关于HXD2型电力机车辅助变流器隔离原因及其应对措施

关于HXD2型电力机车辅助变流器隔离原因及其应对措施

王雅君

中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头西机务段  内蒙古 包头市 014010

 摘要：目前,HXD2型电力机车在铁路交通网络中得到了广泛的普及，想要保证机车的稳定运行，就要对机车中的各项设备进行严格检测，认真分析故障发生原因并提出相应的解决办法。这篇文章主要阐述的就是HXD2型列车辅助变流隔离器发生隔离故障的原因以及如何解决的问题。

关键词：HXD2型电力机车；辅助变流器；功率模块

一、引言

HXD2型电力机车在实际运行的过程中，辅助变流隔离器经常会由于各种原因而出现故障。而辅助变流隔离器无法正常工作，会导致列车蓄电池电压下降以及紧急制动等故障，对于相关工作人员来说，要对辅助变流装置的隔离原因进行详细分析，根据故障发生的原因来制定具有针对性的解决方案，确保列车稳定运行。

二、HXD2型电力机车辅助变流器工作原理

除辅助电机外，HXD2型电力机车辅助电路的电器部件基本全部集成在了辅变流柜内，包括辅助控制单元(ACU)、降压斩波模块、过压抑制模块、逆变模块、充电机模块以及二极管模块等。

HXD2型电力机车每节机车布设2套辅变来为各类负载提供电源，这2套辅变一个是定频定压，负责为恒频负载如水泵、油泵、压缩机、辅变风机以及司机室、生活间等提供电源；另一个是变频变压，负责为变频负载如牵引风机、主变流器风机、机械间风机等供电。2个辅变互为冗余，其中一个故障时另一个将为所有负载提供电源。HXD2型电力机车的辅变采用的是DC—DC—AC的电源变换输出模式，其输入电源取自牵引变流器中间回路，电压为DC 1800V(辅变1的输入电源取自2轴牵引变流器中间回路；辅变2的输入电源取自3轴牵引变流器中间回路)，由斩波器将DC 1800V电源变换为DC 545V，再经辅变将DC 545V逆变为三相AC 380V，给相应的负载提供电源。

三、辅助变流装置隔离故障分析
（一）中间回路电流电压异常
机车在运行过程中，如果辅助变流装置中间回路的电流或者是电压出现了异常，比如说中间过压Ⅱ级、断路器过热后者是斩波器短路等故障，辅助变流装置将会被隔离。形成这一现象的原因主要有三个。首先，斩波器中的温度感应装置在检测到温度超过了整定值的时候，ACU无法受到来自温度感应器所发出的信号，如果斩波器的输出电压大于730V，且在20s之连续出现2次此类故障，或者是一次故障的时间大于20s，那么该装置就会被自动隔离[1]。其次，该装置内部的斩波器门极驱动在出现了故障之后，如果故障时间超过了20s，或者是在20s内连续出现2次或者2次以上的故障，也会对其进行隔离。最后，如果斩波器发生了短路，其输出电流大于340A，输出电压小于50V，其在一小时内出现了多次故障，那么辅变装置也会被隔离。
（二）输入电压异常
如果辅助变流器的电压出现了异常，可能导致输入欠压、输入过压以及输入保险联锁等故障。形成上述情况的原因主要有以下几种。第一，如果该装置的输入电压在500ms内大于2090V，在20s之内多处出现电压过大情况，那么列车就会自动隔离辅助变流装置。第二，如果该装置的输入保险CC（ENT）CVS1或者CC（ENT）CVS2的联锁在1S之内没有得到反馈，那么该装置也会被自动隔离，如果输入电压小于1384V，形成了快速欠压故障，也会执行隔离操作。最后，从整个系统层面出发，无论是输入电压异常还是输入保险异常，如果系统在10min之内出现了4次输入电压问题，那么辅助变流装置也会被隔离。
（三）输出电流电压异常
一旦逆变器的输出电流出现反常情况，可能会造成输出过压、超负荷以及门极板驱动故障等。造成这些问题的原因很多，第一，在HCD2型电动机车上，辅变装置内的门极一共安装了3条驱动臂（12、34、56），这3条驱动器对应S、T、R三个输出相位[2]。在实际工作中，如果3条驱动臂中的某一条出现了问题，且该问题持续的时间超过了20s或者是该故障在20s内出现了多次，那么就要执行辅变隔离。第二，如果其输出电压在500ms内超过了44V，或者是输出电流在10s内大于230V，逆变器就会被隔离。第三，如果风机的电流存在异常（大于1.755A或者是在20s内小于0.585A），也要对辅变装置进行隔离。第四，接触器C（IS）OND-CVS1，或者C（IS）OND-CVS2的反馈在3s之内无法实现一致，且该故障在20内反复出现，就要隔离辅变装置。

