HXD1B电力机车BVAC.N99D型真空断路器闭合故障的判断与预防措施

吴军沛

(郑州铁路局 郑州机务段， 河南郑州 450053 )



HXD1B电力机车BVAC.N99D型真空断路器闭合故障的判断与预防措施

吴军沛

(郑州铁路局 郑州机务段， 河南郑州 450053 )

HXD1B电力机车BVAC.N99D型真空断路器在运用过程中，多次发生由于主断路器闭合故障造成的机车故障。通过对HXD1B电力机车主断路器闭合原理、BVAC.N99D型真空断路器结构原理研究、对发生的故障调查，找到了BVAC.N99D型真空断路器闭合故障的原因，并采取改进措施，减少BVAC.N99D型真空断路器闭合故障的发生。

HXD1B机车； BVAC.N99D型真空断路器； 闭合故障； 故障判断； 改进措施

郑州机务段从2010年下半年开始配属HXD1B电力机车，到目前为止共配属130台，且全部HXD1B电力机车安装使用的是BVAC.N99D型真空断路器，自2010年至今，在机车运用过程中，多次出现由于BVAC.N99型真空断路器闭合故障造成的机车机车故障(简称：机故)，对机车正常运输造成了不利影响，具体统计如下：

表1 2011～2014年由于BVAC.N99D型真空断路器闭合故障造成的机故

1 HXD1B电力机车主断路器控制原理

(1) HXD1B电力机车主断路器控制电路

BVAC.N99D型真空断路器是HXD1B电力机车控制主电路开通和断开的重要部件。HXD1B电力机车HVB(真空断路器)回路由硬件=43-S10(1端紧急按钮开关)、=43-S20(2端紧急按钮开关)、=28-A01.U99(联锁钥匙阀)、=34-E01(布赫继电器)、=21-A11-K01(主断合继电器)、=21-A11-K02(主断合准备就绪继电器)触点和软件A13B_06、A140_02、A13B_06 、A13F_00触点(图1所示)串联组成。电路图如图1：

图1 主断路器控制电路

(2) BVAC.N99D型断路器工作原理

图2 BVAC.N99D型断路器工作原理图

在HXD1B电力机车的CCU已经通过SKS3(微机控制系统的一部分)发出了合HVB后，主断闭合，在发出闭合命令1 s后，HXD1B电力机车主断路器闭合时辅助触头联锁信号反馈到机车的CCU，机车认为主断路器闭合正常；如果HVB闭合时辅助触头联锁信号反馈到SKS3的状态还是断开的，这时候机车会认为合HVB故障，故障记录里面显示主断闭合故障。如果第2次“合HVB”扳钮开关来闭合HVB，第2次出现主断闭合故障，主断路器会被锁死，需要用电脑软件来解锁。

2 主断路器闭合故障的诊断

根据HXD1B电力机车主断控制电路、BVAC.N99型断路器工作原理和HXD1B电力机车在郑州机务段的运用检修情况，对主断路器闭合故障进行以下判断。

(1) 主断路器闭合故障1

HXD1B机车主断闭合的电路条件满足了，微机显示屏显示主断路器是否可以闭合的状态正确(变为绿色)，推动司机室的主断闭合按钮开关，主断路器没有正确闭合，微机显示屏显示主断闭合故障、主逆1检测到主断反馈信号故障和主逆2检测到主断反馈信号故障。

此时用Expert2分析软件查看机车CCUDIAG故障记录，看到机车故障时刻的CCU环境参数，里面有故障时刻机车各种状态记录，通过查看Input singals sks3_132的第14、15个信号值(对应主断闭合、断开状态触头联锁信号)，可以查看CCU记录主断路器状态。主断闭合正常时，CCU环境参数记录Input singals sks3_132的第15、14个信号值应该是“01”，如果都不是，而是“10”说明CCU记录主断路器没有闭合。

