HXD2B 型电力机车C4 修高低压试验故障分析及处理方法

2020-01-19井玉

中国设备工程 2020年5期

井玉

（中国铁路北京局集团有限公司丰台机务段，北京 100070）

1 HXD2B 型电力机车概况

HXD2B 型电力机车主要由以下几个子系统有机构成：由受电弓、真空主断路器、避雷器、高压隔离开关、高压电压互感器、高压电流互感器、主变压器、IGBT 四象限整流逆变装置、交流异步电机等组成的主电路系统；由辅助变流装置、辅助电机等构成的辅助电路系统；基于WorldFIP 网络通信技术的微机网络控制系统；法维莱电空制动系统；贯穿在各子系统内的独立通风冷却系统；由机车运行监控装置、信号设备、CIR 设备并预留了Locotrol 远程重联控制装置安装空间等组成的列车安全运行控制和监测设备；高强度车体及附属装置；高粘着、低动力作用转向架；机车独立卫生间、工具柜、压车铁等附属装置。在机车的标准配置中，机车整备重量为150t，对应轴重为25t。

2 总线故障（FIP 及MVB）

2.1 IP 总线简介

HXD2B 型电力机车控制系统的核心是基于WorldFIP 总线的微机网络监控系统。通过在HXD2/HXD2B 型电力机车项目上与法国ALSTOM 公司的合作，国内铁路机车制造行业系统地引进了WorldFIP 网络通信与监控技术，并实现了网络监控系统关键部件的国产化生产，极大地提高了我国车载微机网络通信与监控技术水平，以及控制系统关键部件国产化制造水平。

2.2 FIP 总线故障处理

FIP 总线故障现象：副司机屏在设备状态页面，所有设备状态乱闪，机车缓解后，主司机显示屏上列车管压力指针随机乱跳。

机车上除ACU 外的所有设备，均使用FIP 总线进行通信。机车上共有两组FIP 总线，在一条总线故障时可切换至另一条总线进行通信，通过司机台的调试接口可以人为断开某条总线，机车通信不受影响。若某条总线出现接地故障，机车有时并不能将其隔离，因此造成了通信故障。

该故障的故障现象很容易使人直观地认为是相关设备如：RIOM（远程输入输出模块）、MPU（主控制单元）、TCU（牵引控制单元）等出现故障，实际是当机车总线断线或接地时，在其上传输的数字信号不正确造成。

查找故障点时，需要整车断电，使用万用表在司机室调试接口处（PC MNT VA 或PC MNT VB）测量总线两端的电阻值，若为60 欧左右则正常，之后测试总线是否有接地。确定故障的总线后，拔下某一变流柜上的总线插头，测量总线电阻及对地电阻，并根据低压布线图查找故障点，进行相应处理。

若总线无接地、断线故障，则可能是总线上的某个设备自身故障，导致网络瘫痪，此时需要将接入总线上的设备依次断电（每次只有一个设备断电），依此找出故障设备进行更换。

2.3 MVB 总线故障处理

机车MVB 总线仅供4 个ACU 与RIOM 通信使用，处理相对简单。

MVB 总线故障现象：在设备状态页面，4 个ACU 状态乱闪，高压试验时，辅助变流柜内接触器频繁吸合、断开，辅助机组无法正常工作。

MVB 总线为ACU 与RIOM 通信专用，出现故障后需检查每个辅助变流柜上ACU 上总线插头及终端插头是否插好，恢复后一般可排除故障。

3 TCU 失电故障

3.1 故障现象

整车合上蓄电池后，一个或多个TCU 不启动，指示灯不亮，或一个或多个TCU 在RIOM 启动后掉电。

3.2 故障分析及处理

TCU 的电源由系统柜内的6 个接触器提供，这些接触器由RIOM 内的常闭触点控制，因此，只要RIOM 被正确安装，即使其中一个RIOM 因故障隔离，TCU 仍可正常取得电源。即若TCU 不上电则有可能是RIOM 内常闭触点断开（多数因为安装不到位），或由某个RIOM 记忆了某个TCU 有故障，将其断电。