四、故障处理措施

当机车微机显示屏DDU提示“辅变被隔离”的信息时，人为应急故障处置首先应判断确定是哪个辅逆变被隔离，可以查看“微机显示屏DDU主菜单”→选择“机车信息”→选择“控制”→选择“辅变隔离”→弹出“是否手动隔离”对话框→选择“是”进行隔离操作；其次是检查确认系统柜内对应的辅变断路器是否跳出，如果跳出，断开机车主断路器可及时进行恢复操作，如果未跳出可尝试断开机车主断路器后，重新断、合全断路器的方式进行操作；第三是查看辅逆柜内的各热保护接触器(蓝色)是否跳出，如已经跳出，断开机车主断路器可尝试看是否能合上，如无法闭合则检查热保护接触器对应的的各辅机断路器、接触器的工作状态，还可以通过小复位、大复位的方式进行操作。在段内处理辅变被隔离的信息时，可通过笔记本电脑连接主处理单元MPU或远程输入输出模块RIOM，通过专用的FTP软件分析故障代码，根据相应的故障代码找出问题所在，对应进行检查整修。

4.1输入电路故障引发辅变隔离的应对措施

（1）电脑连接主处理单元MPU，用专用的FTP软件监测辅变输入电压是否异常，如出现输入电压异常，检查主逆变器中间电压，更换相应被隔离辅变的输入1800 V电压传感器CA（U—ENT）CVS。

（2）测量辅变输入熔断器CC（ENT）CVS1或CC（ENT）CVS通断状态，若熔断器断路，更换输入熔断器；若熔断器正常，测量输入熔断器联锁；如果联锁断路，更换联锁；如果联锁闭合正常，检查输入熔断器联锁接线到辅助控制单元ACU机箱输入输出板的接线。为了防止机车在运行中因辅变DC 1800 V熔断器辅助联锁脱落造成的辅变隔离问题，在每台机车A、B节辅助变流柜左侧柜内的DC 1800 V熔断器CC(ENT)CVS1、CC(ENT)CVS2辅助联锁上加装保护支架1个，一台机车共计4个。

（3）外观检查斩波器，并测量斩波器的3个接线柱之间电阻值，如外观有放电、烧损或3个接线柱之间电阻值为零时更换斩波器。

4.2输出电路故障引发辅变隔离的应对措施

为了解决目前HXD2型机车充电模块和辅变变模块IGBT触发不良问题，要求检修部门结合C5、C4、C3、C2、C1及日常整备的各级检修修程对机车故障处所进行重点整治。具体方案为：更换辅变柜充电模块(PAN—DPM—CVS1)和逆变模块(PAN—OND—CVS1、PAN—OND—CVS2)驱动板为新式驱动板，旧驱动板为压装式，驱动板上各电容和电阻等各部件灌装成了整体，不便于检查维修和散热，而新式驱动板各电容和电阻等部件都未灌装成整体，方便检查维修，提高了散热性能。

(1)检查逆变器输出电压传感器CA(U一380)CVS1部件及接线状态，更换逆变器输出电压传感器。

(2)互倒ACU，故障转移后，更换故障ACU。

(3)互倒辅变OND,故障转移后，更换故障辅变OND。

参考文献

[1]韩超. 大秦线HXD2型电力机车紧急制动辨识系统的研究[J]. 太原铁道科技, 2019(1).

[2]周文斌. 关于HXD2型电力机车设备探伤说明[J]. 内蒙古科技与经济, 2020(18):86-86.