动车组真空主断故障分析及解决措施探讨

张善安++宿伟

摘 要：根据动车真空主断不按指令打开（闭合）故障现象，分析其造成原因，进而进行设计、工艺改进及检测验证，经装车考核后一并进行了改造，效果良好，确保了真空主断辅助触点工作的可靠性，从而保证动车组安全、正点运行。

关键词：动车组；真空主断；故障分析；设计改进；工艺改进；试验验证

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.012

1 引言

主断路器连接在受电弓与牵引变压器原边绕组之间，安装在车顶或高压箱内，它是动车组电源开关和动车组的总保护高压设备。当主断路器闭合时，动车组通过受电弓从接触网导线上获取电能，投入工作；当动车组运行时，收到过分相信号，自动打开主断路器，过分相后自动闭合主断路器；若动车组主电路和辅助电路发生短路，超载，接地等故障时，故障信号通过相关控制电路使主断路器自动开断，切断动车组总电源，防止故障范围扩大；断路器由计算机通过高压控制电路进行控制，此电路包括主过流继电器、主变压器油位指示器以及电机变流器、网侧变流器内的网侧脱扣继电器，这其中的任何一项都可以通过切断网侧断开电路的方式使高压断路器立即断开，一旦这些电路出现严重故障，就通过高压断路器切断其后的负载供电达到保护的目的。

本文对高压真空主断路器不安指令打开（闭合）故障进行分析，提出了解决故障的措施和今后改进的方法，对保证动车组正常运用有重要作用。

2 故障描述

CRH1A-200、CRH1B和CRH1A-250型动车组使用由泰科公司提供的电磁驱动的真空断路器，型号为HVCB-ECB-050和HVCB-ENN-060。该真空断路器自投入运营以来，多次发生不按指令打开、不按指令闭合等故障，影响了动车组的正常运行。

3 原因分析

3.1 查看ODBS数据

经过分析多次主断故障车辆的ODBS数据可以看出，过分相时打开主断命令发出，通过主断的电流为零，主断下方电压测量互感器测出的电压为零，可以判断主断已经打开，但是通过主断辅助触点反馈的主断状态显示主断仍然处于闭合状态，车辆控制系统报出“3200-LCBT不按指令打开-B ALARM”； 过分相后系统发出主断闭合命令，通过主断的电流发生跳变，主断下方电压测量互感器测出的电压为27.5KV，可以判断主断已经闭合，但是通过主断辅助触点反馈的主断状态显示主断仍然处于断开状态，车辆控制系统报出“3201-LCBT不按指令闭合-B ALARM”。

通过以上对ODBS数据的分析，初步可以得到结论主断不按指令打开（闭合）的故障由主断路器的状态反馈辅助触点故障导致。

3.2 软件图分析

从图1主断不按指令打开软件图可以得出，报出主断不按指令打开的条件为：

发出主断打开命令后，200-500ms（可调）之内主断已经闭合反馈始终是高电平；

发出主断打开命令后，电流检测显示10秒内仍有电流流过主断；

通过查看主断不按指令闭合软件图可以得出，报出主断不按指令闭合的条件为：

发出主断闭合命令后，1秒内主断已经闭合的命令始终是低电平；

经过对真空断路器内部结构、控制电路和控制逻辑的分析，结合故障现象可以确定多数故障是由于其内部微动开关开裂所致。BST公司立即组织供应商针对微动开关开裂的现象进行了分析研究。

泰科真空断路器内装有两个微动开关组，每个微动开关组由多片微动开关堆叠而成。部分微动开关用于真空断路器的内部控制，其它用于向动车组发送真空断路器通断状态。微动开关的安装结构及真空断路器打开、闭合时的状态如下图所示。

多片微动开关堆叠后，固定螺柱穿过微动开关上的固定孔，使用上下挡片将微动开关组直接压住，然后通过螺帽将其紧固。在这种安装结构下，微动开关直接与上下挡片接触，列车运行过程中及真空断路器动作过程中产生的振动冲击会直接作用于各片微动开关上；螺栓的紧固压力无法平均分布到每一片微动开关上，导致部分微动开关受力偏大。上述现象均能使微动开关的塑料外壳在长期运行后产生开裂，进而使微动开关不能正常动作，无法正确反馈真空断路器的通断状态，

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最终导致真空断路器不按指令打开或闭合。

4 解决措施

针对上述故障原因，BST公司确定的整改方案如下：

（1）修改微动开关组的紧固方式，使用三个定距螺柱代替原固定螺柱对微动开关组进行紧固。将上下挡片之间的压力施加到定距螺柱上，避免微动开关受力不均而使部分微动开关承受较大压力。

（2）在各片微动开关之间增加减震垫片，吸收真空断路器动作、列车运行对微动开关产生的振动冲击，并使安装压力均匀分布到每一片微动开关上。

改造前后的微动开关安装结构如下图所示：

5 装车考核

整改方案确定后，BST公司和供应商首先进行了样机改造，并对样机按照相关标准要求进行了工作限值、振动冲击、工作性能、防护等级等验证试验。试验于2015年8月完成，试验结果表明进行了微动开关改造后的樣机性能能够满足标准和技术条件的要求。

为尽快降低泰科真空断路器的故障率，保证动车组的可靠、稳定运行，BST公司将结合运用修及四级修，尽快完成对所有CRH1系列动车组泰科真空断路器微动开关的改造。

6 结论

本文深入分析了线上运营动车组真空主断故障的原因，并针对性的进行了设计、工艺改进及试验检测。在后续的装车考核中取得了良好效果，改进措施合理可行。我们随即结合动车组的修程，制定真空主断路器的辅助触点的升级改造计划。减少因辅助触点的故障导致的主断路器故障。

参考文献：

[1]BVAC.N99F1真空断路器使用维护说明书[S].

[2]机车车辆设备 冲击和振动试验[R].轨道交通，GB_T_21563_2008.

[3]机车车辆电气设备 第1部分：一般使用条件和通用规则[S].铁路应用 ，GB_T_21413_1_2008.

[4]机车车辆电气设备第4部分：电工器件 交流断路器规则[S].铁路应用，GB_T_21413_4_2008.

作者简介：张善安（1981-），男，山东青岛人，本科，工程师，研究方向：电气设计。