HXD1B 型电力机车主断路器工作原理及闭合故障分析

路赛

引言：介绍HXD1B型电力机车主断路器的工作原理，针对机车运行中主断路器HVB出现的闭合故障进行原因分析，提高机车运用的可靠性和稳定性

一、概述

HXD1B 型电力机车是我国自主生产的大功率交流传动干线货运电力机车，单机功率 9600KW。目前已生产近千台，其中郑州铁路局郑州机务段配属了130台，自投入运用以来，主断路器（简称HVB）故障已成为HXD1B型机车机破和临修的重要原因，严重影响机车安全运行。

二、主断路器概述及工作原理

HXD1B型电力机车装有一台真空主断路器，安装在机车车顶部，用于开断、接通机车 25kV 主电路，同时用作机车过载、短路和接地保护。主断路器结构如图 1 所示，由上部高压、中间绝缘和下部控制三部分组成。

图 1 主断路器结构图

1—底板；2—插座连接器；3—110V 控制单元；4—辅助触头；5—肘节机构；6—保持线圈；7—风缸；8—电磁阀；9—调压阀；10—储风缸；11—垂直绝缘子；12—绝缘操纵杆；13—传动头组装；14—高压连接端（HV1） 15—水平绝缘子；；16—真空开关管组装；17—高压连接端（HV2）

2.1合闸原理

只有满足如下条件，主断路器才能闭合：

图 2 主断路器处于开断状态

（1）主断路器必须是断开的。（2）必须有充足的气压。（3）必须使保持线圈得电。

主断路器合闸过程：将主断路器扳键开关置“合”位，电磁阀得电，气路打开；压缩空气由储风缸通过电磁阀流入传动风缸，推动活塞向上运动；主动触头随着活塞的移动而运动；恢复弹簧压缩；主触头闭合；触头压力弹簧压缩；活塞到达行程末端；保持线圈在保持位置得电；电磁阀失电；压力气缸内的空气排出，合闸过程结束。

图 3 主触头闭合

2.2分闸原理

主断路器分闸过程：在任何情况下，只要控制电源失电或主断路器扳键开关置“分”位时，断路器就会断开。具体分闸过程如下：保持线圈失电；活塞在弹簧力作用下（恢复弹簧、肘节机构等）移动；主触头打开，真空开关管灭弧；行程结束，活塞缓冲；分闸过程结束。

三、主断路器故障典型案例分析

主断路器故障主要发生在机车过分相后。牵引控制系统要求机车通过了分相区后，CCU在一个指令周期内，如果能正确检测到网压，网压能从正常值下降到0再升高到正常值（17.5～31 kV），在过完分相区后，给出主断路器的合闸命令。但是在一个指令周期内，如果不能正确检测到网压，系统就忽略自动过分相，发生既不合闸也不报故障的现象。造成主断路器闭合故障的原因有主断路器本身质量缺陷和相关控制逻辑、线路接点的原因，也有主变流系统及保护系统等方面的原因，下面对几起典型故障案例进行分析。

3.1 主断路器闭合故障分析

故障现象（一）：2013年4月19日HXD1B 0441机车突然跳主断，微机故障显示“主逆1 的4QC 暂时故障”和“主逆2 的信号单元4QC 暂时故障”，重新闭合主断，合上就跳，造成HXD1B 0441机破事故一件。

故障分析：技术人员对故障现象进行了分析：真空主断路器可以动作闭合，说明外部控制电路是能够提供正常的电压让电磁阀得电吸合，在主断路器闭合瞬间，主断路器控制板延时继电器立刻切断电磁阀电路，同时接通保持线圈供电通路，让保持线圈的电磁力维持主断路器主触头在闭合位。但是不能保持闭合状态，说明保持线圈没有得电，因此初步分析110V 控制单元上保持线圈回路有部件损坏或线路断开，并进行了针对性试验，经过检查发现主断控制板上R18、R18电阻烧损，该电阻串联在保持线圈回路内，电阻的烧损会导致真空断路器保持线圈回路不能得电，因此线圈失去保持效果，造成瞬间闭合后断开的故障。

故障现象（二）：2012年3月15日HXD1B 0223机车，司机操纵主断路器扳健，主断路器电磁阀无得电吸合声，主断路器不能闭合，造成HXD1B 0223机破事故一件。

故障分析：机车回段后，检修人员对主断路器进行了解体，由技术人员检查、分析后发现主断路器合闸电磁阀线圈内部短路，电磁阀接触不良，不能动作，导致气路不能打开，压缩空气不能通过电磁阀流入传动气缸，导致主断路器不能闭合，更换电磁阀后，故障消失。

故障现象（三）：2013年年6月8日HXD1B 0438机车，司机操纵主断路器扳健，主断路器电磁阀有得电吸合声，主断路器无法闭合，造成HXD1B 0438机车机破事故一件。

故障分析：经技术人员对主断路器工作原理进行分析并针对故障现象得出结论：在规定的气压条件下，主断路器电磁阀有吸合聲，表示主断路器外部控制电路良好，并且电磁阀线圈也能得电吸合，能够将控制电压正常送到主断路器电磁阀。进一步检查后发现，电磁阀线圈得电吸合后，电磁阀供气口不能打开，导致压缩空气不能流入传动风缸，造成主断路器闭合故障，更换电磁阀后故障得到解决。

四、结束语

主断路器故障的根本原因是其本身质量不高，在运用中，要加强检查，排除隐患，减少机车故障率。

参考文献

[1]张曙光.HXD1B型电力机车[M].中国铁道出版社，2009.

[2]中国南车集团株洲电力机车有限公司.HXD1B 型交流传动电力机车维修手册[K].株洲：中国南车集团株洲电力机车有限公司，2009.

（作者单位：郑州铁路局郑州机务段）