動車組真空主斷故障分析及解決措施探討

張善安++宿偉

摘 要：根據(jù)動車真空主斷不按指令打開（閉合）故障現(xiàn)象，分析其造成原因，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計、工藝改進(jìn)及檢測驗證，經(jīng)裝車考核后一并進(jìn)行了改造，效果良好，確保了真空主斷輔助觸點工作的可靠性，從而保證動車組安全、正點運行。

關(guān)鍵詞：動車組；真空主斷；故障分析；設(shè)計改進(jìn)；工藝改進(jìn)；試驗驗證

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.012

1 引言

主斷路器連接在受電弓與牽引變壓器原邊繞組之間，安裝在車頂或高壓箱內(nèi)，它是動車組電源開關(guān)和動車組的總保護(hù)高壓設(shè)備。當(dāng)主斷路器閉合時，動車組通過受電弓從接觸網(wǎng)導(dǎo)線上獲取電能，投入工作；當(dāng)動車組運行時，收到過分相信號，自動打開主斷路器，過分相后自動閉合主斷路器；若動車組主電路和輔助電路發(fā)生短路，超載，接地等故障時，故障信號通過相關(guān)控制電路使主斷路器自動開斷，切斷動車組總電源，防止故障范圍擴(kuò)大；斷路器由計算機(jī)通過高壓控制電路進(jìn)行控制，此電路包括主過流繼電器、主變壓器油位指示器以及電機(jī)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器內(nèi)的網(wǎng)側(cè)脫扣繼電器，這其中的任何一項都可以通過切斷網(wǎng)側(cè)斷開電路的方式使高壓斷路器立即斷開，一旦這些電路出現(xiàn)嚴(yán)重故障，就通過高壓斷路器切斷其后的負(fù)載供電達(dá)到保護(hù)的目的。

本文對高壓真空主斷路器不安指令打開（閉合）故障進(jìn)行分析，提出了解決故障的措施和今后改進(jìn)的方法，對保證動車組正常運用有重要作用。

2 故障描述

CRH1A-200、CRH1B和CRH1A-250型動車組使用由泰科公司提供的電磁驅(qū)動的真空斷路器，型號為HVCB-ECB-050和HVCB-ENN-060。該真空斷路器自投入運營以來，多次發(fā)生不按指令打開、不按指令閉合等故障，影響了動車組的正常運行。

3 原因分析

3.1 查看ODBS數(shù)據(jù)

經(jīng)過分析多次主斷故障車輛的ODBS數(shù)據(jù)可以看出，過分相時打開主斷命令發(fā)出，通過主斷的電流為零，主斷下方電壓測量互感器測出的電壓為零，可以判斷主斷已經(jīng)打開，但是通過主斷輔助觸點反饋的主斷狀態(tài)顯示主斷仍然處于閉合狀態(tài)，車輛控制系統(tǒng)報出“3200-LCBT不按指令打開-B ALARM”； 過分相后系統(tǒng)發(fā)出主斷閉合命令，通過主斷的電流發(fā)生跳變，主斷下方電壓測量互感器測出的電壓為27.5KV，可以判斷主斷已經(jīng)閉合，但是通過主斷輔助觸點反饋的主斷狀態(tài)顯示主斷仍然處于斷開狀態(tài)，車輛控制系統(tǒng)報出“3201-LCBT不按指令閉合-B ALARM”。

通過以上對ODBS數(shù)據(jù)的分析，初步可以得到結(jié)論主斷不按指令打開（閉合）的故障由主斷路器的狀態(tài)反饋輔助觸點故障導(dǎo)致。

3.2 軟件圖分析

從圖1主斷不按指令打開軟件圖可以得出，報出主斷不按指令打開的條件為：

發(fā)出主斷打開命令后，200-500ms（可調(diào)）之內(nèi)主斷已經(jīng)閉合反饋始終是高電平；

發(fā)出主斷打開命令后，電流檢測顯示10秒內(nèi)仍有電流流過主斷；

通過查看主斷不按指令閉合軟件圖可以得出，報出主斷不按指令閉合的條件為：

發(fā)出主斷閉合命令后，1秒內(nèi)主斷已經(jīng)閉合的命令始終是低電平；

經(jīng)過對真空斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、控制電路和控制邏輯的分析，結(jié)合故障現(xiàn)象可以確定多數(shù)故障是由于其內(nèi)部微動開關(guān)開裂所致。BST公司立即組織供應(yīng)商針對微動開關(guān)開裂的現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究。

