分析HXD1C型电力机车主回路接地故障

张灿

摘   要：HXD1C型电力机车是铁路电力机车车型中的一种，功率较大，车体采用整体承重结构及模块化设计，最高运行速度可达每小时120km。本文就HXD1C型电力机车牵引变流器结构进行介绍，进一步对主回路接地故障及处理方法进行探究，分析试运行过程中遇到故障应该如何处理，旨在维护HXD1C型电力机车的安全可靠运行，仅供相关人员参考。

关键词：HXD1C型电力机车  主回路  接地故障

中图分类号：U269                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0080-02

HXD1C型电力机车主回路接地故障的出现，会严重影响HXD1C型电力机车运行的安全性和稳定性，存在极大的安全隐患，对于铁路运营也会造成极为不利的影响。为确保HXD1C型电力机车主回路接地故障得到顺利解决，需要从外部主回路和内部主回路两个方面入手来探究可行的处理方法。

1  牵引变流器结构

就TGA9牵引变流器来看，其能够满足机车轴式C0-C0的应用需求，功率为1225W，从性质上看为交流传动电力机车。牵引部电流器结构具有模块化特征，四象限整流器与逆变器的交流模块相同，以DC1800V作为直流环节电压，以二电平三重四象限整流器+VVVF逆变器作为主电路，一组供电单元包括四象限整流器与逆变器，通过轴控方式来实现一台牵引电机供电。将支持电容、谐振电容以及固定放电电阻等设置于中间直流回路，通过隔离开关并于直流回路，正常工作状态下隔离开关为闭合状态，中间直流回路为单元共用，二次谐振回路同样为单元共用。

1.1 主电路接地检测

主电路接地检测的原理可通过主电路单元中间直流电路来进行表述，就主回路接地检测电路来看，其能够对中间直流电路和四象限输入侧电路进行检测，在这一电路中，接地电阻、中间半电压传感器以及中间全电压传感器是主要组成部分，全电压的一半减去半电压，所获得的绝对值在720V以上。

1.2 中间直流接地信号流程

就中间直流接地信号的整个流程来看，主回路接地检测电压为中间直流电压传感器半电压、全电压，模拟输入A板，能够对模拟信号进行采集和放大，促进电流信号向电压信号转换，在模拟输入A板向网侧信号板过渡的过程中，若全电压的一半减去半电压，绝对值在720V以上，满足此项条件的情况下，报主回路接地。在网侧信号板向SMC板过渡的过程中，半电压信号得以传送至网侧信号板，基于网侧信号板来对主路接地故障进行判断，将故障信息传输至SMC板，以通讯接口板为支持能够向网络系统上报并作出提示，最后通过显示屏来将具体信息显示出来。

就TUC主回路接地保护信号的形成来看，中间直流电压与接地检测电压能够对采样电阻进行模拟，以网侧信号板为支持，经过低通滤波以及放大等处理方式，促进二者合并，最终主回路接地保护信号得以形成。

2  主回路接地故障及处理方法

2.1 主变流器外部主回路接地故障

其一，變压器回流电流互感器插头问题。在某机务段电力机车运行过程中，偶尔报TCU2主回路接地故障，主断保护器呈断开状态，但在库内检查的过程中很难再现故障，通过反复试验会偶尔出现故障，主接地故障的出现，导致三次机破，无论是扣车检查还是保驾试运，都未找出故障点。最后通过长时间的检查终于发现故障，原边回流互感器插座信号正线出现问题，被烧损后对地放电，导致故障出现。在故障排查过程中，需要密切观察TCU记录故障波形图，把握故障发生时的具体情况，逐个验证主变流器主回路相关部件，确认正常后通过验证发现并非变压器造成接地故障。经过检查发现变压器回流端电流互感器存在一些问题，其外部插座出现烧损的痕迹，拆下互感器插头，仔细检查发现信号正线胶皮烧焦，金属外壳与正线胶皮距离较近，在电力机车运行过程中，机车振动往往会对信号正线造成冲击，导致短接放电问题出现，影响电力机车的正常运行。在故障原因进行分析的过程中可知，电流器内部具有一定特殊性，一般通过互感器电流一般通过电阻采样的方式来实现，以TCU为支持，对采样通道进行模拟，进行滤波以及放大等处理，实现有效保护。互感器正线接地，会在一定程度上干扰+15V电源和-15V电源，这就必然会影响电源供电的效果，影响传感器输出的准确性与可靠性，通过TCU检测可以发现，中间电压挖坑现象明显，严重情况下一旦接近主接地保护设定值，就会出现接地故障。

