HXD1D型電力機(jī)車供電系統(tǒng)故障預(yù)防及改進(jìn)措施

沈　軍　陸峰華　中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海機(jī)務(wù)段

列車供電裝置輸出的DC600V電源送入客車的逆變器與充電機(jī)，逆變產(chǎn)生的三相交流電提供給客車車廂空調(diào)、電開水爐、冰箱、電飯煲等電器設(shè)備的用電需求。列車供電裝置故障將直接導(dǎo)致客車車廂所有用電設(shè)備無法投入使用，這直接影響到旅客乘坐舒適性的體驗(yàn)，如遇高溫天氣將直接引發(fā)路風(fēng)路譽(yù)事件的發(fā)生。因此，消除列車供電裝置故障隱患，提高設(shè)備穩(wěn)定性就顯得格外重要。

1 供電原理

1.1 主電路原理

HXD1D機(jī)車安裝的列車供電裝置，通過將主變供電繞組輸出的AC860V轉(zhuǎn)變?yōu)镈C600V來為車廂供電（見圖1）。

圖1 列車供電裝置主電路示意圖

如圖1所示，其工作原理為額定交流電壓860V分別從a7/a8、x7/x8端輸入，經(jīng)過真空交流接觸器13KM、14KM與快速熔斷器11FU、12FU到單相整流橋與電流傳感器11SC、12SC，通過柜外的濾波電抗器13L、14L和柜內(nèi)的濾波電容器19C、20C后輸出直流電壓600V。

1.2 交流接觸器控制（以Ⅰ路供電接觸器13KM為例）

交流接觸器的開閉由供電鑰匙、供電控制箱、中間繼電器13KA等控制完成。現(xiàn)以Ⅰ路供電交流接觸器13KM閉合控制為例進(jìn)行說明，具體如下：

開啟供電鑰匙=37-S161（=37-S261），供電控制系統(tǒng)接收到供電鑰匙閉合信號(hào)后發(fā)出110V合接觸器信號(hào)，驅(qū)動(dòng)中間繼電器13KA閉合，通過中間繼電器13KA上正聯(lián)鎖觸點(diǎn)13KA：43/13KA：44，輸出110V電源至13KM線圈A1接線端子由A2端子回到負(fù)端，閉合真空交流接觸器13KM。

真空交流接觸器閉合回路：DC110V+→13KA：21→13KA：43→13KA：44→13KM：A1→13KM：A2→13KA：A2→DC110V-。

1.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器控制（以Ⅰ路供電風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器15KM為例）

風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器的開閉由供電鑰匙、供電控制箱、中間繼電器13KA、溫度繼電器（WJ）、風(fēng)機(jī)三相自動(dòng)開關(guān)（11FZ）等控制完成?，F(xiàn)以Ⅰ路風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器15KM閉合控制為例進(jìn)行說明，具體如下：

開啟供電鑰匙=37-S161（=37-S261），供電控制系統(tǒng)接收到供電鑰匙閉合信號(hào)后發(fā)出110V合接觸器信號(hào)，驅(qū)動(dòng)中間繼電器13KA閉合。驅(qū)動(dòng)15KM閉合所需110V電源，通過中間繼電器13KA：21接線端子先經(jīng)過溫度繼電器（WJ）常閉觸點(diǎn)，回至13KA上正聯(lián)鎖觸點(diǎn)13KA：14/13KA：13到風(fēng)機(jī)三相自動(dòng)開關(guān)（11FZ）聯(lián)鎖常閉觸點(diǎn)，至15KM線圈A1接線端子由A2端子回到負(fù)端，閉合真空接觸器15KM。

風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器閉合回路：DC110V+→13KA：21→M1：WJ1 →M1：WJ2 →13KA：14 →13KA：13 →11FZ：14 →11FZ：13 →15KM：A1→15KM：A2→DC110V-。

2 常見故障

HXD1D機(jī)車列車供電裝置常見故障有：交流接觸器故障和風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器故障。

2.1 交流接觸器故障

交流接觸器故障，根據(jù)檢測原理是指列供控制系統(tǒng)發(fā)出接觸器閉合指令后，控制系統(tǒng)持續(xù)1s未檢測到接觸器合13KM（14KM）反饋信號(hào)后自動(dòng)封鎖110V合接觸器信號(hào)，中間繼電器13KA（14KA）釋放，系統(tǒng)認(rèn)為交流接觸器1（2）故障。

注：該故障將導(dǎo)致封鎖脈沖，斷交流接觸器，需斷電重啟后才能恢復(fù)。

造成交流接觸器故障的主要原因如下：

（1）交流接觸器正聯(lián)鎖輔助觸點(diǎn)（13、14）受環(huán)境空氣中氧、硫及其他物質(zhì)的作用，逐漸造成觸點(diǎn)表面氧化、硫化及粉塵等污染物嵌入，形成非金屬絕緣膜和污染點(diǎn)，使接觸電阻過大甚至開路。

