路繞組輸出端的電流互感器將檢測到的電流傳輸給CIO，由CIO對數(shù)據(jù)進行對比分析判斷輔助發(fā)電機是否工作正常，當CIO故障時會引起微機判斷錯誤，造成微機誤判輔助發(fā)電機工作不正常而切除工作，機車隨即卸載。

（2）故障處理方法：分析處理輔助電動機供電回路繞組輸出端電流的是CIO中的19號板卡，CIO位于司機室CA1區(qū)內，打開CIO箱體，即可看到內部的17塊CIO板卡，更換19號槽內的板卡插件和后重新啟動機車，在顯示屏界面查看輔助電動機供電回路繞組的輸出電流，電流值平衡故障即消除。

如通過上述4個方面的檢查仍不能消除故障，可檢查各個輔助電機，測量各個電機絕緣以及三項電阻來確認故障電機。如果條件不允許，可以通過逐個甩除輔助電機的連線后重新啟動輔助發(fā)電機來確認故障電機，確認故障電機后更換即可消除故障。

參考文獻

[1]任文毅.內燃機車輔助傳動系統(tǒng)方案探討[J].機車車輛工藝，2004，（3）：60-63.

[2]封建坤.DF7G型機車交流輔助傳動系統(tǒng)的運用和維護[J].鐵道機車與動車，2006，（6）：30-32.

（作者單位：中車戚墅堰機車有限公司 客戶服務部）