JJC型鐵路接觸網(wǎng)檢修列交流配電柜故障處理及改進(jìn)

王榮新

(中國(guó)鐵路昆明局集團(tuán)有限公司玉溪供電段，昆明 650100)

0 引 言

JJC型鐵路接觸網(wǎng)檢修列(簡(jiǎn)稱JJC)是推進(jìn)接觸網(wǎng)修程修制改革和接觸網(wǎng)檢修裝備現(xiàn)代化背景下研發(fā)的新型鐵路接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)，主要用于鐵路高空接觸網(wǎng)設(shè)備大規(guī)模、集中生產(chǎn)，能為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供運(yùn)輸、工作平臺(tái)、料具存儲(chǔ)、配件加工、食宿、現(xiàn)場(chǎng)辦公等生產(chǎn)、生活條件。JJC的主要結(jié)構(gòu)和配置，全路已實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)型，由12輛不同用途的單車(chē)按固定順序編組成車(chē)列，依次為1號(hào)牽引車(chē)、2號(hào)材料車(chē)、3號(hào)材料加工及安全用具車(chē)、4號(hào)工具車(chē)、5號(hào)炊事車(chē)、6號(hào)餐車(chē)、7號(hào)會(huì)議車(chē)、8號(hào)至10號(hào)宿營(yíng)車(chē)、11號(hào)辦公車(chē)、12號(hào)牽引車(chē)，頭、尾的1號(hào)車(chē)、12號(hào)車(chē)自帶動(dòng)力實(shí)現(xiàn)雙向牽引，中間的2號(hào)至11號(hào)車(chē)不帶動(dòng)力。每輛不帶動(dòng)力車(chē)輛頂部都有獨(dú)立的能進(jìn)行升降動(dòng)作的作業(yè)平臺(tái)，全部作業(yè)平臺(tái)起升后在車(chē)輛頂部組合成一個(gè)長(zhǎng)175 m、寬1.75 m的整體貫通式作業(yè)平臺(tái)，為鐵路供電專(zhuān)業(yè)人員開(kāi)展處于高空的鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備檢修工作提供工作平臺(tái)。工作平臺(tái)的液壓系統(tǒng)油泵電機(jī)，配件加工工裝、機(jī)具，生活電器，辦公設(shè)備和設(shè)施，為交流三相380 V或單相220 V設(shè)備，這些交流設(shè)備由交流系統(tǒng)供電[1]。

1 交流系統(tǒng)概況

JJC交流系統(tǒng)為符合民用標(biāo)準(zhǔn)的三相四線制380 V/220 V交流系統(tǒng)，由電源、配電柜、用電設(shè)備3部分及各部分間電纜組成。按JJC應(yīng)用場(chǎng)合、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、停留地點(diǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)有P220-3機(jī)組、P110-3機(jī)組、接觸網(wǎng)供電、外接供電四路電源。P220-3機(jī)組、P110-3機(jī)組均為柴油機(jī)組，安裝在1號(hào)車(chē)內(nèi)，分別提供200 kVA、100 kVA電源；接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)安裝在12號(hào)車(chē)內(nèi)，由12號(hào)車(chē)車(chē)頂受電弓從接觸網(wǎng)接收25 kV的單相電壓，經(jīng)降壓、整流、逆變、濾波、△/Y0轉(zhuǎn)換成三相四線制，提供200 kVA電源；1號(hào)車(chē)車(chē)體左側(cè)、右側(cè)各有1個(gè)200 A插座(同一時(shí)間只能使用其中1個(gè))，隨車(chē)配置有與插座配套的專(zhuān)用電纜，使用此電纜分別連接車(chē)體上任一插座和地面電源，就能實(shí)現(xiàn)向地面電源取電。

按JJC實(shí)際使用情況，有5種電源供電方式。第1種用于作業(yè)結(jié)束在專(zhuān)用線停留，地面無(wú)取電條件，使用生活、辦公設(shè)施，用電設(shè)備功率P≤72 kW，使用P110-3機(jī)組；第2種用于專(zhuān)用線庫(kù)內(nèi)作業(yè)前整備，僅使用作業(yè)平臺(tái)，72 kW145 kW，使用P220-3機(jī)組P110-3機(jī)組并聯(lián)供電；第4種用于作業(yè)結(jié)束電氣化鐵路上停留，使用生活、辦公設(shè)施，P≤145 kW，使用接觸網(wǎng)供電；第5種用于作業(yè)結(jié)束在專(zhuān)用線停留，地面有取電條件，使用生活、辦公設(shè)施，P≤72 kW，使用外接電源。