（2）交流接觸器反聯(lián)鎖啟動(dòng)觸點(diǎn)（35、36）同樣受環(huán)境空氣中氧、硫及其他物質(zhì)污染，使接觸電阻過大甚至開路，等同于接觸器器未閉合之前提前串連400Ω經(jīng)濟(jì)電阻，使得啟動(dòng)電流達(dá)不到吸合值，造成接觸器無法閉合。圖2、圖3，為機(jī)車供電交流接觸器反聯(lián)鎖啟動(dòng)觸點(diǎn)污染，使得接觸電阻嚴(yán)重超標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)值為≤200mΩ），達(dá)到395.6Ω。

圖2 接觸電阻超標(biāo)

圖3 觸點(diǎn)污染

（3）中間繼電器13KA（14KA）偶發(fā)卡滯現(xiàn)象吸合有延時(shí)，導(dǎo)致接觸器閉合相應(yīng)延遲，使得控制系統(tǒng)在發(fā)出接觸器閉合命令后1s未檢測到接觸器合反饋信號(hào)，自動(dòng)封鎖110V合接觸器信號(hào)；正聯(lián)鎖觸點(diǎn) 13KA（14KA）：43/13KA（14KA）：44觸點(diǎn)燒損開路，導(dǎo)致交流接觸器無驅(qū)動(dòng)電源，造成不吸合。

2.2 風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器故障

風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器故障，根據(jù)檢測原理是指列供控制系統(tǒng)發(fā)出接觸器閉合指令后，控制系統(tǒng)持續(xù)50ms未檢測到風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器15KM（16KM）合反饋信號(hào)后自動(dòng)封鎖110V合接觸器信號(hào)，中間繼電器13KA(14KA)釋放，系統(tǒng)認(rèn)為風(fēng)機(jī)連鎖接觸器1(2)故障。

注：該故障將導(dǎo)致封鎖脈沖，斷交流接觸器，需斷電重啟后才能恢復(fù)。

造成風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器故障的主要原因如下：

（1）風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器偶發(fā)卡滯現(xiàn)象吸合有延時(shí)，或吸合不到位，以及正聯(lián)鎖 15KM（16KM）：13/：15KM（16KM）14反饋觸點(diǎn)，接觸電阻過大甚至開路，均導(dǎo)致控制系統(tǒng)在發(fā)出接觸器閉合命令后50ms檢測不到風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器合反饋信號(hào)，自動(dòng)封鎖110V合接觸器信號(hào)。

（2）中間繼電器13KA（14KA）偶發(fā)卡滯現(xiàn)象吸合有延時(shí)，導(dǎo)致接觸器閉合相應(yīng)延遲，使得控制系統(tǒng)在發(fā)生接觸器閉合命令后50ms未檢測到接觸器合反饋信號(hào)，自動(dòng)封鎖110V合接觸器信號(hào)，或其正聯(lián)鎖觸點(diǎn)13KA（14KA）：14/13KA（14KA）：13觸點(diǎn)燒損開路，導(dǎo)致交流接觸器無驅(qū)動(dòng)電源，造成不吸合。

3 HXD1D機(jī)車列車供電裝置常見故障的預(yù)防和改進(jìn)措施

3.1 交流接觸器故障的預(yù)防和改進(jìn)措施

（1）定期對(duì)交流接觸器輔助觸點(diǎn)接觸電阻進(jìn)行測量，對(duì)阻值超標(biāo)的，拆卸輔助觸點(diǎn)組件，使用沙皮紙打磨觸點(diǎn)，去除粉塵、氧化物等污染物嵌入形成的非金屬絕緣膜，最終確保觸點(diǎn)接觸電阻在可控范圍內(nèi)。

（2）中間繼電器換型，增加13KA（14KA）正連鎖觸點(diǎn)，并聯(lián)后提高可靠性。

（3）通過優(yōu)化檢測軟件，增加交流同步信號(hào)uf檢測，作為控制系統(tǒng)判斷交流接觸器閉合的補(bǔ)充條件，避免因反饋觸點(diǎn)故障導(dǎo)致的供電故障發(fā)生。控制邏輯圖如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的列供交流接觸器檢測邏輯流程圖

3.2 風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器故障的預(yù)防和改進(jìn)措施

（1）定期對(duì)風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖接觸器輔助觸點(diǎn)接觸電阻進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)不良及時(shí)更換，同時(shí)擬定修程進(jìn)行更新，從而提高配件質(zhì)量穩(wěn)定性。

（2）中間繼電器換型，增加13KA（14KA）正連鎖觸點(diǎn)，并聯(lián)后提高可靠性。

4 結(jié)束語

通過對(duì)供電控制原理的分析，可知真空交流接觸器無法正常閉合，將直接導(dǎo)致列車供電裝置無法正常工作，因此，確保接觸器閉合各環(huán)節(jié)良好，是保障供電穩(wěn)定的重要保證。然而，導(dǎo)致供電故障的原因還有很多，在日常的工作中我們還要多觀察、多思考，形成一套相對(duì)有效的措施，使得直供電質(zhì)量穩(wěn)定受控，為旅客安全舒適出行貢獻(xiàn)自己的一份力量。相信隨著科技的日新月異，配件質(zhì)量將進(jìn)一步提升，檢測軟件亦會(huì)趨于完善，必將大大降低供電故障的發(fā)生概率。

《HXD1D型電力機(jī)車使用保養(yǎng)說明書》南車株洲電力機(jī)車有限公司2014年06月.