处理故障时，首先确认所有相关脱扣保险闭合，后尝试由副司机屏恢复失电的TCU，若无法恢复，首先检查RIOM 安装是否到位，若均安装到位，则尝试刷新RIOM 程序。

4 受电弓压力开关故障

4.1 故障现象

（1）低压试验中，在受电弓升起状态，使用受电弓隔离阀切除该受电弓后，在司机显示屏上显示该受电弓未切除，恢复隔离阀后，受电弓正常升起。

（2）升弓期间，受电弓自动落下并切除。

故障原因及处理：

（1）原因为压力开关卡在闭合或断开位，在受电弓落下过程中，机车未检测到压力开关由闭合到断开的跳变，因此未切除受电弓，需更换该压力开关。

（2）原因为压力开关整定值偏高（额定为260 ～280kPa）。在升弓过程中，受电弓空气管路中的风压有一个从400kPa 下降到300kPa 的过程，若压力开关整定值高于300kPa，则在该过程中，压力开关会由通到断，机车检测到这一跳变，则认为受电弓故障，强制降弓。因此要更换压力开关或调整整定值可修复。

5 库用接触器不一致故障

5.1 故障现象

高压试验中进行辅助变流器紧急模式试验时，机车辅助变流柜风机转速非常慢，且机车其它所有辅机不运行，随后主断路器断开。显示屏显示多个电机及辅助变流器隔离。下载数据分析显示多个故障，DA_CONTPQ : Wayside plug C-QUAI ，DA_DFBCE: Overcurrent threshold 2 CVE ，SCV output overcurrent，Inverter overcurrent phase T ，SCV output overload ，SCV output short circuit。

进一步试验显示，在辅助变流器紧急模式试验时，在辅助配电柜内的2 个库用接触器意外吸合，在低压状态下，手动推动辅助变流柜1 内的2 个输出接触器中的任意一个使其闭合，会造成辅助配电柜内的2 个库用接触器意外吸合。

5.2 故障分析

HXD2B 型机车库用电路。库用电路主要由库用380 V 三相交流插座(PC1-QUAI)、断路器(DJ-QUAI)、接触器(C1-QUAI、C2-QUAI)、三相变压器(TFP-QUAI)、三相整流电路(RED-QUAI)构成。库用控制电路主要由继电器(Q-QUAI)、隔离二极管(V31-1、V31-2)、插座接触器线圈(C1-QUAI、C2-QUAI)、辅变柜备用接触器线圈C(SEC)CVSl、C(SEC)CVS2 等构成。在机车库内整备或维修时，在不升弓受流的情况下由地面向机车提供380 V 三相交流电源，对机车主变流柜风机、牵引电机风机及水泵、油泵等变频、定频负载进行试验，并能够实现在无接触网情况下机车移动的功能。2 个库用插座隔离二极管分别安装在辅变柜1 和辅变柜2，主要是为防止辅助变流器故障隔离情况下库用插座接触器得电吸合，投入库用电路。

以辅助变流器1、2 为例，辅助变流器正常试验时，逻辑开关SECCVS（该开关由ACU 控制）、接触器联锁CVS11 和CVS12、库用插座继电器Q-QUAI 及库用隔离二极管电路处于开路状态，备用接触器C(SEC)CVS1 不得电。

参考低压控制电路图，2 个库用接触器在辅助变流器紧急模式下的误动作可能是因为110V 电源经二极管V31-1 意外串入了库用接触器线圈。联系厂家打开辅助变流柜控制盒，测量V31-1 二极管，发现该二极管进行过改造，与原理图不符，变为2 个二极管串联，但是方向装反，110V 电源经该二极管串入库用接触器线圈，使其得电吸合。将机车2 个辅助变流柜的负载及变流器并联在一起。在辅助变流器紧急模式下，若2 台变流器相位不同则会发生短路，造成辅助变流器过流隔离。

需要注意的是，该车配属外段，辅助变流柜内的该二极管并不在C4 修范围内，联系厂家得知，此二极管在很久以前进行过改造，在当时就已接反，在C4 修前一直带病运行。