2 交流配電柜原理

JJC交流配電柜為P110/P220型配電柜，安裝在1號(hào)車(chē)內(nèi)，作用是對(duì)四路電源按需要進(jìn)行選擇，并實(shí)現(xiàn)1號(hào)車(chē)的三路電源與12號(hào)車(chē)的接觸網(wǎng)電源互鎖，以及1號(hào)車(chē)的地面電源取電檢測(cè)等保護(hù)功能。交流配電柜電路主要包括三路電源主供電電路(接觸網(wǎng)供電在12車(chē)上)和控制電路兩部分，如圖1所示，通過(guò)位置開(kāi)關(guān)選擇P110-3機(jī)組、P220-3機(jī)組、P220-3機(jī)組與P110-3機(jī)組并聯(lián)供電、接觸網(wǎng)、外接5種供電方式之一進(jìn)行供電[2]，工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下。

圖1 JJC鐵路接觸網(wǎng)檢修列 P110/P220交流配電柜原理圖

2.1 P110-3、P220-3單機(jī)組供電

以P110-3機(jī)組為例，啟動(dòng)P110-3機(jī)組，斷路器QF2閉合，U21、V21、W21合閘輸出；選擇位置開(kāi)關(guān)在“P110-3機(jī)組”位置，位置開(kāi)關(guān)(7、8)觸點(diǎn)接通。

1)接觸網(wǎng)電源未使用，U31無(wú)電，位置開(kāi)關(guān)(3、4)觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸網(wǎng)電源控制電路U31、V31經(jīng)KM1常閉觸點(diǎn)、KM2常閉觸點(diǎn)、KM3常閉觸點(diǎn)、KM4線圈不能構(gòu)成回路，KM4輔助常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)；U31、KM4輔助常開(kāi)觸點(diǎn)、KM5線圈、N不能構(gòu)成回路，KM5(10、2)常閉觸點(diǎn)接通。

2)U11無(wú)電，U11、KM6、N不能構(gòu)成回路，KM6(9、5)觸點(diǎn)斷開(kāi)。

3)U11、KM6(9、5)觸點(diǎn)、KM7(5、9)觸點(diǎn)、KM1(21X、22X)觸點(diǎn)、KM2(21X、22X)觸點(diǎn)、KM8線圈、N不能構(gòu)成回路，KM8(1、9)常閉觸點(diǎn)、KM8(3、11)常閉觸點(diǎn)均接通。

P110-3機(jī)組控制電路U21、V21通過(guò)KM5的(10、2)常閉觸點(diǎn)、KM8的(1、9)常閉觸點(diǎn)、位置開(kāi)關(guān)(7、8)觸點(diǎn)、KM2線圈、KM8的(3、11)常閉觸點(diǎn)構(gòu)成回路，KM2主觸點(diǎn)閉合，U21、V21、W21接通主電路U41、V41、W41進(jìn)行供電。P220-3機(jī)組供電與此類(lèi)似。

2.2 P110-3、P220-3雙機(jī)組并聯(lián)供電

閉合斷路器QF1、QF2，選擇位置開(kāi)關(guān)在“并聯(lián)供電”位置，位置開(kāi)關(guān)(5、6)、(7、8)、(9、10)、(11、12)四組觸點(diǎn)接通，先啟動(dòng)P220-3機(jī)組合閘輸出，再啟動(dòng)P110-3機(jī)組，兩機(jī)組自動(dòng)同步，同步成功后P110-3機(jī)組合閘輸出，具體工作過(guò)程分4個(gè)階段：

1)啟動(dòng)P220-3機(jī)組后，U11、V11、W11合閘輸出；如2.1節(jié)所述，P220-3機(jī)組控制電路U11、V11通過(guò)KM5的(11、3)常閉觸點(diǎn)、KM8的(2、10)常閉觸點(diǎn)、位置開(kāi)關(guān)(5、6)觸點(diǎn)、KM1線圈、KM8的(12、4)常閉觸點(diǎn)構(gòu)成回路，接通KM1線圈，U11、V11、W11接通主電路U41、V41、W41進(jìn)行供電。

2)KM1線圈通電后KM1的(21X、22X)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，聯(lián)鎖控制電路U11與 KM8線圈斷開(kāi)，KM8的(1、9)常閉觸點(diǎn)、(3、11)常閉觸點(diǎn)接通。

