HXD3型机车主断路器控制回路分析

潘勇 武红健

摘要：阐述了HXD3C、D型电力机车主断路器控制回路原理，分析了故障发生的原因，提出检查及处理故障的方法。

关键词：HXD3C、D型电力机车;主断路控制电路;控制电路改进;信号隔离电路。

一、研究背景

HXD3C、D型机车微机系统是由日本东芝公司提供，目前仍然处于技术封锁状态，已严重干扰到各级站段对机车故障的分析、查找。通过对主断路器控制回路的研究、分析，能够有效提供HXD3C、D型机车主断路器控制回路故障的处置能力。

二、主断路器控制回路原理分析

（一）合主断控制原理

升弓合主断扳钮，扳钮联锁Ⅰ/Ⅱ端516/616电源瞬间送微机柜，微机合自持中间继电器VCBONA吸合，常开联锁闭合，110V电源355线经继电器盘8个保护中间继电器（受电弓压力1故障中继EMPAN1、受电弓压力2故障中继EMPAN2、CI1—3故障中继VTC1、APV1故障中继VTC2A、CI4—6故障中继VTC3、APV2故障中继VTC4A、微机合自持中间继电器VCBONA、微机禁分故障中继VCBOFF）联锁串联至TCMS主机背板控制后送到TCMS主机CPU，CPU接收到合闸命令后，输出控制微机继电器盘主断接触器VCBON线圈，VCBON接触器吸合，联锁1—6接通送至CPU，CPU输出主断线圈控制电源453#线电，经外部控制电路常闭触点Ⅰ端SA103紧急按钮、Ⅱ端SA104按钮，QF1主断线圈得电，主断QF1合上。

但合主断需满足前提条件是：延边过流继电器KC1（435）、半自动过分相SB67/68（联锁623）、半自动过分相SB67/68（联锁523/623）、库内试验开关SA75（联锁434）、主变温度KP52（联锁438）、主变压力KP62（联锁441）、主变温度KP52（438线）未动作，相关线号为低电平，接地开关QS10（425线）打至正常位为长期得电处于高电平。

（二）分主断原理

正常分主断，合分主断扳钮，联锁Ⅰ/Ⅱ端517/617电源瞬间送微机柜，VCBOFF（微机禁分故障中继）得电，常闭联锁断开，QF1主断线圈失电，主断QF1断开。外部保护跳主断：①延边过流继电器KC1动作（435线）有电;②速度大于5km/h，按下半自动过分相SB67/68（联锁523/623线）有电;③库内试验开关SA75（联锁434线）误输出;④主变温度KP52动作（联锁438线导通）有电;⑤主变压力KP62动作（联锁441导通）有电;⑥接地开关QS10正常位，联锁425线虚接不良瞬间失电为低电平。以上均造成VCBOFF（微机禁分故障中继）得电，常闭联锁断开，QF1主断线圈失电，主断QF1断开。还有是Ⅰ/Ⅱ端紧急按钮SA103/SA104联锁虚接，造成跳主断或合不了主断，它不受微机柜直接控制。微机控制相关保护动作：受电弓压力1故障中继EMPAN1、受电弓压力2故障中继EMPAN2、CI1—3故障中继VTC1、APV1故障中继VTC2A、CI4—6故障中继VTC3、APV2故障中继VTC4A、微机合自持中间继电器VCBONA、微机禁分故障中继VCBOFF导致串联联锁回路中断失电，其次为串联联锁接点虚接不良所致。均可造成跳主断或合不上主断。如下图所示。

主断路器合闸原理图

三、分、合主断控制流程

（一）合主断控制电路流程

110V电源355#线→EMPAN1（受电弓压力1故障中继）常闭联锁→EMPAN2（受电弓压力2故障中继）常闭联锁→VTC2（APV1故障中继）常闭联锁→VTC1（CI1—3故障中继）常闭联锁→VTC2（APV1故障中继）常闭联锁→VTC3（CI4—6故障中继）常闭联锁→VTC4A（APV2故障中继）常闭联锁→L6→VCBONA（微机合故障中继）常开联锁→VCBOFF（微机禁分故障中繼）常闭联锁→L8→CNA—B1（TCMS主机背板）→CPV。VCBONR→CNA—A2（TCMS主机背板）→CPV→满足TCMS内部逻辑VCBONA输入高电平，完成输入355电源，输出453主断合上。

（二）分主断控制电路流程

主断路器分断信号：当使用全自动过分相，检测到强迫498#信号、预告499#信号输出高电平;接地开关QS10联锁425#失电变低电平;半自动过分相按钮信号523#线得电;分主断扳钮信号517#或617#线瞬间得电。

通过TCMS检测得到信号时，VCBONA（微机合故障中继）失电，常开联锁断开，切断→VCBOFF（微机禁分故障中继）常闭联锁→L8→CNA—B1（TCMS主机背板）→CPV→VCBONR→CNA—A2（TCMS主机背板）→CPV→满足TCMS内部逻辑VCBONA输入低电平，输出453失电，主断断开。

