淺析CRH5A型動車組牽引變壓器切除故障診斷分析

劉 旭 蔡永昌 劉安靜

（北京局集團(tuán)公司北京動車段，北京 102600）

隨著動車組運(yùn)行速度和運(yùn)營里程的不斷提升，對高壓系統(tǒng)的要求也越來越高，牽引變壓器作為核心部件，其工作參數(shù)直接決定動車組的運(yùn)行情況，發(fā)生變壓器切除故障時需果斷進(jìn)行處理。目前牽引變壓器的檢修主要為計劃修，在日常檢修工作中，可能會因為維護(hù)不及時，影響行車安全，同時也存在過度維修，造成檢修成本浪費(fèi)的問題。因此對牽引變壓器切除故障進(jìn)行分析，及時發(fā)現(xiàn)實際故障原因及存在的隱性故障，合理完善的檢修方法是動車組牽引變壓器可靠運(yùn)行的有力保障。

1 牽引變壓器切除故障分析

動車組運(yùn)行過程中發(fā)生牽引變壓器切除故障時應(yīng)首先檢查監(jiān)控屏（TS/TD/LT）電子儀器第一頁的變壓器溫度，如變壓器油溫正常且監(jiān)控屏第六頁CLTA和CLTB狀態(tài)正常，條件允許情況下可進(jìn)行小復(fù)位操作，以恢復(fù)切除的牽引變壓器，優(yōu)先升另一牽引單元的受電弓繼續(xù)運(yùn)行；如有牽引變流器自動切除，需手動切除故障牽引后進(jìn)行復(fù)位操作以恢復(fù)牽引變壓器；如切除的牽引變壓器油溫高于150℃時，維持運(yùn)行，不需進(jìn)行復(fù)位操作，待溫度下降至140℃時可進(jìn)行小復(fù)位恢復(fù)，動車組入庫后需進(jìn)行詳細(xì)檢查。

牽引變壓器故障主要分為：1）硬件故障，如初級繞組、次級繞組絕緣損壞、過載或者短路，由于此類故障需將變壓器解體進(jìn)行分析，動車所檢修現(xiàn)場不具備作業(yè)條件，本文不做重點(diǎn)講解。2）冷卻系統(tǒng)故障，如風(fēng)冷電機(jī)故障、油循環(huán)不足等導(dǎo)致變壓器溫度上升，保護(hù)裝置動作從而切除變壓器。3）控制系統(tǒng)故障，如CLT（本地牽引控制單元）故障、KSAZ（高壓接觸器）故障、初級繞組電流傳感器TAP故障等。4）斷路器故障，如輔助斷路器DJ1無法閉合、主斷路器DJ異常閉合等，此種情況需對斷路器及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，本文不做重點(diǎn)講解。5）網(wǎng)絡(luò)通信故障，如MPU（主處理單元）故障、MVB（多功能車輛總線）故障、WTB（列車總線）故障等。

1.1 風(fēng)冷裝置故障

運(yùn)行中冷卻風(fēng)扇發(fā)生故障時TCMS數(shù)據(jù)會記錄相應(yīng)故障代碼。此時應(yīng)首先檢測相應(yīng)電機(jī)三相阻值是否均衡，電機(jī)內(nèi)部是否存在短路、過載或者缺相等異常現(xiàn)象，如有異常需更換風(fēng)機(jī)電機(jī)；如風(fēng)機(jī)正常，則檢查相應(yīng)的熱保護(hù)繼電器和接觸器是否有卡滯、燒損等異常，上下口接線是否正常；如正常需檢查中壓供電空開及觸點(diǎn)是否正常，更換異常部件后變壓器切除故障可恢復(fù)。

1.2 油冷系統(tǒng)故障

油冷系統(tǒng)主要由油泵電機(jī)、油流開關(guān)、油位傳感器、溫度傳感器、油散熱器、郵箱等組成。油的最高允許溫度為115℃，高溫油通過油散熱器經(jīng)風(fēng)冷進(jìn)行降溫，冷卻油再次被供至變壓器油箱。油冷系統(tǒng)常見故障有：1）油流開關(guān)故障。若油流開關(guān)檢測變壓器油量短缺或者循環(huán)不足時將切除牽引變壓器，此時需檢查或調(diào)解相應(yīng)的油流開關(guān)。2）油溫過高。當(dāng)牽引變壓器油溫大于130℃時，CLT要求牽引變壓器功率減載至70%；當(dāng)牽引變壓器油溫大于140℃時，CLT要求牽引變壓器功率減載至50%；當(dāng)牽引變壓器油溫大于150℃時，CLT要求牽引變壓器高壓保護(hù)導(dǎo)致變壓器切除。此故障需檢查變壓器冷卻液是否充足，如油位偏低需加注冷卻油，否則更換溫度傳感器。3）冷卻液不足。油位指示器位于油箱上，能夠顯示變壓器油箱中油位的高度，油位檢查應(yīng)在油泵停機(jī)30分鐘后進(jìn)行。如果油位傳感器檢測到油位過低，則切除牽引變壓器。發(fā)生此類故障后應(yīng)檢查冷卻液位。

