【最新推荐标准】HXD1B型电力机车主断路器闭合故障的原因分析及对策.pdf
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1、2 0 1 2年第 1 期 2 0 1 2年 1 月 1 0日 机 车 电 传 动 ELECTRI C DRI VE F0R LoCOM oTI VES 运 用检 修 H X D I B型 电力机车主断路器闭合 故障的原因分析及对策 翟启斌 ( 江岸机务段 技术科,湖北 武汉4 3 0 3 0 1) 摘要:介绍 H XD 1 B型电力机车的运行情况,针对机车 运行中主断路器 H BV的闭合故障,调查并分析原因,提出相 应的对策,以提高机车的可靠性和稳定性。 关键词:HXD 1 B电力机车;主断路器;闭合故障;分析 中图分类号:U2 6 9 6 ;U2 6 4 3 + 5 文献标识码:B 文章编
2、号:1 0 0 0 1 2 8 X( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 7 5 0 3 1 概述 HX D 1 B型电力机车( 简称机车 ) 从2 0 0 9 年7 月开始 上线, 江岸机务段 目前配属2 7 0 台, 担当武汉北一株洲 、 郑州、 向塘 、 阜阳等区段4 5 0 0 6 0 0 0 t 货物列车的牵引 任务 。 机车在运用初期的故障率较高 , 经过近2 年的整改 升级 , 机车的可靠性和稳定性有 了较大幅度 的提升。 由于第 1 5 0台之后的机车在逐步国产化 , 质量 尚不稳 定 , 造成部分配件故障率较高。目前 , 机车还有一些固 有缺陷没有完全解决 , 如机车运行 中
3、主断路器 ( 简称 HVB) 闭合故障等 , 严重影响列车正常运行。 2 故障情况 3 5 2 0 0 9 年7 月至2 0 1 1 年5 月, 江岸机务段共发生 3 0 H V B闭合故障5 0 0 起。 造成该故障有高压电器设 整 备、 H V B 质量和相关控制逻辑、 线路接点的 原壅1 5 因, 也有主变流系统及保护系统等方面的原因, 具体原因见表 1 。0 表 1 H V B 闭合故障原因统计 导 致 故 障 的 部 件 或 原 因 故 障 次 数 紧 急 按 钮 网络 通 信 隔 离 开 关 高压 互感器 S KS 3 检 查 无 故 障 HVB及相关 过 分 相 主 变 流 器
4、由表 1 可知, 造成机车H B V不能正常闭合的主要因 素为主变流器 、 过分相和HB V及相关控制故障。 收 稿 日期 :2 01 1 0 71 2:收 修改 稿 日期 :2 01 1 1 2 1 8 3 问题分析 3 1 主变流器故障 机车运行中因变流器故障突然发生H VB跳闸保护, 短时间内机车没有功率输 出, 因此发生坡停和机破现 象。 从2 0 0 9 年7 月至2 0 1 1 年5 月, 主变流柜总故障3 0 1 件。 国外供应商虽及时修改软件, 将故障损失降至最小 , 但 仍没有根本解决问题。 图 1 为主变流器故障统计图。 2 0 0 籁 1 5 0 盎 器 o 5O 0 互
5、感器 辅逆器T C U 控制主逆器断路器 整流器 图 1 主 变 流器 故 障 统计 T C U控制造成的故障比例为6 6 4 , 主 、 辅助逆变 器造成的故障比例分别为7 3 1 和4 9 8 。 早期表现故 障率较高 , 后期质量基本稳定 。 4 Q C的输入 、 输出断路器( 简称Q) 造成的故障比例 为1 8 6 , 主要集中在辅助联锁触点失灵导致Q闭合或 断开反馈信号丢失, 牵引控制单元 ( 简称T C U) 收不到 Q工作状态的反馈信号 , 导致跳 主断和实施禁止升弓 保护。 4 QC本身造成的故障比例为6 1 1 5 。 通过调查 , H XD 1 B机车在武汉铁路局和南昌铁路
6、局的小号机车故 障较高, 而在郑州铁路局 的大号机车故障较小 , 说 明 产品的一致性和适应性存在问题。 从图2 可知, 4 QC故 障受环境因素的影 响较大 , 而Q故障受环境温度影响 较小 。 卜 。 。 2 = 甘 卜 2 = 譬 甘 2 0 0 9 年 2 0 1 0 年 2 0 1 1 年 图 2 四 象 限整 流 器 和 断路 器 的故 障 对 比 统计表明, I GB T 模块故障主要集中在I G B T芯片的 边线区域 内损伤。 芯片边线区域内损伤主要由模块制造过程中工艺 控制疏漏导致 , 供应商已经承认这一点。 经过优化的I G B T 在2 0 1 0 年9 月开始装车后,
7、 此部分 故障有明显改善 , 但在夏季还存在适应性 问题 。 3 2 H V B 及相关控制环 节 3 2 1 H V B 本身故障 HX D 1 B机车上安装B VA C N9 9 D型真空主断路器, 该产品在设计上存在一些不足 , 如合闸电磁阀通 电后 。4, 第 l期 翟 启 斌 :HXD1 B 型电 力机 车 主 断路 器 闭合 故障 的原 凶分 析及 对 策 2) 继 电器弹动 干扰 任何一种触点开关 , 在接通或断开时 , 都不会是 理 想 的一 次动作 ( 开 或闭 ) 。 在 将开 未 开 、 将 闭未 闭 的 瞬 间要 产生 弹 动 ( 也称 回跳 、 颤 动 ) 。 弹动是
8、一种极不规则的短暂而且反复闭合和断开 的振荡过程。 触点弹动在线路中会形成干扰脉冲, 如 果叠加在触点开闭的理想 的信号上, 会存在很大的误 差 , 导致控制装置指挥失灵 , 影响设备的T作稳定性 , 严重 时 可造 成 配件 损坏 。 3) 感性负载干扰 当接通或断开感性负载 电源时 , 在 电感线圈的两 端产生高于电源数倍的反 向电动势 ( 简称反电势 ) , 它 是工业控制装置主要的有害干扰源 。 使用继电器或其 他触点式器件控制 电感线圈时 , 由于弹动的关系, 触 点闭合及断开时 , 也会产生反电动势干扰。这一 冲击 电压 , 能使触点式控制器件的触点问产生电击穿 , 出 现飞弧 放
9、 电和辉 光放 电现象 , 导致触 点开关 瞬间虚 接 。 南上述分析可知, 造成HVB闭合和断开控制不稳 定和 断 开时 间延 长 的主要 原 因是反 电势 干扰 。 经过 综 合考虑 , 选择D网络来抑制反电势干扰试验 , 它既能把 反电势抑制到足够低, 又能抑制触点弹动。电路如图3 。 网 3 D I网络原 理 罔及 触 点 J断路 时 的等 效 电 路 罔 接 入 D网络后 , 继 电器线 圈所产生 的反 电势 , 以及 线圈的端 电压都很低 , 不会成为干扰源。断路时触点 两端的电压约等于电源 电压 , 不需要考虑触点的电击 穿问题 , 不会出现辉光放电现象 , 抑制触点接触不 良
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