其二，电机接地故障。某机务段电力机车单机牵引运行状态下，主回路接地故障出现，三轴逆变出现过流的情况，所导致的直接问题就是TCU隔离，无法保证牵引力的可靠性，最终会造成机破情况。在故障排查过程中，需要对电压传感器及TCU相关插件板进行检查，将电容故障及时排除，以摇表对第三电机的三相对地电压进行准确检测，进而对电机接地进行准确判断。

2.2 主变流器内部主回路接地故障

其一，接地检测电压传感器故障。对于电压传感器来说，一旦全电压或半电压出现故障，其中之一取值为0，全电压的一半与半电的差值的绝对值为900V，相比较可以发现在720V以上，主回路接地故障出现。

其二，板件故障引起接地故障。就TCU主回路接地保护信号来看，在其形成过程中，以模拟输入A板的采样电阻为支持，中间直流电压与接地检测电压能够进行采样，以网侧信号板为支持，对中间直流电压和接地检测电压为对象，实现低通滤波与放大操作，保证处理的规范化，这就能够合并中间直流电压与接地检测电压，主回路二接地保护信号得以顺利形成，主回路接地故障的出现，与模拟输入A板、网侧信号板故障等也存在一定关系。在实际操作过程中，若插件功能不限于采样处理，此种情况下所出现的主接地故障并非单一化，往往与其他故障异同出现，与两块插件存在密切关系。就HXD1C型电力机车运行的现实情况来看，模拟输入A板的情况下很少会引起主回路接地故障，而网侧信号板则极为不同，加以引发主回路接地故障，并且发生频率比较高，与直流过压以及原边电流故障之间都存在着密切联系。若模拟输入A板与网侧信号板相关的主回路接地故障出现，必须要将插件对换，以确保故障得到及时排除。一般情况下，通过LCC板来对中间直流电压进行控制，一旦LCC板出现故障，主回路接地故障极易出现，影响HXD1C型电力机车的正常运行。

其三，接地检测电阻接地。若接地电阻出现接地故障，就会导致短路，此时全电压一半与半电压的差值的绝对值为900V，明显超出720V，导致主回路接地故障出现，HXD1C型电力机车正常运行受到影响。

其四，二次谐振电容造成击穿，引发接地故障。此种情况实际上就是电容坏死，正极或负极有可能与外壳接地，依据电路图出发，能够将正负极接地相电阻接地转化，便于更好的分析故障进行探寻可行的解决策略。

其五，冷却液泄露导致接地故障出现。某机务段HXD1C型电力机车运行过程中，报主回路接地故障，上车后发现TCU热交换器出水口出现问题，尤其是在快速接头部位，漏水情况较为严重，柜体内部及变压器漏液较多，观察库用电源可以发现，其S极电连接压塑件出现烧损情况。通过分析故障原因可知，库用电源S极电连接压塑件出现烧损的情况，导致S极接地，导致接地故障出现。除此之外，也有可能会出现现场误报接地的情况。

3  HXD1C型电力机车试运行过程中遇到故障时的处理方式

在HXD1C型电力机车中，其主电路采用交-直-交电传动技术的形式，水冷IGBT变流器装配于每节车上，满足了三相异步电动机的供电需求，主变流器内辅助逆变器得以集成。就该电力机车的控制系统来看，采取微晶控制方式，应用TCN网络通讯技术。整个电力机车采用独立通风方式，以CCBII制动系统来支持空气制动系统，电制动则采用再生制动的方式，机车可实现外重联控制功能，LOCKTROL远程重联控制系统的设置，能够满足多机分布式重在牵引的现实需求。

就HXD1C型电力机车运行情况来看，主回路接地故障的出现具有典型性特征，其线路负载，回路设备众多，串联支路以及并联支路较为复杂，都有可能出现接地点，故障判断存在一定难度，需要仔细观察，并在试运行过程中，若遇到报主回路接地故障的情况，需要对中间直流电压进行检查，观察其是否达到1800V，在故障维持的过程中，需要将电极迅速隔离，确定是哪一轴接地，要对逆变模块和牵引电机接地进行仔细查看，对接地故障进行准确判断，在隔离后，结合实际负载情况来观察是否具备继续运行的条件，以保障HXD1C型电力机车运行的安全性与可靠性。若在隔离电机后无法对接地故障进行准确判断，则需要关掉风机，隔离一轴后，对整流环节及直流环节是否存在故障进行判断，以确保接地故障得到顺利解决，为HXD1C型电力机车的安全稳定运行提供保障。

4  结语

通过以上分析可知，HXD1C型电力机车运行过程中，TCU主回路接地故障的出现，会严重影响电力机车运行。在故障分析过程中，必须要把握故障信号产生流动，自接地监测点逐渐向两边扩散，来对故障进行分析和判断，以确保故障排查的精准性，促进HXD1C型电力机车主回路接地故障得到顺利解决，维护HXD1C型电力机车的安全可靠运行。

参考文献

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