CRH2A辅助电源装置（APU）的故障分析及对策

张 青 上海铁路局上海动车客车段

随着动车开行数量的不断增加，运行速度的不断提高，动车运行途中辅助电源装置（APU）的故障也呈上升趋势，已成为影响动车组安全正点运行的重要故障。辅助电源装置（APU）是动车组的关键部件之一，其所起的作用相当于辅助供电系统，其运行品质的好坏，不仅会影响车内许多用电设备的正常使用，而且也会严重影响到铁路动车组列车的运行安全。

1 辅助电源装置的功能

CRH2A全车由8节组成(4动4拖)，共有2台辅助电源装置(APU)，分别设置在1号车和8号车。辅助电源装置APU的作用是为除牵引电机以外的辅助系统提供电源，从辅助电源装置输出4路交流和1路直流电源(见图1)。

图1 电源系统示意图

1.1 单相100 V不稳定电源系统

单相100 V不稳定电源系统从牵引变压器的辅助绕组取电，通过输入变压器与辅助变压器（ATr）降压，给热水器的加热器等容许电压变动的设备供电。

辅助绕组输出的单相400 V交流电供给APU进行整流，经过APU的输入滤波器、整流器、中间直流环节、三相PWM逆变器以及输出滤波器，得到稳定的400 V/50 Hz三相交流电源系统，给牵引变压器、牵引变流器、牵引电机的风机、电开水炉等供电。

1.3 单相100 V稳定电源系统

三相400 V稳定电源系统通过单相变压器(Tr3)输出单相100 V稳定电源系统，给空调控制、显示器、上水装置等供电。

1.4 单相220 V稳定电源系统

三相400 V稳定电源系统通过单相变压器(Tr4)输出单相220 V稳定电源系统，给车厢内插座、小卖部设备、自动售货机、热水供应器控制等供电。

1.5 直流100 V稳定电源系统

辅助整流器(ARf)也与三相400 V稳定电源系统相连，经过整流得到直流100 V稳定电源系统，给车辆的控制电源、车厢照明、蓄电池等设备供电。

2 APU故障处理实例

例1：2008年6月6日～8日动车组CRH2012A 1号车的APU功率单元因为过热保护，造成辅助电源复位后无法工作。为保证动车组运行正常，对1号车APU进行切除，使用BKK扩展供电来维持1号车APU供电单元设备工作。

处理措施：动车组入库后更换APU继电器模块、控制基板、IGBT模块后实验正常。

例 2：2009年 6月 20日，上海局担当的 D5423次（2008A+2017A）进上海站时，2008 01报辅助电源装置故障（故障代码135），随车机械师将2008 01车APUCN空开断开5 s再投入，司机RS复位，故障未恢复。MON又报2008 00车辅助电源装置故障（故障代码135），随车机械师将2008 00车APUCN空开断开5 s再投入，司机RS复位，故障未恢复。到站后司机进行换端作业，随车机械师到2008 01车，司机称2008A的2个VCB未闭合，随车机械师通过MON确认2008A的2个VCB已闭合，只是2008A的2个APU因故障未投入。随车机械师再次将01车、00车APUCN断开再投入和断开5车电茶炉空开，司机RS复位，故障仍未恢复。随车机械师要求司机降弓断电大复位，复位后00车APU恢复，01车未恢复，司机闭合BKK进行扩展供电。

处理措施：动车入库后，所组织人员对其辅助电源装置进行检查，发现辅助电源装置滤网较干净，散热器外侧无杂物，使用高压风对散热器进行吹扫发现灰尘较多。按四方股份提供的作业指导书，检修人员对功率模块散热器进行了吹扫（该作业前期未明确要求），发现积灰较多，堵塞了散热风道，导致辅助电源装置超温保护。清灰处理故障后，APU工作正常。

例 3：2010年 1月 29日，上海局担当的 D5459次（2023A+2019A）运行至苏州站报2023 00车辅助电源故障（故障代码135），RS复位无效。随车机械师断开辅助电源控制装置及辅助电源控制器两个空开后重新投入无效，检查发现5车电茶炉进水管有漏水现象，断开5车电茶炉空开后，2023 08车APU故障消除，后续交路运行正常。通知司机进行BKK远程扩展供电。

处理措施：动车入库后，检修人员发现2023 05车电茶炉水箱电磁阀前端波纹管接头垫片开裂，直接导致电茶炉漏水，渗出的水珠滴在加热器的AC400 V电源接头上，进而导致APU故障。更换密封圈，APU工作正常。

3 APU故障原因的归纳分析

辅助电源装置的故障保护功能有输入过电流、变流器过压、变流器过流、变流器过载、输出过压、输出低电压、检测接地、输出短路保护等，因此辅助电源装置的故障往往是由于APU的故障保护产生的。

