淺談HXD3C型機(jī)車CI接地故障的對(duì)策

張衛(wèi)偉 武彥國(guó)

摘要：針對(duì)HXD3C型電力機(jī)車CI接地故障頻繁出現(xiàn)，從故障檢修，原因分析，提出預(yù)防性的方法；應(yīng)用于機(jī)車檢修。

關(guān)鍵詞：HXD3C型機(jī)車；主變流裝置；CI接地；連接器燒損；對(duì)策

一、概述

目前，武昌南機(jī)務(wù)段有75臺(tái)HXD3C型機(jī)車固定支配使用，主要擔(dān)當(dāng) 漢口-天津、上海；武昌-萬(wàn)州、杭州、廈門、福州等長(zhǎng)交路旅客列車牽引任務(wù)。自2010年11月10日HXD3C型機(jī)車投入運(yùn)用后，就不斷暴露出機(jī)車主接地故障，特別是CI6接地故障頻繁。例如：武南機(jī)務(wù)段2013年1月份HXD3C-162、151、019機(jī)車共出現(xiàn)4起CI6接地故障，其中HXD3C-162機(jī)車連續(xù)出現(xiàn)2次CI6接地故障。

2013年CI接地故障統(tǒng)計(jì)：

在列車運(yùn)行中突發(fā)主接地，雖然機(jī)車TCMS微機(jī)有自我診斷和自動(dòng)切除相應(yīng)的CI回路的功能，每切除1臺(tái)電機(jī)，機(jī)車減少相應(yīng)輪軸功率，機(jī)車功率下降1/6。機(jī)車功率不足導(dǎo)致列車速度不能達(dá)線運(yùn)行，干擾列車正點(diǎn)運(yùn)行；我段HXD3C型機(jī)車擔(dān)當(dāng)宜萬(wàn)線牽引任務(wù)時(shí)，遇天氣惡劣及大坡道，CI回路接地并跳主斷保護(hù)，易造成坡停，機(jī)車啟動(dòng)牽引力剩余5/6后，保證不了列車的安全運(yùn)行。頻繁的主接地，讓檢修車間處理起來(lái)也是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。嚴(yán)重干擾了正常的運(yùn)輸秩序。

二、CI接地故障原因分析

（一）HXD3C型機(jī)車簡(jiǎn)介。HXD3C型是在HXD3型和HXD3B型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上研制的交流傳統(tǒng)六軸7200kW干線貨運(yùn)電力機(jī)車。電傳動(dòng)系統(tǒng)為交直交傳動(dòng)，采用IGBT水冷變流機(jī)組，1250kW 大轉(zhuǎn)矩異步牽引電動(dòng)機(jī)，具有起動(dòng)（持續(xù)）牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、功率因數(shù)高等特點(diǎn)。該機(jī)車通過(guò)更換增加供電繞組的主變壓器，增加機(jī)車列供柜、供電插座、客貨轉(zhuǎn)換開關(guān)、雙管供風(fēng)裝置等，使機(jī)車具有牽引旅客列車的功能。

（二）主變流器電路和其接地保護(hù)回路簡(jiǎn)介。機(jī)車主電路采用兩組主變流器 UM1、UM2，分別由主變壓器的牽引繞組（a1-x1）～（a6-x6）供電，主變流器再分別給牽引電動(dòng)機(jī) M1、M2、M3 和 M4、M5、M6 供電。UM1 內(nèi)部可以看成由 3 個(gè)獨(dú)立的“整流—中間電路—逆變”環(huán)節(jié)（稱為牽引變流器）CI構(gòu)成。每組牽引變流器分別有2個(gè)接觸器、1個(gè)輸入電流互感器、1個(gè)充電電阻、1個(gè)四象限整流器、中間電路、1個(gè)PWM 逆變器、2個(gè)輸出電流互感器等組成。機(jī)車6組牽引變流器的主電路和控制電路相對(duì)獨(dú)立，分別為6個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)提供交流變頻電源。當(dāng)其中一組或幾組發(fā)生故障時(shí)，可通過(guò)TCMS微機(jī)顯示屏，利用觸摸開關(guān)將故障的牽引變流器切除，剩余單元仍可繼續(xù)工作， 實(shí)現(xiàn)整車的冗余控制。

（1）主回路電路圖

主接地保護(hù)電路：主牽引回路正常時(shí)，由于只有 1 點(diǎn)接地，接地保護(hù)電路中流過(guò)的電流為零，接地信號(hào)檢測(cè)傳感器無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)主電路某一點(diǎn)接地時(shí)則形成回路，接地檢測(cè)回路有故障電流流過(guò)，傳感器輸出電流信號(hào)，使保護(hù)裝置動(dòng)作，其動(dòng)作保護(hù)值為 10A。保護(hù)發(fā)生時(shí)，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開，同時(shí)向微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷信號(hào)。此時(shí)司機(jī)可將故障支路的變流器切除，機(jī)車還剩 5/6 的牽引動(dòng)力，繼續(xù)維持機(jī)車運(yùn)行，回段后再作處理。若確認(rèn)只有一點(diǎn)接地，也可將控制電器柜上對(duì)應(yīng)的接地開關(guān)打至“中立位”，繼續(xù)維持機(jī)車運(yùn)行，回段后再作處理。

