HXD1B 型電力機車主斷路器工作原理及閉合故障分析

路賽

引言：介紹HXD1B型電力機車主斷路器的工作原理，針對機車運行中主斷路器HVB出現(xiàn)的閉合故障進行原因分析，提高機車運用的可靠性和穩(wěn)定性

一、概述

HXD1B 型電力機車是我國自主生產(chǎn)的大功率交流傳動干線貨運電力機車，單機功率 9600KW。目前已生產(chǎn)近千臺，其中鄭州鐵路局鄭州機務段配屬了130臺，自投入運用以來，主斷路器（簡稱HVB）故障已成為HXD1B型機車機破和臨修的重要原因，嚴重影響機車安全運行。

二、主斷路器概述及工作原理

HXD1B型電力機車裝有一臺真空主斷路器，安裝在機車車頂部，用于開斷、接通機車 25kV 主電路，同時用作機車過載、短路和接地保護。主斷路器結構如圖 1 所示，由上部高壓、中間絕緣和下部控制三部分組成。

圖 1 主斷路器結構圖

1—底板；2—插座連接器；3—110V 控制單元；4—輔助觸頭；5—肘節(jié)機構；6—保持線圈；7—風缸；8—電磁閥；9—調(diào)壓閥；10—儲風缸；11—垂直絕緣子；12—絕緣操縱桿；13—傳動頭組裝；14—高壓連接端（HV1） 15—水平絕緣子；；16—真空開關管組裝；17—高壓連接端（HV2）

2.1合閘原理

只有滿足如下條件，主斷路器才能閉合：

圖 2 主斷路器處于開斷狀態(tài)

（1）主斷路器必須是斷開的。（2）必須有充足的氣壓。（3）必須使保持線圈得電。

主斷路器合閘過程：將主斷路器扳鍵開關置“合”位，電磁閥得電，氣路打開；壓縮空氣由儲風缸通過電磁閥流入傳動風缸，推動活塞向上運動；主動觸頭隨著活塞的移動而運動；恢復彈簧壓縮；主觸頭閉合；觸頭壓力彈簧壓縮；活塞到達行程末端；保持線圈在保持位置得電；電磁閥失電；壓力氣缸內(nèi)的空氣排出，合閘過程結束。

圖 3 主觸頭閉合

2.2分閘原理

主斷路器分閘過程：在任何情況下，只要控制電源失電或主斷路器扳鍵開關置“分”位時，斷路器就會斷開。具體分閘過程如下：保持線圈失電；活塞在彈簧力作用下（恢復彈簧、肘節(jié)機構等）移動；主觸頭打開，真空開關管滅?。恍谐探Y束，活塞緩沖；分閘過程結束。

三、主斷路器故障典型案例分析

主斷路器故障主要發(fā)生在機車過分相后。牽引控制系統(tǒng)要求機車通過了分相區(qū)后，CCU在一個指令周期內(nèi)，如果能正確檢測到網(wǎng)壓，網(wǎng)壓能從正常值下降到0再升高到正常值（17.5～31 kV），在過完分相區(qū)后，給出主斷路器的合閘命令。但是在一個指令周期內(nèi)，如果不能正確檢測到網(wǎng)壓，系統(tǒng)就忽略自動過分相，發(fā)生既不合閘也不報故障的現(xiàn)象。造成主斷路器閉合故障的原因有主斷路器本身質(zhì)量缺陷和相關控制邏輯、線路接點的原因，也有主變流系統(tǒng)及保護系統(tǒng)等方面的原因，下面對幾起典型故障案例進行分析。

3.1 主斷路器閉合故障分析

故障現(xiàn)象（一）：2013年4月19日HXD1B 0441機車突然跳主斷，微機故障顯示“主逆1 的4QC 暫時故障”和“主逆2 的信號單元4QC 暫時故障”，重新閉合主斷，合上就跳，造成HXD1B 0441機破事故一件。

故障分析：技術人員對故障現(xiàn)象進行了分析：真空主斷路器可以動作閉合，說明外部控制電路是能夠提供正常的電壓讓電磁閥得電吸合，在主斷路器閉合瞬間，主斷路器控制板延時繼電器立刻切斷電磁閥電路，同時接通保持線圈供電通路，讓保持線圈的電磁力維持主斷路器主觸頭在閉合位。但是不能保持閉合狀態(tài)，說明保持線圈沒有得電，因此初步分析110V 控制單元上保持線圈回路有部件損壞或線路斷開，并進行了針對性試驗，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)主斷控制板上R18、R18電阻燒損，該電阻串聯(lián)在保持線圈回路內(nèi)，電阻的燒損會導致真空斷路器保持線圈回路不能得電，因此線圈失去保持效果，造成瞬間閉合后斷開的故障。

故障現(xiàn)象（二）：2012年3月15日HXD1B 0223機車，司機操縱主斷路器扳健，主斷路器電磁閥無得電吸合聲，主斷路器不能閉合，造成HXD1B 0223機破事故一件。

故障分析：機車回段后，檢修人員對主斷路器進行了解體，由技術人員檢查、分析后發(fā)現(xiàn)主斷路器合閘電磁閥線圈內(nèi)部短路，電磁閥接觸不良，不能動作，導致氣路不能打開，壓縮空氣不能通過電磁閥流入傳動氣缸，導致主斷路器不能閉合，更換電磁閥后，故障消失。

故障現(xiàn)象（三）：2013年年6月8日HXD1B 0438機車，司機操縱主斷路器扳健，主斷路器電磁閥有得電吸合聲，主斷路器無法閉合，造成HXD1B 0438機車機破事故一件。

故障分析：經(jīng)技術人員對主斷路器工作原理進行分析并針對故障現(xiàn)象得出結論：在規(guī)定的氣壓條件下，主斷路器電磁閥有吸合聲，表示主斷路器外部控制電路良好，并且電磁閥線圈也能得電吸合，能夠?qū)⒖刂齐妷赫Ｋ偷街鲾嗦菲麟姶砰y。進一步檢查后發(fā)現(xiàn)，電磁閥線圈得電吸合后，電磁閥供氣口不能打開，導致壓縮空氣不能流入傳動風缸，造成主斷路器閉合故障，更換電磁閥后故障得到解決。

四、結束語

主斷路器故障的根本原因是其本身質(zhì)量不高，在運用中，要加強檢查，排除隱患，減少機車故障率。

參考文獻

[1]張曙光.HXD1B型電力機車[M].中國鐵道出版社，2009.

[2]中國南車集團株洲電力機車有限公司.HXD1B 型交流傳動電力機車維修手冊[K].株洲：中國南車集團株洲電力機車有限公司，2009.

（作者單位：鄭州鐵路局鄭州機務段）