根据案例分析，辅助电源装置的故障可分为两大类，一类故障是由于负载设备故障或负载设备短路造成的，如负载设备绝缘不良，有漏电流存在等等。另一类的故障是由于辅助电源装置APU自身故障造成的，如由于动车组运行线路环境比较差，造成APU冷却系统堵塞、冷却不良或APU内部模块单元存在质量问题或烧损等。

4 APU故障途中应急处理

4.1 APU故障排查方法

在动车组上安装有2台辅助电源装置，一台辅助电源装置供给4节车厢所需辅助用电。当一台辅助电源装置发生故障时，另一台正常运转的辅助电源装置能够向8节车厢供电（设置了用于切换的扩展供电回路）。辅助电源装置的输出容量的设计能够在故障时用一台正常运转的辅助电源装置向整列车供电。因此，当一台辅助电源装置故障时无需减少负荷。但是，BKK扩展供电只是对用于车下通风冷却系统的三相交流400V电源进行扩展供电，当由于辅助电源装置某些负载设备发生故障时，为不影响其他设备的使用，我们可以使用排除法查找故障负载，将其切断以保证其他设备的正常工作。

（1）若【辅助电源装置交流电源1NFB】ACVN1跳闸，检查稳压AC100 V的负载（空调控制、上水装置、显示器、辅助制动、空气清洁器、广播装置等）。到故障车的运行配电盘，重新投入【辅助电源装置交流电源1NFB】ACVN1，通过MON，确认故障恢复情况。若恢复，正常运行。若无法恢复，全部断开该车故障用电设备的NFB。再次闭合ACVN1，然后逐一闭合后续用电设备。待ACVN1再次跳闸，切除相应故障用电设备，闭合ACVN1。

（2）若【辅助电源装置交流电源 2NFB】（ACVN2）跳闸，检查AC220 V电源的负载（插座、餐车用电设备等）。到故障车的运行配电盘，重新投入【辅助电源装置交流电源2NFB】ACVN2，通过MON，确认故障恢复情况。若恢复，正常运行。若无法恢复，全部断开该车故障用电设备的NFB。再次闭合ACVN2，然后逐一闭合后续用电设备。待ACVN2再次跳闸，切除相应故障用电设备，闭合ACVN2。

（3）若【辅助变压器NFB】（ATN）跳闸，检查不稳压 AC100 V用电设备（辅助加热器、保温、水泵、自动洗面台、玻璃加热器等）；到故障车的运行配电盘，重新投入【辅助变压器NFB】（ATN），通过MON，确认故障恢复情况。若恢复，正常运行。若无法恢复，全部断开该车故障用电设备的NFB。再次投入辅助变压器NFB（ATN），然后逐一闭合后续用电设备。待ATN再次跳闸，切除相应故障用电设备，闭合ATN。

（4）若辅助电源装置报故障，MON电源电压页面三相AC 400 V有残余电压，则需检查三相AC400 V用电设备（电茶炉和车下设备冷却用通风机）。

（5）若是辅助电源装置自身的故障，则需断开【辅助电源装置控制NFB】（APUCN）进行BKK扩展供电，此时，需确认本单元的三相AC400V用电设备无故障，否则即使进行BKK扩展供电仍然可能会使APU停机。

4.2 途中应急处理方法

动车组机械师在途中的应急处理需根据实际情况区分是哪一类的故障保护。如果由于APU负载设备的故障或短路造成的，应找到故障设备进行修复，途中不能修复的应将其切断，确保其它设备的正常运行。如果是由于APU自身故障造成的APU故障保护，复位后无法恢复的，则需切除故障APU，进行扩展供电，维持运行。

5 入库诊断及处理

APU随着工作时间的延长或气温升高，故障发生的几率越大，往往动车组回库后经过一段时间的冷却，故障有可能会自动消失，这样容易造成我们在发生故障后入库检修时却发现工作正常的情况，这时我们就要通过其他途径来查找和消除故障。

（1）通过故障数据下载，分析故障代码，比照故障代码表，查找APU故障源。

（2）当出现APU在无负载状态下，确认输出电压是否在允许范围内，当输出电压不稳定或偏差太大的情况时，一般都是由逆变器控制板故障所引起的，而辅助变流器不工作很有可能是通讯接口故障造成的。

（3）对APU外部配线以及负载进行检查时，切除该单元APU，利用另外一台APU进行扩展供电，确认供电是否正常，以此来判断APU的外部配线和负载设备状态。

（4）对APU内部模块故障查找要按控制基板、继电器模块、功率单元的顺序逐个切换，确认其现象。

（5）对于辅助电源装置（APU）故障的入库处理，可以根据《CRH2动车组故障库内处理》办法执行。

6 结束语

动车开行几年，在专业技术人员与机械师的共同努力下，辅助电源装置APU的途中应急故障处理与入库故障诊断处理的能力有了很大的提高，我们要不断总结经验，全面掌握CRH2A动车组辅助电源装置APU的故障判断与处理技术，确保动车组的安全运行。