HXD3机车PSU电源装置应用和改进

王向东,刘三江

(武汉铁路局 江岸机务段,湖北武汉430012)

江岸机务段从2007年4月开始使用HXD3机车已经有两年多时间,因为PSU电源装置发生151起故障,已经造成了多起机车临修和机破事故(图1)。如何提高PSU充电装置的可靠性,减少故障率,进一步确保HXD3机车安全运用,已经成为一个需要尽快解决的课题。

1 原因分析

(1)故障统计

图1 HXD3机车110 V电源柜运用3年来的故障统计

HXD3机车电源柜主要是由逆变电源充电装置和蓄电池组组成,其故障现象也主要表现在充电装置的故障和蓄电池故障两方面。图2所示截止到2009年7月我段HXD3机车电源柜故障类型的统计。

图2 江岸机务段HXD3机车110 V电源故障分类统计

从图2中可以看出,PSU充电装置故障频率较高,占110 V电源柜总故障的3/4以上 。

(2)使用不当

在HXD3机车运用初期,由于机车乘务员和检修人员还不能熟练掌握机车性能,在使用过程中出现了一些不正确的处理方法,例如机车正常情况下TCMS低温(直流)防寒控制和沙管直流加热开关没有断开;机车在库内长时间停放时没有断开蓄电池开关;处理故障时机车照明时间过长、放电功率过大等,这些不当的操作直接导致蓄电池过度放电而引发故障。通过有效地整改措施后,这些不良情况已经基本消除。

(3)蓄电池亏电对PSU的影响

在蓄电池正常的情况下,蓄电池端电压一般处于DC100 V以上。PSU电源装置开始工作时,蓄电池充电电流在30 A以下。机车控制系统全负荷工作时约需30 A的电流,此时电源装置投入工作时需限流输出。一旦蓄电池发生亏电后,电源装置投入工作时瞬时充电电流往往大于40 A,这样容易造成PSU的误保护动作。所以,如何有效地防止减少蓄电池亏电故障是减少PSU充电装置故障的一个重要内容。

(4)近期质量情况

从2009年3、4月份开始,PSU故障件数明显上升,由于元件的老化、气温的升高、网压的不稳定性和操作方面产生电压电流突变而引起保护环节的误判断,主要表现为PSU显示故障红灯。这些故障现象大部分没有元器件的损伤,可以自动转换到另一组PSU装置工作,通过断开蓄电池开关就可以消除。发生这种现象后,我们及时向厂家反馈,已经对相关参数设置做了修改,收到了明显的效果,这些工作有待于今后进一步掌握这些故障特性后再进行改进和完善。

2 改进措施

(1)对PSU充电装置的改进

对于蓄电池来说,电压、充放电电流是其工作性能的一个重要指标。HXD3机车上只有电压显示,没有充放电电流显示,在应用过程中无法掌握蓄电池充放电电流状态。为了进一步完善电源装置的功能,让乘务人员能够随时观察到蓄电池的充放电状态,及早发现蓄电池的充放电异常情况,以便排除初期故障隐患,防止故障损失进一步扩大化,我们特向厂家提出对蓄电池充放电电流进行监测的技改要求。该项目目前已经成功实施,由某公司开发生产的“PYD-1型蓄电池状态监测仪”已经应用到后期生产的HXD3机车上,对蓄电池充放电情况起到了良好的监测作用。

(2)日常维护保养和使用方面的措施

为了做好HXD3机车110 V电源装置的日常维护保养工作。江岸机务段主要从使用过程和定期维保两个方面入手,来保证电源装置的良好性能和机车的安全运用。

①日常维护保养

每半年对蓄电池组进行一次检查和维护,主要是测量蓄电池电压、内阻大小,检查蓄电池单节有无漏液、变形和连线松动等。

②110V电源装置的使用

机车整备作业时,检修人员必须检查并记录机车蓄电池电压和PSU充电装置的充电电压值,轻载试验蓄电池的放电状况,检查机车故障信息,通过改变TCMS时间设置的方式来试验PSU装置的双组工作转换情况。

机车整备完毕、库内停留或短备期间,必须断开机车蓄电池控制总开关;机车长期停放解备后,必须检查蓄电池电压,防止蓄电池亏电。

控制电气柜上直流加热开关施封,严禁闭合该开关。机车蓄电池电压＜100 V时,必须进行充电。机车升弓合闸后,检查PSU装置的充电电压,额定输出电压为110 V±1%。允许在105～110 V充电状态下运行,最终充电电压必须达到110 V,且充电时间不允许超过10 min。

机车运行时,应注意观察机车控制电压值。当发现蓄电池电压始终低于110 V时,表示PSU装置或蓄电池自身有故障,要关闭机车照明和其他辅助设备电源开关,尽量减小蓄电池的放电电流,以维持列车运行到前方车站再做处理。

按合同规定,机车110 V供电装置电压范围最低不小于77 V,但在实际运用过程中出现过88 V时APU不工作现象,没有750 V电源输出,所以PSU也不能投入工作,于是进一步造成蓄电池亏电事故,这种情况有待于在今后的工作中进一步探索和改进。

[1] 中国北车集团大连机车车辆有限公司.HXD3型交流传动电力机车培训教材[Z].2006.

[2] 张忠玉,朱建伟,刘彤辉.HXD3机车110 V电源装置故障分析及改进措施[J].机车电传动,2008,(4):75-77.