HXD2型电力机车主断路器隔离故障原因分析及解决措施

摘 要：本文针对HXD2型电力机车主断路器隔离问题，从引起主断路器隔离的原因进行分析，并提出相应的故障解决措施，为机车检修提供一定参考。

关键词：HXD2型电力机车;主断路器;隔离;解决措施

1 概述

湖东机务段现配属的HXD2型电力机车采用2（B0-B0）轴式，由两节结构完全相同的机车连挂组成，主要担当大秦线、同蒲线2万吨和1.5万吨组合列车及单元万吨列车的主控牵引任务。HXD2型电力机车每节车各有一个主断路器，当任一主断路器闭合时，均可通过高压连接器为两节车接入高压电，当主断路器隔离时，由于主断路器隔离原因的不同，将导致对应节机车受电弓无法升起，甚至会导致对应节机车隔离的发生，因此解决主断路器隔离问题也是迫在眉睫。

2 主断路器工作原理

22CB型真空断路器工作原理见图1。

压缩空气经空气过滤器过滤后到调压阀，调压阀将压力调整为483 kPa 后送入储气缸。当主断路器扳扭置闭合位，主断路器闭合命令经输入输出模块RIOM送入主处理单元MPU，MPU判断主断路器闭合条件满足时，通过RIOM输出DC110V，电磁阀线圈得电，打开电磁阀，储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入中继阀的控制腔，打开中继阀，另一路通过中继阀送入风缸，驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的活动触点上移，使主断路器闭合，此时主断路器辅助触头将主断路器闭合状态信号经RIOM送入MPU。

当主断路器扳扭置断开位，主断路器断开命令经输入输出模块RIOM送入主处理单元MPU，MPU通过RIOM断开DC110V，电磁阀线圈失电，电磁阀和中继阀均在弹簧的作用下复位，将风缸内的压缩空气释放掉，绝缘推动杆和主断路器的活动触点在机械装置弹力作用下，向下移动，将主断路器断开，此时主断路器辅助触头将主断路器闭合状态信号经RIOM送入MPU。

22CB型真空断路器主要技术参数。

型号                                     22CB

额定电压                                 25kV AC

额定频率                                 50Hz

耐受電压〔工频〕                         75kV

耐受电压〔1.2μs/50Hz冲击波〕           175kV

额定电流                                 1000A

短路承受能力                             50kA〔峰值〕

最大闭合能力〔25kV/50Hz时〕             40kA〔峰值〕

短路瞬时承受能力〔1s内〕                20kA〔有效值〕

开断时间                                <40ms

闭合时间                                <115ms

控制电压                                DC110V

辅助触头                                4常开/4常闭

控制气压                                395～2000kPa

环境温度                                -50～+70℃

重量                                    105kg

3 原因分析及处理措施

HXD2电力机车主断路器隔离主要由4部分原因组成：主断路器故障、控制回路故障、主变流回路故障及主变压器保护。

3.1 主断路器断开故障。

HXD2型电力机车主断路器辅助联锁中有2组常开和2组常闭分别给RIOM1、RIOM2提供主断路器反馈的状态信号，主断路器控制命令处于断开状态，常开联锁送入RIOM1、RIOM2的信号为高电位，常闭联锁送入RIOM1、RIOM2的信号为低电位时，或常闭、常开联锁都为低电位时，主断路器隔离。

3.2 控制回路故障。

3.2.1 当控制主断路器闭合的主断闭合继电器Q（FR）DJ控制与反馈之间不一致，且故障持续1秒以上，主断路器隔离。

3.2.2 机车处于非紧急制动状态下，人为闭合主断路器，而主断路器没有闭合，该故障5分钟内发生3次，主断路器隔离。

3.3 主变流回路故障。

3.3.1 当主断路器闭合后，原边电流大于额定值255A时，主断路器隔离。

3.3.2 当发生电机隔离后，主接触器或预充电接触器的控制电源被切断，但反馈信号仍为高电位时，主断路器隔离。

3.4 主变压器保护。

3.4.1 当机车牵引逆变器处于运行状态，且主变压器温度大于15℃时，机车检测变压器冷却油泵1、2的状态，当1个油泵的油流继电器没有反馈信号时，机车将功率运行，当油泵1、2的油流继电器都没有反馈信号时，主断路器隔离。

