关于HXD2型电力机车辅助变流器隔离故障原因分析及解决措施

徐文国

（大秦铁路股份有限公司 湖东电力机务段 技术科，山西大同037005）

关于HXD2型电力机车辅助变流器隔离故障原因分析及解决措施

徐文国

（大秦铁路股份有限公司 湖东电力机务段 技术科，山西大同037005）

针对HXD2机车辅助变流器隔离问题，从引起辅助变流器隔离的原因进行梳理分析，并提出相应的故障解决措施，为同类机车检修提供一定的参考。

辅逆隔离；恒频；变频；回路

湖东机务段现配属HXD2型电力机车180台，主要担当大秦线、同蒲线及宁可线的牵引任务，辅助变流器（简称：辅变）隔离问题将对机车牵引造成影响，甚至会引发其他故障，因此解决辅变隔离问题也是迫在眉睫。HXD2型机车辅助电路的电器部件全部集成在辅变流柜内（除辅助电机），主要部件包括辅助控制单元（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。

1 辅逆工作原理

每节机车共2个辅变，一个为定频定压，一个为变频变压，它们分别为恒频和变频负载提供电源（恒频负载包括：水泵、油泵、压缩机、辅变风机、司机室空调和生活间220 V/380 V供电；变频负载包括：牵引风机、主变流器风机、机械间风机）如图1所示，它们互为冗余，当其中一个故障时，另一个为所有负载提供电源。辅变采用DC－DC－AC的变换模式实现电源的变换输出，其输入电源取自牵引变流器中间回路，电压为DC 1 800 V（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 1 800 V电源变换为DC 545 V，再经辅变将DC 545 V逆变为三相AC 380 V，给相应的各辅机提供电源。

辅变参数

输入电压：DC 1 800 V±5%

10 ms峰值2 100 V/5 min

5 ms峰值2 400 V/10 h

输入电流：Irms＝175 A（有效值）

Imax＝350 A（最大值）

Imin＝220 A（最小值）

额定输出电压：AC 380 V±5%

额定容量：135 k VA

2 故障原因分析

当辅变输入电路、中间回路和输出电路故障后，相应的辅助变流器被隔离，即辅逆隔离。

2.1 辅变输入电路故障

当辅变输入电压异常时（正常值1 800 V），出现输入欠压、快速欠压、输入过压1、输入过压2、输入保险故障、输入保险联锁故障和过多的输入故障后，辅变被隔离。

（1）当辅变输入电压＞2 090 V（在500 ms内），如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s；辅变输入电压＞2 200 V，如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s；当辅变输入电压＜1 500 V，辅变被隔离。

（2）当辅变输入保险CC（ENT）CVS1或CC（ENT）CVS2的联锁无反馈时（1 s内），如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s；当辅变输入电压＜1 384 V，快速欠压故障；如果在20 s内2个输入模块故障或在20 s内存在1个输入模块故障，辅变被隔离。

（3）如果10 min内检测到4个辅变输入故障，辅变被隔离。

2.2 辅变中间回路故障

当辅变中间回路电压（正常值545 V）或电流异常时，出现中间过压首次、中间过压二级、中间断路器过电流和断路器超载或断路器过热和斩波器门极驱动故障、斩波模块永久性故障、保护晶闸管故障、斩波器短路故障和过多的斩波器故障后，辅变被隔离，其中保护晶闸管故障和斩波器短路永久故障，将辅变永久隔离，需人为恢复。

（1）当斩波器温度传感器超过整定值时，常开接点断开，即ACU接收不到斩波器温度传感器信号；当斩波器输出电压＞730 V时，如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s；当斩波器输出电流＞300 A（10 s内），辅变被隔离。

（2）当斩波器门极驱动板故障后，如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s，辅变被隔离。

（3）斩波器短路故障，当斩波器输出电流＞340 A、斩波器输出电压＜50 V、逆变器输出电压＜50 V、逆变器输出电流＜50 V（500 ms内），如果1 h内发生2次故障，辅变被隔离。

2.3 辅变输出电路故障

当逆变器输出电压或电流异常时，出现逆变器输出过压、逆变器超负荷和逆变器输出过电流以及逆变器门极驱动板故障、电感过热故障、辅变风机电流故障、逆变器输出接触器矛盾故障、故障转换接触器矛盾故障和过多的逆变器故障后，辅变被隔离。

