內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障診斷方法探討

劉佳秋

摘 要：接地故障是內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路運(yùn)行中常見(jiàn)的故障問(wèn)題之一，直接關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)車(chē)安全運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益提升。本文闡述了內(nèi)燃機(jī)車(chē)及其主電路接地故障，多層次探討了主電路接地故障診斷的新方法以及解決措施，快速、精準(zhǔn)診斷的同時(shí)高效處理接地故障問(wèn)題，在接地故障發(fā)生率降低過(guò)程中確保主電路運(yùn)行安全，促使內(nèi)燃機(jī)車(chē)功能作用最大化發(fā)揮的同時(shí)具備較高的綜合效益。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車(chē);主電路;接地故障;診斷方法

引 言

目前，交直流電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)是我國(guó)鐵路干線(xiàn)客、貨運(yùn)主型牽引動(dòng)力，機(jī)車(chē)主電路是內(nèi)燃機(jī)車(chē)上的高電壓、大電流的動(dòng)力電路，是內(nèi)燃機(jī)車(chē)最重要的組成部分之一。保證機(jī)車(chē)主電路的正常工作，是保證機(jī)車(chē)可靠運(yùn)行的前提。機(jī)車(chē)主電路1點(diǎn)接地，對(duì)電路的正常工作沒(méi)有太大的影響，但兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，就會(huì)造成機(jī)車(chē)無(wú)法正常工作，嚴(yán)重者，會(huì)造成機(jī)車(chē)電路及器件的燒毀;同時(shí)，從機(jī)車(chē)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，機(jī)車(chē)各關(guān)鍵部分遲早都必將納入微機(jī)控制體系。

一、主電路接地保護(hù)電路簡(jiǎn)述

DF4B型機(jī)車(chē)是交-直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)，為保證機(jī)車(chē)主電路正常工作，避免因兩點(diǎn)接地而燒損機(jī)車(chē)主要電氣部件，在主電路中設(shè)置了接地故障保護(hù)電路。接地保護(hù)電路取主發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)（N端）和接地點(diǎn)之間的電壓，經(jīng)整流電路整流后給接地繼電器DJ供電，接地電壓/電流達(dá)到DJ動(dòng)作的閥值（DF4B型機(jī)車(chē)DJ動(dòng)作電流閥值為500mA）后DJ動(dòng)作，見(jiàn)圖1。圖中X1/10接主發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)，X1/1接主整流直流負(fù)端，正常運(yùn)用時(shí)接地開(kāi)關(guān)DK置“運(yùn)行”位，此時(shí)無(wú)論主電路任意一點(diǎn)發(fā)生接地故障，只要接地電流達(dá)到DJ動(dòng)作的閥值，DJ動(dòng)作，一方面切斷主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，卸載主電路，避免故障擴(kuò)大;另一方面接通司機(jī)臺(tái)上的接地指示燈，提醒發(fā)生接地故障。發(fā)生接地故障后，可將DK置“故障”位，維持機(jī)車(chē)運(yùn)行回段進(jìn)行故障處理。

二、主電路接地故障分析

仔細(xì)分析主電路和接地保護(hù)電路可以看出，發(fā)生接地故障后，接地電壓Ud（接地點(diǎn)對(duì)N端電壓）有正電壓、負(fù)電壓、交流電壓等幾種，如直流正端接地，則Ud為正電壓;牽引電機(jī)電樞接地或交流側(cè)接地，則Ud為交流電壓。一般情況下，Ud是主要接地點(diǎn)與次要絕緣薄弱環(huán)節(jié)綜合作用的結(jié)果。接地電壓變化的性質(zhì)有突變和漸變2種。對(duì)于突變式接地，接地電壓的特點(diǎn)是跳變到DJ動(dòng)作電壓以上;對(duì)于漸變式接地，接地電壓的特點(diǎn)是逐漸上升到DJ動(dòng)作電壓以上。并不是每次加載都會(huì)接地，只有負(fù)載到一定值時(shí)，才會(huì)發(fā)生接地故障。查找主電路接地故障時(shí)，應(yīng)在機(jī)車(chē)靜態(tài)狀態(tài)下確認(rèn)接地保護(hù)電路元件正常、接線(xiàn)正確。

三、內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障診斷方法

（一）內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障診斷的傳統(tǒng)方法

內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路故障查找復(fù)雜化、難度系數(shù)大，需要在逐段拆開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)的基礎(chǔ)上確定主電路發(fā)生接地故障的具體位置，有著較大的工作量，不利于在最短的時(shí)間內(nèi)解決接地故障問(wèn)題，內(nèi)燃機(jī)車(chē)也無(wú)法正常運(yùn)行。檢修人員常利用墊隔板、甩電機(jī)等查找主電路發(fā)生接地故障的具體位置，在重新接地故障現(xiàn)象的基礎(chǔ)上診斷以及定位主電路發(fā)生接地故障的具體位置，但這種方法對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)有一定的要求，比如，牽引重量、機(jī)車(chē)速度、機(jī)車(chē)手柄位數(shù)，需要消耗大量的人力、財(cái)力、物力，極易損壞內(nèi)燃機(jī)等，影響鐵路正常運(yùn)輸生產(chǎn)的同時(shí)還會(huì)大幅度增加運(yùn)行成本，急需要在實(shí)踐過(guò)程中不斷探索新的方法，