四、机车保护试验

（一）U—RY继电器保护试验

（1）对继电器EMPAN1拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（2）对继电器EMPAN2拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（3）对继电器VTC1拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（4）对继电器VTC2A拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（5）对继电器VTC3拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（6）对继电器VTC4A拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（7）对继电器VCBONA拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（8）对继电器VCBOFF拔出试验，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录，重插继电器不能自动合主断，需重合合闸扳钮主断合上。

（9）对继电器VCBON22点接线甩出主断分断无反应接触器VCBON仍吸合，分主断合主断正常。

（10）甩除VCBON1点（接线VCBONC×2）合主断无反应，接触器为吸合。分主断正常。

（二）机车保护信号试验

（1）原边过流KC1试验：对435线短接110V，跳主断，TCMS故障显示屏记录“主变压器过流”。

（2）关闭自动过分相试验，走车大于5km/h跳主断无显示。

（3）库内试验开关SA75大试验位，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录。

（4）接地开关QS10425输出为高电平，失电为低电平，跳主断无显示，TCMS故障显示屏无记录。

（5）主变压器温度KP62对438线短接110V，跳主断，有显示记录“主变压温度高”。

（6）主变压力KP62对441接线短接110V，跳主断，有显示记录“主变压力过高”。

（7）高压对QA1断开，显示（网压欠压，牵引封锁），跳主断。

（8）微机柜输出453线至主断路器455外部回路线，断453或455线，主断路器断开，重合闸合不上，将454或455线重新连接上，主断自然合上。

五、主断路器控制回路故障查找方案

（一）动态试验查找

（1）高压试验合上主断，对微机柜各插接头座线束轻微摇晃、敲击震动相关插接头座试验确认有无跳主断无显示现象。

（2）对Ⅰ、Ⅱ端端子柜相关各插头座线束轻微摇晃、敲击震动相关插接头座试验确认有无跳主断无显示现象。

（3）如试验出跳主断对动作的插头座做好标记，及时对TCMS故障显示屏信息状态输入输出信号拍照便于分析研究。

（4）如试验不出，采用低压试验合主断，分别对继电器盘U—RY插接继电器甩出试验，确认跳主断及故障记录拍照。

（5）低压试验对输入微机柜各保护信号模拟试验：KC1（435）、半自动过分相SB67/68（623）、库内试验开关SA75（434）、接地开关QS10（425）、主变温度KP52（438）、主变压力KP62（441），确认有无跳主断及TCMS故障记录。

（二）静态检查查找

（1）分别对Ⅰ、Ⅱ端（断电给钥匙）对扳键箱分合闸联锁检测，合时对分扳钮联锁检测，分联锁是否存在接通现象。

（2）对合闸回路相关插头座解体检查：针与线压接是否有虚松短脱现象、线与线之间有无毛刺、各插针有无退针现象（严格按插头措施检查）。

（3）继电器盘U—RY：P110V电源355#线（CN2—16、17）→EMPAN1（受电弓压力1故障中继）常闭联锁（CN2—6）→EMPAN2（受电弓压力2故障中继）常闭联锁（CN2—7）→VTC1（CI 1—3故障中继）常闭联锁（CN2—35）→VTC2A（APV1故障中继）常闭联锁→VTC3（CI 4—6故障中继）常闭联锁→VTC4A（APV2故障中继）常闭联锁→L6→VCBONA（微机合故障中继）常開联锁→VCBOFF（微机禁分故障中继）常闭联锁→L8→CN1—B1（TCMS主机背板INF122）→TCMS主机背板INF122（CN1—A2）→VCBONR（CPU）。P110→VCBON接触器联锁：21—22点常闭联锁（VCBONRB→CN2（34）VCBON—3、4芯）—6点常开联锁（CN3→1、2芯）VCBONR（CN1—3）→VCBON接触器线圈→L32（CNA—B2）VCBONA微机合继电器线圈→L32（CNA—B2）继电器盘U—RY：控制TCMS输出453，故障显示屏453#线由灰色变绿色，453#线→SA103按钮454#线→SA104按钮455#线→QF1主断合上。

（三）外部布线检查

（1）根据合主断控制原理：453（CN3—1、2芯）→端子柜XP810（13）→端子柜XS803（8）→操作台SA103紧急按钮常闭联锁→454（XS810—14）→454XS910（13）→操作台SA104紧急按钮常闭联锁455→XS910（14）→XS901（33）→455高压电器柜XP101（14）→主断插头455。

（2）XP101—455XP603（14）—Ⅰ、Ⅱ端子柜端子455—XS701（9芯454、10芯455）。

（3）解体相关插头座：微机柜：URY（CN1、CN2、CN3）;背板：INF1、INF2.;外部：810、803、910、901、603、701、101、Ⅰ、Ⅱ端模块显示屏连接插头。

六、结论

通过对主断路器原理及故障现象的了解和解剖，有效提高了技术人员对机车主断路器故障的查找能力，能够有效的判别出机车的性能是否良好，防止机车带病出库，提高铁路运输生产率，使之更好的为铁路运输服务。