3)P110-3機(jī)組啟動(dòng)后，檢測(cè)、調(diào)整機(jī)組電壓、頻率、相位與P220-3機(jī)組一致后，U21、V21、W21合閘輸出，如2.1節(jié)所述，P110-3機(jī)組控制電路U21、V21通過(guò)KM5的(10、2)常閉觸點(diǎn)、KM8的(1、9)常閉觸點(diǎn)、位置開(kāi)關(guān)(7、8)觸點(diǎn)、KM2線圈、KM8的(3、11)常閉觸點(diǎn)構(gòu)成回路，接通KM2線圈，U21、V21、W21接通主電路U41、V41、W41進(jìn)行供電。

4)P220-3機(jī)組、P110-3機(jī)組同步后，位置開(kāi)關(guān)(9、10)觸點(diǎn)、(11、12)觸點(diǎn)接通，兩機(jī)組控制電路的KM1線圈、KM2線圈實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，兩機(jī)組穩(wěn)定地進(jìn)行同步供電。

2.3 接觸網(wǎng)供電

位置開(kāi)關(guān)在“接觸網(wǎng)供電”位置(3、4)觸點(diǎn)接通，只有P220-3機(jī)組、P110-3機(jī)組、外接三路均不供電的情況下，交流接觸器KM1、KM2、KM3線圈不通電，接觸網(wǎng)供電控制電路U31、V31通過(guò)KM1、KM2、KM3的常閉觸點(diǎn)接通KM4線圈，接觸網(wǎng)U31、V31、W31接通主電路U41、V41、W41進(jìn)行供電。

2.4 外接供電

選擇位置開(kāi)關(guān)在“外接供電”位置(1、2)觸點(diǎn)接通：在接觸網(wǎng)不供電U31不接通KM5繼電器，以及經(jīng)檢測(cè)外接電源U51、V51、W51相序符合2個(gè)條件滿足的情況下，外接供電控制電路U31、V31通過(guò)KM5常閉觸點(diǎn)、相序保護(hù)器JTD1的(8、5)觸點(diǎn)接通KM3線圈，U51、V51、W51接通主電路U41、V41、W41進(jìn)行供電。

2.5 互鎖保護(hù)

一方面通過(guò)工作位置開(kāi)關(guān)任一時(shí)刻只能選擇1種供電方式，實(shí)現(xiàn)5種供電方式間的互鎖；另一方面如2.3節(jié)所述，P220-3機(jī)組、P110-3機(jī)組、外接三路供電(三路供電均在1車(chē))與接觸網(wǎng)供電(接觸網(wǎng)供電在12車(chē))互鎖，這樣即使錯(cuò)誤操作同時(shí)接通1車(chē)、12車(chē)供電，也能實(shí)現(xiàn)只能有1車(chē)或12車(chē)1個(gè)車(chē)供電。

2.6 相序保護(hù)

外接供電時(shí)相序保護(hù)器JTD1對(duì)外接電源U51、V51、W51相序進(jìn)行檢測(cè)，如相序與主電路不一致，相序保護(hù)器JTD1的觸點(diǎn)(8、5)不接通，如2.4節(jié)所述，外接U51、V51、W51電源不能接通主電路U41、V41、W41進(jìn)行供電。

3 故障情況

JJC庫(kù)內(nèi)整備檢查作業(yè)平臺(tái)，P110-3、P220-3雙機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)，操作作業(yè)平臺(tái)不能動(dòng)作。現(xiàn)場(chǎng)目視檢查發(fā)現(xiàn)：1)配電柜內(nèi)接觸器KM1、KM2接入主電路的主觸點(diǎn)均未閉合；2)P110-3機(jī)組不能合閘；3)P220-3機(jī)組能合閘。

隨后排查發(fā)現(xiàn)配電柜下方端子排左側(cè)最外方的控制繼電器KM6觸點(diǎn)燒蝕、常開(kāi)觸點(diǎn)(9、5)粘連。結(jié)合電路工作過(guò)程，故障原因?yàn)椋?/p>

1)KM6觸點(diǎn)燒蝕，造成常開(kāi)觸點(diǎn)(9、5)粘連,形成通路。

2)P220-3機(jī)組起機(jī)后合閘，U11、V11、W11帶電。

3)P110-3機(jī)組起機(jī)后合閘，U21、KM7、N回路接通，KM7的(5、9)觸點(diǎn)接通。

4)聯(lián)鎖控制電路U11、N通過(guò)KM6的(9、5)觸點(diǎn)、KM7的(5、9)觸點(diǎn)、KM1的輔助常閉觸點(diǎn)(21X、22X)、KM2的輔助常閉觸點(diǎn)(21X、22X)、控制繼電器KM8線圈形成通路，KM8線圈通電，KM8的(2、10)常閉觸點(diǎn)、(12、4)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

