HXD2电力机车主断路器动作故障分析与处理

HXD2电力机车主断路器动作故障分析与处理

刘雁明

身份证号：1402271987****0815

摘要：本文通过对HXD2型电力机车调试过程中主断路器常见故障进行整理与分析，结合主断路器工作原理及相关故障代码总结出影响主断路器正常闭合与分断的原因和因素，方便机车调试时相关故障的分析与处理。

关键词：主断路器；故障；影响因素

一、主断路器概述

主断路器是机车整车与接触网之间电气连通、分断的总开关，是机车上最重要的一级保护设备，当机车发生各种严重故障时其能够迅速、可靠、安全的切断机车总电源，从而保护机车设备运用与操作人员人身安全。在HXD2机车调试过程中由各种原因和因素导致的主断路器故障情况时有发生，由于每台车的故障现象与原因各有不同，因此排查故障所用时间也各有长短，在生产任务紧张的时候，能否在最短时间内将故障排除将直接影响到机车能否按时交付下一道工序。本文通过对该型机车主断路器常见故障现象及原因进行分析整理，达到为机车此类故障提供快捷有效处理方法的目的。

HXD2型电力机车采用22CB型真空主断路器，整体外观如下图所示，它与35KS接地开关及相应的避雷器、电抗器等直接装配安装在机车顶盖上。

二、主要技术参数

型号……………………………………………22CB

额定电压………………………………………25kV AC

额定频率………………………………………50Hz

额定电流………………………………………1000A

开断时间………………………………………＜40ms

闭合时间………………………………………＜115ms

控制电压………………………………………DC110V

控制气压………………………………………395～2000kPa

环境温度………………………………………-50～+70℃

三、工作原理

机车压缩空气经空气过滤器过滤后送到调压阀，经过调压后送入主断路器储气缸。闭合主断路器主触点时，电磁阀线圈得电，打开电磁阀，储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入中继阀的控制腔，打开中继阀，另一路通过中继阀送入风缸，驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的活动触点上移，使真空断路器闭合。断开主断路器主触点时，电磁阀线圈失电，电磁阀和中继阀均在弹簧的作用下复位，将风缸内的压缩空气释放掉，绝缘推动杆和主断路器的活动触点在机械装置弹力作用下，向下移动，在小于40ms的时间内将真空断路器的主触点断开。压力开关与电磁阀在电气上串联，当压缩空气压力降到345 kPa～358 kPa 时，压力开关打开，电磁阀线圈失电，主断路器自动断开。

四、主断路器闭合条件及影响因素

1、闭合条件。

1.1使用外部风源或者用机车上压缩机打风，保证总风压力值达到700kpa以上，各风路畅通，所有相关阀门位置正确。1.2投入蓄电池，为机车上电子设备送入110V电源，确认所有电子设备工作正常。检查安全开关Z(SEC)位于“NORMAL”位， 高压隔离开关H (HT)位于“CLOSE”位。1.3闭合电钥匙，激活司机室，在DDU主显示屏上检查受电弓和主断路器没有处于隔离或不可用状态。1.4受电弓扳键置于“前弓”或”后弓”位，主断路器扳键Z_DJ置M位后置F位并保持一秒，然后解除，主断路器闭合。

2、影响主断路器闭合的因素与处理办法。

通过分析原理图可以看出风压满足要求和电磁阀得电动作是主断路器能够闭合的两个重要条件，因此影响主断闭合的因素也往往是由于其他各种原因导致的以上两个条件没有同时满足而造成的。通过整理与分析，总结造成主断无法闭合的原因主要有以下几方面：2.1风压不足。主断路器无法闭合时首先要检查总风压力表确认机车上总风压力是否满足，如果不足则开启控制风缸折角塞门来为辅助回路充风。2.2机车辅助空气管路中相关折角塞门的位置不正确，如果发现主断路器压力表显示压力不足则应该对以上部分进行仔细检查并排除。2.3 紧急制动按钮BP-URG处于 “紧急”位导致主断路器不能闭合。2.4主变压器油温超出设定值。软件检查主变油温值，如果温度过高则故障“DA_PEM :油最高温度”将会被记录在MPU故障记录中，主断无法闭合。2.5控制系统持续监测主断路器的状态，如果输入显示主断路器的状态不一致，系统会记录一个名为“DA_DJM：主断路器状态”的故障，此时主断路器不能闭合，需要将系统故障进行清除后才能进行其他操作。

3、造成主断路器保护的因素及处理办法。

主断路器闭合后短时间内保护断开是主断路器保护动作的常见情况，整个过程一般也只有几秒钟，这种情况一部分故障是由于主断路器自身机械故障引起的，另一部分是由其他原因引起的主断路器保护性断开，主要有以下几个方面：3.1接触网网压不符合要求。使用电脑软件检查接触网网压是否有波动，网压值是否在机车允许范围内，若不符合或有波动则等到网压稳定并符合要求后重新闭合主断路器。3.2高压电压互感器检测值不符合要求。使用电脑软件检查网压同步信号是否正确，如不正确检查通用柜内同步变压器二次端接线是否正确。3.3某一轴或几轴牵引电机隔。牵引电机隔离是引起主断保护的常见原因，通过司机室显示的隔离位置使用电脑软件对应下载该轴故障数据进行分析，同时对该轴变流柜内部各部件外观状态及接线做进一步排查直至找出故障点。3.4机车过流保护。机车主变压器的过流保护和原过流继电器的动作都将分断主断路器对机车进行保护，此时需要对相关线路进行排查。3.5主变风机工作异常。检查各主变流风机是否正常启动，如有不启动或反转的情况则对相应风机线路进行排查，同时检查风机相关传感器是否故障接线是否正确。3.6主变流功率模块故障。主变流柜内各功率模块及传感器发生故障时会造成对应牵引控制单元的故障隔离，在司机室控制DDU屏上会显示故障部位，同时主断路器保护跳开，这种情况下，使用电脑及专用软件下载对应故障数据进行排查，对故障模块进行检查更换。

五、结束语

综上所述，能够影响并造成机车主断路器故障的因素非常多，本文所列只是机车调试过程中的几种常见故障，调试人员应根据现场实际情况，结合图纸灵活分析运用，这样才能准确判断故障原因，找出故障点，在最短时间内将故障排除。另外在工作中多注意数据的收集和经验的积累也是提高故障处理能力的有效方法。

参考文献：

1. 张曙光.《HXD2型电力机车》.中国铁道出版社.2009
2. 崔晶、杨会玲《电力机车电器》.西南交通大学出版社.2016

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