泰科真空斷路器內(nèi)裝有兩個微動開關(guān)組，每個微動開關(guān)組由多片微動開關(guān)堆疊而成。部分微動開關(guān)用于真空斷路器的內(nèi)部控制，其它用于向動車組發(fā)送真空斷路器通斷狀態(tài)。微動開關(guān)的安裝結(jié)構(gòu)及真空斷路器打開、閉合時的狀態(tài)如下圖所示。

多片微動開關(guān)堆疊后，固定螺柱穿過微動開關(guān)上的固定孔，使用上下?lián)跗瑢⑽娱_關(guān)組直接壓住，然后通過螺帽將其緊固。在這種安裝結(jié)構(gòu)下，微動開關(guān)直接與上下?lián)跗佑|，列車運行過程中及真空斷路器動作過程中產(chǎn)生的振動沖擊會直接作用于各片微動開關(guān)上；螺栓的緊固壓力無法平均分布到每一片微動開關(guān)上，導(dǎo)致部分微動開關(guān)受力偏大。上述現(xiàn)象均能使微動開關(guān)的塑料外殼在長期運行后產(chǎn)生開裂，進(jìn)而使微動開關(guān)不能正常動作，無法正確反饋真空斷路器的通斷狀態(tài)，

（下轉(zhuǎn)第5頁）

（上接第15頁）

最終導(dǎo)致真空斷路器不按指令打開或閉合。

4 解決措施

針對上述故障原因，BST公司確定的整改方案如下：

（1）修改微動開關(guān)組的緊固方式，使用三個定距螺柱代替原固定螺柱對微動開關(guān)組進(jìn)行緊固。將上下?lián)跗g的壓力施加到定距螺柱上，避免微動開關(guān)受力不均而使部分微動開關(guān)承受較大壓力。

（2）在各片微動開關(guān)之間增加減震墊片，吸收真空斷路器動作、列車運行對微動開關(guān)產(chǎn)生的振動沖擊，并使安裝壓力均勻分布到每一片微動開關(guān)上。

改造前后的微動開關(guān)安裝結(jié)構(gòu)如下圖所示：

5 裝車考核

整改方案確定后，BST公司和供應(yīng)商首先進(jìn)行了樣機(jī)改造，并對樣機(jī)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了工作限值、振動沖擊、工作性能、防護(hù)等級等驗證試驗。試驗于2015年8月完成，試驗結(jié)果表明進(jìn)行了微動開關(guān)改造后的樣機(jī)性能能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的要求。

為盡快降低泰科真空斷路器的故障率，保證動車組的可靠、穩(wěn)定運行，BST公司將結(jié)合運用修及四級修，盡快完成對所有CRH1系列動車組泰科真空斷路器微動開關(guān)的改造。

6 結(jié)論

本文深入分析了線上運營動車組真空主斷故障的原因，并針對性的進(jìn)行了設(shè)計、工藝改進(jìn)及試驗檢測。在后續(xù)的裝車考核中取得了良好效果，改進(jìn)措施合理可行。我們隨即結(jié)合動車組的修程，制定真空主斷路器的輔助觸點的升級改造計劃。減少因輔助觸點的故障導(dǎo)致的主斷路器故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]BVAC.N99F1真空斷路器使用維護(hù)說明書[S].

[2]機(jī)車車輛設(shè)備 沖擊和振動試驗[R].軌道交通，GB_T_21563_2008.

[3]機(jī)車車輛電氣設(shè)備 第1部分：一般使用條件和通用規(guī)則[S].鐵路應(yīng)用 ，GB_T_21413_1_2008.

[4]機(jī)車車輛電氣設(shè)備第4部分：電工器件 交流斷路器規(guī)則[S].鐵路應(yīng)用，GB_T_21413_4_2008.

作者簡介：張善安（1981-），男，山東青島人，本科，工程師，研究方向：電氣設(shè)計。