（1）逆变器门极共有3个驱动臂，分别为12、34、56臂（对应的输出相位：R、S、T），当其中一个驱动臂故障后，如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s，辅逆被隔离。

（2）当逆变器输出电压＞440 V（500 ms内），如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s；当逆变器输出电流＞230 A（10 s内），辅逆被隔离。

（3）当辅变风机电流＞1.755 A或辅变风机电流＜0.585 A（20 s内），辅变被隔离。

（4）当辅变输出接触器C（IS）OND－CVS1或C（IS）OND－CVS2的控制和反馈不一致时（3 s内），如果20 s之内发生两次故障或一个故障持续20 s；当故障转换接触器C（SEC）CVS的控制和反馈不一致时（3 s内），如果20 s之内发生两次故障，或一个故障持续20 s，辅变被隔离。

3 处理措施

当显示屏提示辅变隔离时，首先进入显示屏主菜单→维护→设备切除与恢复→辅变，检查确认是哪个辅逆隔离。其次，确认系统柜断路器CC－CVS1，CCCVS2（第3排第8，第9）是否跳出，有跳出及时恢复，无跳出时应重新断合该开关。查看辅逆柜上有机玻璃罩下的各热保护接触器（蓝色）是否跳出，若有跳出，先试验能否合上，若合不上检查相对应的各辅机断路器及接触器状态情况。最后，再用电脑连接主处理单元MPU或远程输入输出模块RIOM，通过e Train软件分析故障代码，根据相应的故障代码找出问题所在。故障代码如表2所示。

3.1 输入电路故障

（1）用eTrain软件监视辅变输入电压，如输入电压异常，检查主逆变器中间电压，以辅变1为例监视界面如图2。

（2）更换相应被隔离辅变的输入1 800 V电压传感器CA（U-ENT）CVS。

（3）测量辅变输入保险CC（ENT）CVS1或CC（ENT）CVS通断状态，若保险断路，更换输入保险；若保险正常，测量输入保险联锁；如果联锁断路，更换联锁；如果联锁闭合正常，检查输入保险联锁接线到辅助控制单元ACU机箱输入输出板的接线。为了防止和谐2型机车在运行中因辅变DC 1 800 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 1 800 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。

（4）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。

3.2 辅变中间回路故障

（1）检查斩波器温度传感器接线状态；确认辅变通风是否正常；更换斩波器。

（2）检查斩波器输出电压传感器CA（U-IT）CVS1或CA（U-IT）CVS2接线状态；更换斩波器输出电压传感器；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。

（3）检查斩波器输出电流传感器CA（I-IT）CVS1接线状态，接线良好更换斩波器输出电流传感器。

（4）互倒ACU，故障转移后，更换故障ACU。

3.3 辅变输出电路故障

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，要求检修车间结合年检、半年检、季检、月检检修修程对机车进行整治。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－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。

4 结束语

通过对HXD2型机车辅助变流器工作原理进行分析，梳理总结了引起辅逆隔离的主要原因，并提供了相应的故障处理措施，为技术和检修人员处理辅变故障提供了有效的参考，提高了机车检修质量，确保了机车质量的稳定。

［1］ 张曙光.HXD2型电力机车［M］.北京：中国铁道出版社，2009.

［2］ 乔宝莲.电力机车电器［M］.北京：中国铁道出版社，2007.

［3］ 中国北车集团大同机车车辆有限公司.HXD2交流货运电力机车检修手册［R］.大同：中国北车集团大同机车车辆有限公司，2007.

Cause Analysis and Countermeasure of Auxiliary Converter Isolation Fault for HXD2 Electric Locomotive

XU Wenguo
（R＆D Center of Hudong Locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China）

Aiming at the auxiliary converter isolation problem of HXD2 locomotive，this paper analyzes the cause of fault，and puts forward the corresponding measures to resolve the failures，which can provide reference for similar locomotive maintenance.

auxiliary converter isolation；constant frequency；variable frequency；circuit

U266.1

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.15

1008－7842（2014）05－0063－03

4—）男，助理工程师（

2014－01－17）