（二）內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障診斷的新方法

（1）接地故障定位EDS系統(tǒng)與便攜式絕緣故障評(píng)估儀。由于內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障診斷細(xì)致、繁瑣，檢修人員要在應(yīng)用技術(shù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上診斷故障，在相關(guān)設(shè)備輔助過(guò)程中將線(xiàn)上以及線(xiàn)下診斷無(wú)縫銜接，降低主電路接地故障難度系數(shù)的同時(shí)提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。在此過(guò)程中，接地故障定位EDS系統(tǒng)是為IT電網(wǎng)、直流系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，可以在電源不切斷的情況下，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)電路發(fā)生接地故障之后相關(guān)部位絕緣數(shù)值變化，準(zhǔn)確定位電路運(yùn)行中接地故障發(fā)生的具體位置。接地故障定位EDS系統(tǒng)硬件組成要素多樣化，比如，絕緣監(jiān)視儀、故障測(cè)試儀、電流互感器、耦合器，協(xié)調(diào)統(tǒng)一的同時(shí)在接口作用下相互通信，提高系統(tǒng)故障定位的速度以及準(zhǔn)確度。在此基礎(chǔ)上，便攜式絕緣故障評(píng)估儀在實(shí)際應(yīng)用中可以深化接地故障定位EDS系統(tǒng)性能，精準(zhǔn)探測(cè)電路接地故障定位中EDS系統(tǒng)發(fā)出的測(cè)試電流信號(hào)，防止接地故障動(dòng)態(tài)化定位中引發(fā)新的故障隱患問(wèn)題，準(zhǔn)確定位故障發(fā)生點(diǎn)的同時(shí)縮短故障定位的時(shí)間，提高故障診斷的速率以及效率。（2）內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障的診斷。檢修人員要多角度剖析內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路運(yùn)行中接地故障發(fā)生、診斷以及處理具體情況，清楚內(nèi)燃機(jī)車(chē)的主電路、接地保護(hù)電路的運(yùn)行原理、整體布局，準(zhǔn)確把握主電路以及相關(guān)的一系列電氣設(shè)備運(yùn)行情況，比如，是否有異味，連接點(diǎn)是否出現(xiàn)過(guò)熱氧化變色現(xiàn)象。隨后，檢修人員要在分析傳統(tǒng)診斷方法、手段過(guò)程中深化認(rèn)識(shí)接地故障定位EDS系統(tǒng)、便攜式絕緣故障評(píng)估儀，在采用線(xiàn)上、線(xiàn)下結(jié)合的新方法過(guò)程中改進(jìn)主電路接地故障診斷質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，檢修人員要在把握新方法基礎(chǔ)上優(yōu)化接地故障診斷各個(gè)環(huán)節(jié)，明確接地故障診斷的要求、流程、關(guān)鍵點(diǎn)等。檢修人員要在具體問(wèn)題具體分析基礎(chǔ)上優(yōu)化利用接地故障定位EDS系統(tǒng)，在線(xiàn)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的主電路，隨時(shí)準(zhǔn)確把握牽引發(fā)電機(jī)等絕緣阻值的動(dòng)態(tài)變化，在絕緣監(jiān)視儀、故障測(cè)試儀、電流互感器等相互通信基礎(chǔ)上定位內(nèi)燃機(jī)車(chē)運(yùn)行中主電路的各分支電路接地故障發(fā)生的位置，實(shí)時(shí)控制的同時(shí)準(zhǔn)確顯示電路發(fā)生接地故障的具體位置。在此過(guò)程中，檢修人員可以在靈活應(yīng)用接地故障定位EDS系統(tǒng)基礎(chǔ)上借力便攜式絕緣故障評(píng)估儀優(yōu)勢(shì)作用，通過(guò)微處理器高效控制電路接地故障診斷的各個(gè)環(huán)節(jié)，和接地故障定位EDS系統(tǒng)中的電流互感器、故障測(cè)試儀等相互作用，全面、系統(tǒng)、精準(zhǔn)評(píng)估接地故障定位中測(cè)試到的電流信號(hào)，準(zhǔn)確把握內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路發(fā)生接地故障以后電流數(shù)值大小，在和對(duì)應(yīng)的響應(yīng)值比較、分析基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解發(fā)生的接地故障，精準(zhǔn)診斷的同時(shí)避免引發(fā)短路、斷路等其他故障問(wèn)題，在動(dòng)態(tài)以及靜態(tài)診斷有機(jī)結(jié)合過(guò)程中深入探究?jī)?nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障發(fā)生的位置、原因、頻率等，在準(zhǔn)確定位故障位置的基礎(chǔ)上合理劃分接地故障等級(jí)，為科學(xué)處理主電路發(fā)生的接地故障提供重要的保障。

結(jié) 語(yǔ)

本文所研制的內(nèi)燃機(jī)車(chē)主電路接地故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)樣品在石家莊機(jī)務(wù)段進(jìn)行了裝車(chē)試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中人為的制造了接地點(diǎn)，系統(tǒng)均能可靠的檢測(cè)診斷報(bào)警，并且到目前為止一直在石德線(xiàn)上安全運(yùn)行，無(wú)論是測(cè)試性能還是抗干擾能力都取得了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。通過(guò)裝車(chē)試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，也采集回來(lái)了大量的數(shù)據(jù)，針對(duì)這些情況將做進(jìn)一步的研究，完善系統(tǒng)的相關(guān)功能。從我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，這種智能接地故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)具有極大的推廣價(jià)值。