5)如2.1節(jié)所述，P220-3機(jī)組控制電路U11、V11通過(guò)KM5的(11、3)常閉觸點(diǎn)、KM8的(2、10)常閉觸點(diǎn)、位置開(kāi)關(guān)的(5、6)觸點(diǎn)、KM1線圈、KM8的(12、4)常閉觸點(diǎn)不能構(gòu)成回路，KM1主觸點(diǎn)不能接通，U11、V11、W11不能供電。

6)因選擇位置開(kāi)關(guān)在“并聯(lián)供電”位置，P110-3機(jī)組檢測(cè)不到P220-3機(jī)組電壓、頻率、相位，由“合閘”退出到“分閘”狀態(tài)，U21、V21、W21不能輸出。

7)如2.1節(jié)所述，P110-3機(jī)組控制電路U21、V21通過(guò) KM5的(10、2)常閉觸點(diǎn)、KM8的(1、9)常閉觸點(diǎn)、位置開(kāi)關(guān)的(7、8)觸點(diǎn)、KM2線圈、KM8的(3、11)常閉觸點(diǎn)不能構(gòu)成回路，KM2主觸點(diǎn)不能接通。

在故障排查中還發(fā)現(xiàn)廠家出廠時(shí)KM8繼電器座上3號(hào)端子上同時(shí)連接了V21、X23。按故障原因，重新更換KM6繼電器，并將V21、X23分別連接到KM8繼電器座的11號(hào)端子、3號(hào)端子上，故障排除。

4 處理方法

JJC開(kāi)展接觸網(wǎng)檢修作業(yè)過(guò)程中，交流配電柜控制電路的繼電器故障時(shí)有發(fā)生，造成現(xiàn)場(chǎng)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)不能繼續(xù)開(kāi)展，甚至?xí)蚱鹕淖鳂I(yè)平臺(tái)不能及時(shí)復(fù)位造成作業(yè)時(shí)間延時(shí)，影響鐵路運(yùn)輸?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中發(fā)生交流系統(tǒng)供電故障作業(yè)平臺(tái)不能使用，先要斷開(kāi)車(chē)列上的全部交流負(fù)載，觀察配電柜門(mén)上電壓、電流、頻率儀表數(shù)據(jù)和P110-3、P220-3這2個(gè)機(jī)組控制器顯示屏信息，如機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)顯示“運(yùn)行中”、儀表顯示數(shù)據(jù)為0，故障范圍可確定在交流配電柜。處理方法是將P110-3、P220-3雙機(jī)組“并聯(lián)供電”方式調(diào)整為“P220-3機(jī)組”供電方式，以維持現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。參照以下3個(gè)步驟和方法進(jìn)行處理：

4.1 調(diào)整供電方式操作

JJC接觸網(wǎng)檢修作業(yè)，一般按P110-3、P220-3雙機(jī)組“并聯(lián)供電”方式對(duì)作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行供電。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，JJC使用作業(yè)平臺(tái)時(shí)所需功率約100 kW左右，P110-3、P220-3雙機(jī)組供電、P220-3單機(jī)組供電任一方式均可滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需要。調(diào)整“并聯(lián)供電”方式為“P220-3機(jī)組”供電方式的操作順序是先進(jìn)行兩機(jī)組停機(jī)，再依次起動(dòng)P220-3機(jī)組、合/分閘、設(shè)置位置開(kāi)關(guān)在“P220-3機(jī)組”位置、接通負(fù)載。

4.2 互換控制繼電器

進(jìn)行上步處置后，如故障仍然不能排除，繼續(xù)進(jìn)行本步驟。配電柜的控制電路有KM5、KM6、KM7、KM8這4個(gè)相同的繼電器，按圖1，與“P220-3機(jī)組”供電方式有關(guān)的繼電器有KM5、KM8?？梢詫M5、KM8拆下，將KM6、KM7任一個(gè)與KM5、KM8進(jìn)行互換，互換后再按4.1節(jié)所述進(jìn)行操作。

