南非20E机车主断环路分析及故障处理

2020-04-20

技术与市场 2020年4期

关键词：高电平机车南非

(中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲 412000)

0 引言

南非20E型电力机车为首批出口至南非的电力机车，为了满足南非本地的铁路网压的要求，该型机车采用交流25 kV和直流3 kV两种供电制式，其中10台为原装进口，85台在南非TE公司生产组装，目前该车型已投入现场运用。

1 故障现象

配属南非金伯利机务段机车E20042机车库内试验时报TCU1分主断，交流主断环断开(TCU AC Side HV breaker loop cutout)，复位无效。

2 处理过程

机车在25 kV交流网压下，升弓后报 “TCU1 opened VCB/HSCB，TCU AC Side HV breaker loop cutout”。

机车回段，复位无效，隔离TCU1，实验正常；仅投入TCU1进行高压实验，故障再现，更换TCU1六极隔离开关的控制盒后故障依旧，下载TCU1数据分析发现，TCU在低压下检测到主断常开通道信号异常，测量PCC1边插X1插头的X1：5点为高电平，进一步检查发现主断内部TCU1主断状态反馈的辅助触头卡合导致常开触点处于闭合状态，更换此组故障触点后正常。

3 故障原因分析

为了查清故障原因，首先要了解南非20E机车双流制模式的控制逻辑。

3.1 网压检测原理介绍

机车网压由原边电压互感器采集到交流网压信号送给TCU；AC/DC网压检测装置采集交流或直流网压信号送给AXM模块，并将采集到的供电模式送给TCU、CCU，从而确认机车现在处于何种工况。

图1 网压检测流程图

3.2 25 kV交流模式

当机车处于交流供电模式下(见图1)，在升弓条件满足升弓后，AC/DC网压检测装置采集交流网压信号送给AXM模块，并将供电模式送给TCU、CCU，从而确认机车现在处于交流网压区；25 kV网压由原边电压互感器采集到交流网压信号送给TCU，TCU根据交流网压信号确认内部的6极电动隔离开关处于交流位，机车自动合交流主断路器=11-Q04。

如图2所示，交流模式的主断环硬线回路通道为：110 V+经21-F01开关，主、副紧急按钮，主变压器布赫开关，受电弓隔离塞门，机车模式开关，交直流转换开关AC位；经TCU将高电平输出到E37_16通道(TCU后主断环AC回路闭合)A34_07、A33_07为TCU隔离时提供旁路。CCU在正常情况下闭合A31_01或A32_01(主断允许通道)，21-K08中继闭合，机车闭合A32_01或A32_02(主断合通道)，21-K09中继闭合，当=21-K08、K09皆闭合后，交流主断=11-Q04得电闭合。

图2 交流主断环路

3.3 3 kV直流模式

当机车处于直流供电制式下，AC/DC网压检测装置采集直流网压信号送给AXM模块，并将采集到的直流供电模式送给TCU、CCU，从而确认机车现在处于直流网压区；升弓条件满足司机给升弓命令，网压检测装置采集到直流网压信号送给TCU，TCU确认内部的6极电动隔离开关处于直流位；主断合条件满足后自动合直流主断11-Q06。如图3所示，直流主断环回路通道为：110 V+经21-F01开关，主、副紧急按钮，主变压器布赫开关，受电弓隔离塞门，机车模式开关，交直流转换开关DC位；经TCU将高电平输出到E38_16通道(TCU后主断环DC回路闭合)A34_08、A33_08为TCU隔离时提供旁路。CCU在正常情况下闭合A31_03或A32_03(直流主断合预备通道)，21-K102中继闭合，CCU闭合A31_04或A32_04(主断合通道1)，21-K103中继闭合，随后A33_06或A34_06闭合(主断合通道2)，驱动=21-K105中继闭合；当=21-K102、K103、K105中继都闭合后，直流主断=11-Q06得电闭合。最后21-K105断开，通过限流电阻(R1、R2、R3、R4)保持闭合。

图3 直流主断环路

机车在升弓后无法合主断，检查I/O相关节点如下：E36_16交流网压检测闭合、E31_06主断硬线环路闭合、E32_14交直转换开关在AC位、E37_16 TCU后主断环未闭合：TCU1检测到故障A33_07旁路信号未闭合。

测量PCC1边插X1插头的X1：5点为高电平，检查发现主断插头17、18点导通，进一步检查发现TCU1采集的主断反馈辅助触头卡合，更换此组故障触头后正常。

该故障的检测原理为：机车在网压检测装置检测到交流网压，交直流转换开关处在正常位置，主、副紧急按钮，变压器布赫继电器，受电弓隔离塞门等主断环路正常，机车模式在正常位，交直转换开关在AC位，TCU在无故障时应输出高电平到E37_16，然后CCU输出A31_01或A32_01使21-K08闭合，输出A31_02或A32_02使21-K09闭合。21-K08、K09皆闭合后，主断11-Q04得电闭合；故障时刻TCU检测到异常信号E37_16断开，从而导致机车无法闭合主断。