3.4.2 当主变压器温度传感器1、2测量值同时不在范围内（正常测量范围为4～20mA），且持续30秒时，主断路器隔离。

3.4.3 当主变压器温度继电器检测到变压器温度大于115℃时，超温保护动作，主断路器隔离。

4 处理措施

當发生主断路器隔离时，通过安装有eTrain软件的电脑下载机车TCMS模块中的数据，通过数据分析确定故障类型，故障代码如表1所示。

4.1 主断路器故障。

如故障代码为00-21-1E或00-21-3A，在数据中查找下表中变量：

表2

[VarC_E_BT2_DJMF=1＼&VarC_E_BT1_DJMF=1＼&VarC_E_BT2_DJMO=0＼&VarC_E_BT1_DJMO=0＼&主断常开联锁输入到RIOM2，1=闭合，0=断开＼&主断常开联锁输入到RIOM1，1=闭合，0=断开＼&主断常闭联锁输入到RIOM2，1=断开，0=闭合＼&主断常闭联锁输入到RIOM1，1=断开，0=闭合＼&]

如果数据记录2组常开联锁和2组常闭联锁给RIOM1、RIOM2所提供的主断路器状态信号全部是0，检查主断路器插头是否到位。如果数据记录2组常开联锁给RIOM1、RIOM2所提供的主断路器状态信号是1，2组常闭联锁给RIOM1、RIOM2所提供的主断路器状态信号全部0，更换主断路器。

4.2 控制回路回路故障。

4.2.1 如故障代码为00-21-23，在数据中查找下表中变量：

表3

[VarC_S_BT2_FRDJ=1＼&VarC_S_BT1_FRDJ=1＼&VarC_E_BT2_QFRDJ=0＼&VarC_E_BT1_ QFRDJ =0＼&Q（FR）DJ 继电器输入RIOM2的控制命令， 1=闭合，0=断开＼&Q（FR）DJ 继电器输入RIOM1的控制命令， 1=闭合，0=断开＼&Q（FR）DJ 继电器输入RIOM2的反馈信号， 1=闭合，0=断开＼&Q（FR）DJ 继电器输入RIOM1的反馈信号， 1=闭合，0=断开＼&]

检查主断闭合继电器Q（FR）DJ接线状态;互倒控制与反馈不一致的RIOM，如故障转移，更换故障RIOM，如故障不转移，更换主断闭合继电器Q（FR）DJ。

4.2.2 如故障代码为00-21-25，确认调整主断路器风压为483～497kPa;检查主断路器闭合时无漏风，如漏风，更换主断路器;互倒主断闭合继电器Q（FR）DJ，如故障转移，更换故障继电器;测量主断路器电磁阀闭合状态电压，如无电压，进一步检查上游电路。

4.3 主变流回路回路故障。

4.3.1 如故障代码为00-21-2A，首先检查车顶高压电器是否放电，如主断路器、放电间隙、受电弓等，如车顶电器放电引起的原边过流，处理相应放电处所即可;如车顶电器良好，且数据只记录该故障，检查主变压器状态，如主变压器状态良好，分别互倒RIOM1、2，如故障转移，更换故障RIOM，如故障不转移，更换原边过流继电器Q1L（M）。

4.3.2 主断路器隔离伴随电机隔离，且有切一节车的提示，查找数据中电机隔离的原因，如对应于电机记录00-21-41更换主接触器，00-21-47更换预充电接触器。

4.4 主变压器保护

4.4.1 如故障代码为40-23-00和40-23-01，检查1、2#油泵开关DJ-PH1、DJ-PH2状态，如油泵开关断开，检查油泵开关状态、接线状态及油泵状态;如油泵开关未断开，检查油流继电器整定值、接线状态，检查高压工作时油流继电器工作和输出指示灯是否点亮，如工作指示灯不亮，检查继电器220V供电回路;如输出指示灯不亮，更换油流继电器。

4.4.2 如故障代码为40-23-08和40-23-09，通过eTrain软件监控变压器温度值，变压器温度传感器 1（CA1（T）TFP）的测量值输入MPU1，变压器温度传感器 2（CA2（T）TFP）的测量值输入MPU2;分别互倒MPU1、2，如故障转移，更换对应MPU，如故障不转移，更换对应变压器温度传感器。

4.4.3 如故障代码为40-23-04，测量主变压器温度，如温度较高，进一步检查主变压器状态;如温度正常，检查油泵1、2状态，更换温度中间继电器QQ1（TPH）和主变压器温度继电器Q1（TPH）。

5 结束语

本文通过对HXD2型机车主断路器控制回路工作原理进行分析，结合主变流回路保护和主变压器保护原理，梳理总结了导致主断路器隔离的主要原因，并提供了相应的故障处理措施，从而减少机车故障抢修时间，提高了机车检修效率，确保了机车质量的稳定。

参考文献：

[1]张署光. HXD2型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2009（7）.

[2]乔宝莲.电力机车电器[M].北京：中国铁道出版社，2007（12）.

[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[G].大同：中国北车集团大同机车车辆有限公司，2007.

作者简介：

陈伟，助理工程师，2008年毕业于兰州交通大学电气工程及其自动化专业，工学学士学位，现从事HXD2电力机车的检修技术指导和惯性问题研究工作。