4.3 加裝控制線

進(jìn)行上步處置后，如故障仍然不能排除，繼續(xù)進(jìn)行本步驟。P220-3機(jī)組主電路接觸器KM1型號(hào)ABB AF400-30，線圈電壓為250～600 V。按照線圈電壓參數(shù)，如果為KM1的A1、A2端子提供AC 220 V，就能代替P220-3機(jī)組的控制電路：U11→KM5常閉觸點(diǎn)→KM8常閉觸點(diǎn)→位置開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)→KM1線圈→KM8的常閉觸點(diǎn)→V11，使KM1主觸點(diǎn)閉合供電。先拆除KM1的A1端子X(jué)11號(hào)線、A2端子X(jué)20號(hào)線，再使用2根2.5 mm2或4 mm2單芯鋁芯或銅芯硬導(dǎo)線，分別連接A1、A2端子至相線銅排和N線銅排，比如一根連接A相線銅排(或B、C任一相線)和A1，另一根連接N相銅排和A2，連接后再按4.1節(jié)所述進(jìn)行操作。比如，一次作業(yè)中KM5繼電器故障，因A2端子X(jué)20與V11相線連接，拆卸A1端子的X11號(hào)線，在A1端子與N線銅排間加裝控制線藍(lán)色線如圖2所示，A1、A2端子間為相電壓AC 220 V，KM1線圈通電后，KM1主觸點(diǎn)接通了U11、V11、W11與U41、V41、W41主電路進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)了作用平臺(tái)的臨時(shí)使用。

圖2 KM1線圈加裝控制線

5 改進(jìn)方案

從JJC使用情況看，交流系統(tǒng)中電源系統(tǒng)質(zhì)量比較穩(wěn)定，繼電器故障時(shí)有發(fā)生，特別是KM6、KM7相對(duì)KM5、KM8工作時(shí)間長(zhǎng)，故障率相對(duì)更高，實(shí)際檢查發(fā)現(xiàn)，故障的繼電器多數(shù)為觸點(diǎn)粘連。因此，采取適當(dāng)加大觸點(diǎn)容量和帶測(cè)試按鈕結(jié)構(gòu)的繼電器2項(xiàng)措施，既能加大觸點(diǎn)過(guò)流能力，又能在觸點(diǎn)粘連、繼電器線圈電路故障時(shí)使用測(cè)試按鈕手動(dòng)操作觸點(diǎn)，及時(shí)處置故障。

1)原廠繼電器。車(chē)輛出廠時(shí)使用的4個(gè)繼電器均為OMRON My4n-J 型，為AC 220 V繼電器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要參數(shù)為：四開(kāi)四閉觸點(diǎn)、觸點(diǎn)容量(3 A、AC 250 V)/(5 A、AC 240 V)、配套繼電器座為優(yōu)化型端子排列、繼電器帶指示燈、繼電器無(wú)測(cè)試按鈕[3]。

2)替換繼電器。選擇與原繼電器座相匹配的Schneider RXM4AB2P7型繼電器，代替原OMRON My4n-J 型繼電器。Schneider RXM4AB2P7型繼電器為AC 220 V繼電器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要參數(shù)為：四開(kāi)四閉觸點(diǎn)、觸點(diǎn)容量(6 A、AC 250 V)、配套繼電器座為優(yōu)化型端子排列、繼電器帶指示燈、繼電器帶測(cè)試按鈕[4]。2種繼電器如圖3所示。

圖3 Schneider RXM4AB2P7型(左)、OMRON My4n-J(右)繼電器

3)替換后繼電器使用。拆下原OMRON My4n-J型繼電器，將Schneider RXM4AB2P7型繼電器按原繼電器方向插入原繼電器座即可。更換為Schneider RXM4AB2P7繼電器后，發(fā)生故障時(shí)把Schneider RXM4AB2P7繼電器上的測(cè)試按鈕拔片向上拔起，就能手動(dòng)操作觸點(diǎn)，將觸點(diǎn)狀態(tài)調(diào)整到未故障時(shí)的正常工作狀態(tài)，方便、快速地解決繼電器故障問(wèn)題。

6 結(jié) 語(yǔ)

全路各鐵路局集團(tuán)公司的供電設(shè)備維護(hù)單位均配置了JJC，全路保有量已達(dá)到75列。提出的處置方法和改進(jìn)方案，實(shí)際實(shí)施取得了一定的效果，可參照?qǐng)?zhí)行。但在實(shí)施時(shí)，要執(zhí)行好以下防觸電安全措施：

1)車(chē)輛作業(yè)中短距離運(yùn)行，在機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，檢查交流配電柜時(shí)不得拆除檔板，只能通過(guò)擋板觀察各繼電器紅色指示燈是否點(diǎn)亮，判斷各繼電器狀態(tài)；

2)需要拆除檔板檢查、處理配電柜內(nèi)各部件故障時(shí)，必須將機(jī)組停機(jī)，斷開(kāi)配電柜內(nèi)的3個(gè)斷路器；

3)故障處理結(jié)束后，需要恢復(fù)隔板，將配電柜柜門(mén)鎖閉，防止無(wú)關(guān)人員打開(kāi)柜門(mén)。