（三）CI接地故障分析。待故障機(jī)車返回后，進(jìn)入地溝檢查連接器發(fā)現(xiàn)，連接器排水孔有水流出，說(shuō)明連接器內(nèi)部進(jìn)水。查相應(yīng)的主變流裝置CI6回路的輸出U、V、W三相電纜進(jìn)行測(cè)量，對(duì)地電阻為零，說(shuō)明連接器內(nèi)部存在接地點(diǎn)。打開連接器發(fā)現(xiàn)U相電纜插頭內(nèi)部絕緣層燒損、碳化嚴(yán)重，插頭內(nèi)部絕緣層被破壞后，如圖（a），牽引電機(jī)電纜對(duì)地絕緣被擊穿后，經(jīng)連接器外殼與外部形成回路，保護(hù)電路中的接地傳感器檢測(cè)到電流，向微機(jī)發(fā)出跳主斷信號(hào)，造成機(jī)車CI6的切除。2013年前4月共發(fā)生12起CI6接地故障，全是由于連接器進(jìn)水使其內(nèi)部絕緣層被破壞造成回路接地。

如圖（a）和（b）對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)：（a）圖片顯示連接器內(nèi)部絕緣層已被燒損、炭化；（b）圖片藍(lán)色部分為正常連接器內(nèi)部絕緣層。

（a）連接器插頭內(nèi)部燒損、碳化（b）良好連接器插頭內(nèi)部

（四）CI接地故障原因分析結(jié)果：在實(shí)際運(yùn)用中，主變流裝置最常見故障是CI接地。主要原因有三種：主變流裝置本身故障接地、負(fù)載端電器接地和連接器接地。在這里我們只淺談其中一種，連接器進(jìn)水引起的CI接地。

由于我段HXD3C擔(dān)當(dāng)牽引的交路長(zhǎng)，各鐵路局機(jī)務(wù)段輪乘，運(yùn)行中衛(wèi)生間使用頻繁，衛(wèi)生間在運(yùn)行中及整備場(chǎng)的“修、管、用”等維護(hù)不當(dāng)，造成衛(wèi)生間漏水時(shí)常發(fā)生，漏水就近流進(jìn)機(jī)械間中央走板內(nèi)凹處的CI6連接器。連接器有一定的防水性能，但由于接線端子后部防水密封圈與電纜之間組裝存在密封圈不能牢固壓緊電纜上，存在縫隙，造成防水性不佳，少量水流進(jìn)內(nèi)凹處順著電纜進(jìn)入接線端子。見圖（c）

（c）接線端子尾部用于壓緊電纜的密封裝置

經(jīng)多次CI接地故障的檢查分析后，發(fā)現(xiàn)連接器燒損接地主要有兩方面原因：（1）衛(wèi)生間漏水進(jìn)入了連接器內(nèi)部。（2）連接器電纜尾部用于密封的密封圈旋緊螺母沒(méi)有壓緊電纜，密封圈與電纜存在縫隙，水進(jìn)入連接器后順著牽引電機(jī)電纜通過(guò)密封圈進(jìn)入了電纜接線端子內(nèi)部。

三、解決CI支路接地的對(duì)策

在多次認(rèn)真分析HXD3C型機(jī)車CI支路連接器燒損故障的原因后，圍繞盡可能確保連接器電纜接線端子保持干燥的絕緣環(huán)境是關(guān)鍵，取決于衛(wèi)生間日常使用和維護(hù)等細(xì)節(jié)和連接器電纜接線端子后部密封圈良好的密封性。

預(yù)防措施

（一）針對(duì)整備作業(yè)中走行部檢查與中部檢查溝通不通暢的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的整備作業(yè)流程進(jìn)行修改，走行部上水應(yīng)在中部廁所檢查確認(rèn)良好后方可上水。

（二）目前我們段HXD3C型機(jī)車的走行公里陸續(xù)接近兩年檢，在兩年檢的檢修中加強(qiáng)牽引電機(jī)連接電纜接線端子緊固性檢查，以解決組裝過(guò)程中緊固螺母未緊固到位引起的密封不良。

（三）我們段針對(duì)因連接器進(jìn)水燒損的機(jī)車，重點(diǎn)檢查牽引電機(jī)三相電纜接線端子后端的密封圈的緊固性，避免連接器再次接地。

四、結(jié)論

目前，武南機(jī)務(wù)段HXD3C型機(jī)車因連接器燒損造成的CI支路接地故障得到了有效的控制，通過(guò)以上三個(gè)措施很好的解決了連接器因進(jìn)水短路燒損絕緣層，避免機(jī)車CI接地。

參考文獻(xiàn)：

[1]HXD3C型交流傳動(dòng)電力機(jī)車檢修維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè).中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司