某型動(dòng)車組真空斷路器控制原理及故障分析

鄭平貴 熊玲利 胡智鴻

摘要：詳細(xì)介紹某型動(dòng)車組真空斷路器的工作和控制原理，并對(duì)車輛運(yùn)行中出現(xiàn)的真空斷路器斷開的故障進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組;真空斷路器;控制原理;故障分析

引言：本文就該動(dòng)車組真空斷路器（以下簡(jiǎn)稱“主斷”）的結(jié)構(gòu)、控制原理進(jìn)行介紹，并對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的分主斷的故障進(jìn)行分析。

主斷是否能正常閉合是車輛調(diào)試的難點(diǎn)，有硬件和軟件原因;而硬件包括了外圍控制線路是否正確，軟件包括了各條件是否滿足、邏輯是否正確、網(wǎng)絡(luò)是否給出主斷閉合的使能信號(hào)。

一、真空斷路器工作原理及結(jié)構(gòu)

某型動(dòng)車組項(xiàng)目采用25 kV， 50Hz供電系統(tǒng)，整列車有2個(gè)真空斷路器，由硬件控制和軟件控制組成。真空斷路器在列車中主要用于供電網(wǎng)與車輛主變壓器間的接通和斷開，同時(shí)兼顧車輛過載和短路保護(hù)。由于采用了真空滅弧方式，大大延長(zhǎng)了斷路器的使用壽命;采用啟動(dòng)電磁閥打開氣路氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)合閘，保持線圈得電產(chǎn)生電磁力保持合閘狀態(tài)，脫扣彈簧在保持線圈失電時(shí)快速脫扣分閘的科學(xué)分合閘邏輯秩序，保證了車輛可靠運(yùn)行。

內(nèi)部動(dòng)作原理： 是通過壓縮空氣來驅(qū)動(dòng)真空包動(dòng)靜觸頭的分合來實(shí)現(xiàn)機(jī)車主電路的通斷。控制這一過程的主要為合閘裝置和分閘裝置，合閘裝置帶有空氣管路，在動(dòng)觸頭快速合閘過程中提供必需的壓縮空氣。包括裝在儲(chǔ)風(fēng)缸邊上用以調(diào)整提供壓縮空氣的調(diào)壓閥，用于監(jiān)控儲(chǔ)風(fēng)缸最小合閘壓力的壓力開關(guān)，用于控制斷路器氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)氣流通斷的電磁閥。驅(qū)動(dòng)氣缸最終把壓縮空氣轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，通過調(diào)壓閥調(diào)定的氣流量來保證合適的合閘速度，驅(qū)動(dòng)的速度取決于氣流量。而保持線圈用于保證斷路器完成合閘后保持在合閘狀態(tài)，當(dāng)保持線圈失電時(shí)，其失去電磁力，斷路器在彈簧脫扣機(jī)構(gòu)的作用下分閘。

二：真空斷路器的常見故障及處理措施

在列車監(jiān)控屏反饋主斷故障信息后，先判斷其是否為列車外圍電路引起的條件不滿足導(dǎo)致主斷合閘或分閘異常，再檢查列車風(fēng)壓及控制電壓是否正常，在確認(rèn)風(fēng)壓與電壓正常后，對(duì)主斷輔助聯(lián)鎖行程開關(guān)信號(hào)反饋情況進(jìn)行確認(rèn)。一般情況分內(nèi)部故障和外部故障，下面分兩種情況進(jìn)行分析。

導(dǎo)致主斷合不上的內(nèi)部原因：

1）110 V 控制單元壞，無法保持在合閘或者合閘異常。導(dǎo)致控制單元對(duì)電磁閥輸出電壓異常。在進(jìn)行主斷試驗(yàn)時(shí)，萬用表測(cè)量主斷內(nèi)部電磁閥插頭輸入電壓是否異常，如異常進(jìn)行更換即可。

2）電磁閥損壞導(dǎo)致壓縮空氣不能推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，用萬用表測(cè)量電磁閥阻值是否正常，機(jī)械是否正常動(dòng)作。如異常進(jìn)行更換電磁閥即可。

3）壓力開關(guān)損壞。壓力開關(guān)為重要風(fēng)壓檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到壓力開關(guān)的額定風(fēng)壓（280～290 kPa）時(shí)，主斷控制電路才會(huì)接通，主斷才能得電動(dòng)作，首先要檢查是否有風(fēng)壓，即慢慢擰開調(diào)壓閥，檢查是否有氣流，若無氣流，則列車風(fēng)壓異?；蛘吖苈樊惓！＿@時(shí)可以短接壓力開關(guān)插頭內(nèi)部的1、3 點(diǎn)，再進(jìn)行主斷動(dòng)作試驗(yàn)，如動(dòng)作恢復(fù)，說明是壓力開關(guān)問題，須更換一個(gè)已調(diào)節(jié)好的壓力開關(guān)。壓力開關(guān)的工作范圍必須在工作狀態(tài)下才能調(diào)節(jié)。