HXD1B机车主断路器辅助触头联锁信号进入TCU1、TCU2，TCU1、TCU2记录的状态应和主断的状态一致。查看Tcu1diag、Tcu2diag的记录，在主断闭合故障时刻，Tcu1diag、Tcu2diag记录都显示丢失主断闭合确认信号，也就是TCU1、TCU2没有正确收到主断路器闭合时的辅助触头状态信号，说明TCU1、TCU2记录主断路器没有闭合。

用Expert2分析软件分析，HXD1B机车主断闭合的电路条件满足了，给出机车主断路器闭合的指令后，机车的TCU1、TCU2和CCU都没有正确记录主断路器闭合的反馈信号，此时机车微机显示屏出现主断路器闭合故障。造成该主断闭合故障有以下几种情况：

①故障判断方法1

发生主断闭合故障，没有主断路器的CMDE(控制单元)计数器动作声音，也没有CMDE上延时继电器动作的声音，首先判断控制主断路器闭合的电路210681.02、210682.01、210682.02到320171.554是否存在问题，重点检查=11-Q01的X1插头，控制主断路器闭合的电信号虽然从SKS3的A30.41、A30.46已经发出，但由于210681.02、210682.01、210682.02到320171.554线接触不好，电路不通，会造成主断路器闭合故障。

②故障判断方法2

发生主断闭合故障，BVAC.N99D主断路器的CMDE上计数器会不累加，有CMDE上延时继电器动作的声音，首先判断进入真空主断路器P1的风路是否畅通，进入风缸RE的风压低于BVAC.N99D主断路器风缸动作的风压， BVAC.N99D传动风缸(K)不动作，发生主断闭合故障，所以首先判是否是主断路器风路不畅造成的主断路器闭合故障，并解决。

③故障判断方法3

发生主断闭合故障，没有主断路器的CMDE上计数器动作声音，有CMDE上延时继电器动作的声音，在排除主断路器风路问题后，可以检查主断路器上压力开关C1的状态好坏。

④故障判断方法4

发生主断闭合故障，并且没有主断路器动作的声音，有主断路器的CMDE上计数器动作累加，又有主断路器的CMDE上延时继电器动作的声音，在检查排除CMDE是否故障后，最后需要判断主断路器电磁阀的好坏，在实际检修中，BVAC.N99D主断路器电磁阀发生的质量问题最多。

⑤故障判断方法5

发生主断闭合故障，如果有主断路器动作的声音，有主断路器的CMDE(控制单元)计数器动作累加，但没有延时继电器动作的声音，先判断 BVAC.N99D主断路器CMDE上的延时继电器的好坏；在排除CMDE上的延时继电器存在质量问题后，如果有主断路器闭合一下后又断开的现象，此时需要测量主断路器上保持电磁阀和保持线圈，进一步判断主断路器控制风缸的好坏。

(2)主断路器闭合故障2

HXD1B机车主断闭合的电路条件满足了，微机显示屏显示主断路器是否可以闭合的状态正确(变为绿色)，推动“合HVB”扳钮开关后HVB闭合，但在1 s后，HXD1B机车的TCU1、TCU2或者CCU没有全都正确收到主断路器闭合的反馈信号，主断断开，同时机车微机显示屏出现主断路器闭合故障的信息。此类故障也好判断，可以按照主断闭合故障1的判断方法，查看TCU1、TCU2和CCU的参数记录，如果故障时TCU1、TCU2或者CCU之一的主断联锁状态和主断路器闭合时的不一致，可以认为是主断路器状态连锁反馈出现质量问题，应该检查更换相应的故障辅助触头联锁。

3 BVAC.N99D主断路器闭合故障的整改措施

针对HXD1B机车主断路器闭合故障，在日常检修过程中，通过统计分析发现，风路不畅、210681.02、210682或者320171.554电线路接触不好造成主断路器闭合故障没有出现过，由于压力开关、延时继电器质量问题造成的主断路器闭合故障的次数也比较少，出现最多的是由于主断电磁阀和辅助触头质量问题造成的主断路器闭合故障。针对这些故障我们采取以下措施：