1.3 本地牽引控制單元故障

當(dāng)CLT檢測到異常信號時，將信號反饋給主處理單元MPU，相關(guān)保護(hù)機(jī)制動作從而切除牽引變壓器。CLT分為相互冗余的CLTA和CLTB兩個模塊，兩個同時發(fā)生故障時會導(dǎo)致牽引變壓器切除，此時需首先檢查配電柜高壓箱控制空開20Q04、20Q05是否正常，然后檢查CLTA-1、CLTA-2、CLTB-1、CLTB-2四個模塊是否正常，對故障部件進(jìn)行更換后牽引變壓器可恢復(fù)正常。

1.4 高壓接觸器故障

高壓接觸器主要是用于控制牽引/輔助變流器與牽引變壓器次級繞組之間的連接和斷路。當(dāng)高壓接觸器無法閉合時，單車牽引變流器自動切除，此類故障可嘗試進(jìn)行小復(fù)位操作，未消除時需對故障高壓接觸器進(jìn)行更換；當(dāng)高壓接觸器無法斷開時，牽引變壓器會自動切除，此類故障可嘗試進(jìn)行斷蓄電池復(fù)位操作，未消除時需對故障高壓接觸器進(jìn)行更換。此類故障發(fā)生概率較高，結(jié)合TCMS數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確判斷并處理。

1.5 網(wǎng)絡(luò)通信故障

TCMS可接收并傳輸信息及命令，并控制列車上的設(shè)備，TCMS可控制子系統(tǒng)，保證被控設(shè)備正常運(yùn)行，發(fā)生故障時可自動切除故障設(shè)備并將相關(guān)故障代碼記錄在MPU中。

網(wǎng)絡(luò)通信故障導(dǎo)致變壓器切除主要是指WTB或者M(jìn)VB檢測到異常信號導(dǎo)致MPU發(fā)出保護(hù)指令切除收到影響的牽引變壓器，主要有以下情況：01、00車的司機(jī)室RIOM模塊故障、網(wǎng)關(guān)模塊故障、牽引MPU故障，03、06車的客室RIOM模塊故障，車端連接器脫開或故障。

上述故障發(fā)生時往往伴生各種故障，監(jiān)控屏同時彈出故障報警，此時需下載TCMS數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，排除干擾故障，實際故障處理完畢變壓器可做復(fù)位操作恢復(fù)。

2 運(yùn)用修強(qiáng)化措施

1）日常一級檢修時，加強(qiáng)對CLT狀態(tài)指示燈、高壓接觸開關(guān)KSAZ等的狀態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)動作不良等問題及時進(jìn)行調(diào)整和更換。2）定期做好牽引變壓器檢查、清潔工作，包括初級繞組電流傳感器、油泵電機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)等的檢查清潔，同時做好牽引變壓器冷卻油狀態(tài)及油位確認(rèn)，保證在正常范圍內(nèi)。3）定期做好T型接頭檢查、清潔，防止爬電等問題的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)T型頭靴套表面有明顯的碳化或發(fā)白現(xiàn)象，立即更換T型靴套。4）結(jié)合修程修制改革，利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過WTDS做好牽引變壓器油溫等參數(shù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)每日最高油溫處于上升趨勢且超過90℃時，及時進(jìn)行變壓器濾網(wǎng)除塵，保證其散熱良好。5）按照數(shù)據(jù)下載周期進(jìn)行TCMS數(shù)據(jù)下載，及時發(fā)現(xiàn)牽引變壓器的隱性故障，線上發(fā)生牽引變壓器切除故障時，車組入庫后及時進(jìn)行TCMS、TCU數(shù)據(jù)下載分析，重點(diǎn)關(guān)注前述TCMS故障代碼中的“KV11、KV12、oil、PT100、CLT、KSAZ11、KSAZ21、RIOM、WTB、TAP”等故障信息，結(jié)合TCU數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，確保故障在庫內(nèi)得到及時解決，保證車組出庫質(zhì)量。

3 總結(jié)

實際工作中，由于牽引變壓器設(shè)計有復(fù)雜的高壓保護(hù)系統(tǒng)（CLT負(fù)責(zé)對變壓器狀態(tài)保護(hù)中檢測到的保護(hù)干預(yù)進(jìn)行確認(rèn)），牽引變壓器硬件故障極少發(fā)生，風(fēng)冷裝置故障、油冷裝置故障和KSAZ接觸器故障為高發(fā)故障，故障發(fā)生前期進(jìn)行復(fù)位操作牽引變壓器可恢復(fù)正常，但由于變壓器切除會導(dǎo)致本單元牽引變流器全部切除，嚴(yán)重影響動車組運(yùn)行狀態(tài)，檢修單位應(yīng)嚴(yán)格按照計劃進(jìn)行TCMS數(shù)據(jù)下載分析工作，同時加強(qiáng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測，以便提前發(fā)現(xiàn)牽引變壓器故障隱患，準(zhǔn)確判斷并及時進(jìn)行處理，確保動車組運(yùn)行平穩(wěn)。本文結(jié)合日常檢修實際及相應(yīng)的TCMS故障代碼，對導(dǎo)致牽引變壓器切除故障的各個方面和部件進(jìn)行了簡單分析，對處理變壓器切除故障具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用，有利于提升故障診斷和處理水平，保障動車組檢修質(zhì)量。