導(dǎo)致主斷合不上的外部原因：

1網(wǎng)絡(luò)模式下：

動(dòng)車組的主斷電氣控制回路由硬件電路和軟件控制組成。硬件電路由主斷合允許回路、合主斷控制回路組成;軟件控制由 （數(shù)字量輸入輸出模塊）、列車網(wǎng)關(guān)、牽引控制單元等組成。

在每個(gè)司機(jī)室操縱臺(tái)有1個(gè)主斷分合扳鍵開關(guān)，如果所有合主斷的條件滿足了，在主控端司機(jī)室，受電弓升起（網(wǎng)壓正常前提），司機(jī)可以通過主斷扳鍵開關(guān)閉合主斷，給網(wǎng)絡(luò)模塊一個(gè)主斷合的高電平.

網(wǎng)絡(luò)模式下，合主斷信號(hào)是否到網(wǎng)絡(luò)，主斷使能繼電器是否吸合，主斷控制繼電器是否吸合，是主斷合的必要回路和條件。分主斷操作可以通過按司機(jī)室主斷扳鍵開關(guān)來分?jǐn)?，給網(wǎng)絡(luò)模塊主斷分的高電平。網(wǎng)絡(luò)模塊接受到主斷分指令或者合主斷條件不滿足時(shí)，主斷也會(huì)斷開。

2分析軟件控制邏輯

某動(dòng)車組的主斷控制是基于TCMS控制系統(tǒng)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)的，主斷閉合與斷開的控制邏輯條件大部分在軟件中體現(xiàn)，外圍電路主要用來反饋信號(hào)和輸出指令。

在主斷能合上之前，以下條件必須完全滿足：見圖6

1受電弓/HVB的MCB（=21-F101）是合上的;

2空氣壓力足夠（壓力開關(guān)=28-A02）;

3在控制車和重聯(lián)車沒有任何緊急停車按鈕是激活的;

4沒有降弓命令;

5壓力釋放閥沒有動(dòng)作;

6 2個(gè)受電弓隔離閥在“投入”的位置;

7司機(jī)沒有給出“斷HVB”命令;

8沒有過分相請(qǐng)求;

9網(wǎng)壓在17.5 kV～31 kV范圍內(nèi);

10原邊電流保護(hù)沒有動(dòng)作

11油溫在正常的范圍內(nèi)

12沒有分HVB故障;

13沒有合HVB故障;

14沒有油位“警報(bào)”信號(hào);

15HVB自檢已經(jīng)完成并且沒有故障;

16部件自檢已經(jīng)完成;

17沒有合HVB禁止;

18主手柄在“0”位（過分相過程除外）;

19應(yīng)急供電模式選擇（=34-S101）開關(guān)在“正常操作”位置;

20整列車的高壓接地開關(guān)處于工作位;

21主斷斷開后延時(shí)6秒;

在動(dòng)車組的司機(jī)室監(jiān)控屏上有主斷閉合條件是否滿足的界面，條件滿足時(shí)將顯示綠色，不滿足時(shí)顯示紅色。根據(jù)界面的反饋來判斷是否可以合主斷。

三 總結(jié)

在車輛調(diào)試過程中，對(duì)于主斷的故障，首先通過司機(jī)室HMI界面判斷合主斷的條件是否滿足，然后通過原理圖分析找到主斷使能繼電器是否得電、主斷控制住繼電器是否得電，進(jìn)一步分析有哪些條件會(huì)導(dǎo)致合不上主斷。外圍控制電路的故障因素有很多，有主斷控制線路本身故障引起，這里包括了控制線路錯(cuò)接或虛接、電氣設(shè)備故障、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障等;有軟件控制邏輯中車輛狀態(tài)反饋信號(hào)及輸出信號(hào)不正常引起的，可以通過主斷合允許條件界面及IO信號(hào)界面來分析和排除。

對(duì)于真空斷路器本身故障，首先確認(rèn)：

a）測(cè)量真空斷路器的保持線圈阻值是否正常

b）檢查真空斷路器的電磁閥是否工作正常

c）檢查真空斷路器的管路塞門是否正常

d）檢查真空斷路器的反饋信號(hào)是否正常

故障排除后，先進(jìn)行模擬網(wǎng)壓的低壓測(cè)試，真空斷路器能正常閉合;再進(jìn)行高壓測(cè)試。

結(jié)束語

主斷合不上和跳主斷是列車靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試及運(yùn)營(yíng)中時(shí)有發(fā)生的故障，故障的原因很多。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，首先通過車輛顯示屏HMI確認(rèn)故障信息，確認(rèn)車輛當(dāng)時(shí)狀態(tài)。根據(jù)原理圖排除硬線問題，找準(zhǔn)方向，對(duì)癥下藥，必定會(huì)節(jié)省許多寶貴的時(shí)間。

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