(1)针对风路不畅、210681.02、210682或者320171.554电线路接触等问题可能造成的主断路器闭合故障，我们通过对进入各级修程检修的HXD1B电力机车，按照检修范围，技术标准，加强检查，对主断路器控制风路进行吹扫，保证质量。

(2)针对压力开关、延时继电器、电磁阀原因可能造成的主断路器闭合故障，只要HXD1B机车在运行中出现过障，在对机车进行全面检查后，把可疑的主断路器下车，在主断试验台上，按照BVAC.N99D主断路器的技术参数要求，在电压、风压DC 110 V/ 380 kPa、DC 77 V/ 360 kPa、DC 121 V/ 360 kPa、 DC 77 V/ 380 kPa、DC 121 V/ 380 kPa的条件下，反复试验，对于不符合的参数，查找原因，进行检修。

(3) 针对出现最多的由于主断路器电磁阀本身质量造成的主断路器闭合故障，在查找故障原因过程中，对抓到故障现象的电磁阀解体，检查检修电磁阀。通过长时间多次的试验，多个电磁阀解体检查，发现电磁阀的故障规律：①电磁阀在使用到一定期限后，电磁阀先导阀阀芯会有磨耗的(如图3)，有磨耗痕迹的先导阀会和先导阀复位弹簧配合不好，造成电磁阀卡滞，风路打不开，最终表现为主断路器闭合故障，这样的电磁阀必须更换。②结合检修N99其他型号主断路器积累的经验，统计出BVAC.N99主断路器电磁阀的使用寿命在6～7年，随着使用年限增加，电磁阀的故障率大幅度上升。所以在检修过程中，发现存在故障隐患或者发现电磁阀的使用寿命超过6年，都会予以更换。最后，把BVAC.N99主断路器的质量信息和意见反馈给检修厂家，由厂家组织人员对使用中的BVAC.N99主断路器更新改造。

图3 主断路器控制电路

(4)由于主断路器辅助触头质量问题造成的主断闭合故障，主要发生在机车进入较大一级的修程后，N99主断路器检修厂家更换主断联锁后，由于个别联锁的质量原因，偶尔出现主断路器闭合故障，一旦发现此类问题，会对整个批次的主断联锁进行更换，保证主断路器的质量。

4 效果验证

我们从2014年底开始，针对HXD1B电力机车主断路器闭合故障，采取以上措施，加强了对BVAC.N99D主断路器的检修，对发现质量隐患的电磁阀进行了更换，主断路器检修厂家也对电磁阀进行了更新改造，2015年郑州机务段运用的130台HXD1B电力机车，没有出现主断路器闭合故障造成机车故障，保证了机车的安全运用。

[1] 毛如香 ，蓝正升，李 扬.HXD1B电气原理图[R].株洲:中国南车株洲电力机车有限公司，2008.

[2] 颜 罡.机车控制要求说明(适合于六轴货运交流驱动电力机车)[Z].株洲：中国南车集团株州电力机车有限公司.

[3] 廖乡萍.BVAC.N99 系列交流真空断路器使用维护说明书[Z].株洲：中国南车株洲电力机车有限公司,2013.

HXD1B Electric Locomotive BVAC. N99D Type Vacuum Circuit Breaker Closing Fault Assessment and Prevention Measures

WUJunpei

(Zhengzhou Locomotive Depot, Zhengzhou Railway Bureau, Zhengzhou 450053 Henan, China)

When HXD1B electric locomotive BVAC. N99D type vacuum circuit breaker in application, it frequently occurred the main circuit breaker closing fault caused by the machine. By HXD1B electric locomotive main circuit breaker closed principle, BVAC. N99D type vacuum circuit breaker structure theory research, to investigate failure happened, find the BVAC. N99D type vacuum circuit breaker fault reasons of a closed and take improvement measures reduce BVAC. N99D type vacuum circuit breaker closing failure.

HXD1B locomotive; BVAC. N99D type vacuum circuit breaker; closed faults; Fault diagnosis; Improvement measures

��)男，工程师(

2016-04-11)

1008-7842 (2016) 05-0098-03

U269.6

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10.3969/j.issn.1008-7842.2016.05.22