内燃机车主电路接地故障诊断方法探讨

刘佳秋

摘 要：接地故障是内燃机车主电路运行中常见的故障问题之一，直接关系到内燃机车安全运行以及经济效益提升。本文阐述了内燃机车及其主电路接地故障，多层次探讨了主电路接地故障诊断的新方法以及解决措施，快速、精准诊断的同时高效处理接地故障问题，在接地故障发生率降低过程中确保主电路运行安全，促使内燃机车功能作用最大化发挥的同时具备较高的综合效益。

关键词：内燃机车;主电路;接地故障;诊断方法

引 言

目前，交直流电力传动内燃机车是我国铁路干线客、货运主型牵引动力，机车主电路是内燃机车上的高电压、大电流的动力电路，是内燃机车最重要的组成部分之一。保证机车主电路的正常工作，是保证机车可靠运行的前提。机车主电路1点接地，对电路的正常工作没有太大的影响，但两点或多点接地，就会造成机车无法正常工作，严重者，会造成机车电路及器件的烧毁;同时，从机车发展趋势来看，机车各关键部分迟早都必将纳入微机控制体系。

一、主电路接地保护电路简述

DF4B型机车是交-直流传动内燃机车，为保证机车主电路正常工作，避免因两点接地而烧损机车主要电气部件，在主电路中设置了接地故障保护电路。接地保护电路取主发电机中性点（N端）和接地点之间的电压，经整流电路整流后给接地继电器DJ供电，接地电压/电流达到DJ动作的阀值（DF4B型机车DJ动作电流阀值为500mA）后DJ动作，见图1。图中X1/10接主发电机中性点，X1/1接主整流直流负端，正常运用时接地开关DK置“运行”位，此时无论主电路任意一点发生接地故障，只要接地电流达到DJ动作的阀值，DJ动作，一方面切断主发电机励磁电流，卸载主电路，避免故障擴大;另一方面接通司机台上的接地指示灯，提醒发生接地故障。发生接地故障后，可将DK置“故障”位，维持机车运行回段进行故障处理。

二、主电路接地故障分析

仔细分析主电路和接地保护电路可以看出，发生接地故障后，接地电压Ud（接地点对N端电压）有正电压、负电压、交流电压等几种，如直流正端接地，则Ud为正电压;牵引电机电枢接地或交流侧接地，则Ud为交流电压。一般情况下，Ud是主要接地点与次要绝缘薄弱环节综合作用的结果。接地电压变化的性质有突变和渐变2种。对于突变式接地，接地电压的特点是跳变到DJ动作电压以上;对于渐变式接地，接地电压的特点是逐渐上升到DJ动作电压以上。并不是每次加载都会接地，只有负载到一定值时，才会发生接地故障。查找主电路接地故障时，应在机车静态状态下确认接地保护电路元件正常、接线正确。

三、内燃机车主电路接地故障诊断方法

（一）内燃机车主电路接地故障诊断的传统方法

内燃机车主电路故障查找复杂化、难度系数大，需要在逐段拆开导线的基础上确定主电路发生接地故障的具体位置，有着较大的工作量，不利于在最短的时间内解决接地故障问题，内燃机车也无法正常运行。检修人员常利用垫隔板、甩电机等查找主电路发生接地故障的具体位置，在重新接地故障现象的基础上诊断以及定位主电路发生接地故障的具体位置，但这种方法对内燃机车有一定的要求，比如，牵引重量、机车速度、机车手柄位数，需要消耗大量的人力、财力、物力，极易损坏内燃机等，影响铁路正常运输生产的同时还会大幅度增加运行成本，急需要在实践过程中不断探索新的方法，

（二）内燃机车主电路接地故障诊断的新方法

（1）接地故障定位EDS系统与便携式绝缘故障评估仪。由于内燃机车主电路接地故障诊断细致、繁琐，检修人员要在应用技术过程中实现线上诊断故障，在相关设备辅助过程中将线上以及线下诊断无缝衔接，降低主电路接地故障难度系数的同时提高诊断结果的准确性。在此过程中，接地故障定位EDS系统是为IT电网、直流系统专门设计的，可以在电源不切断的情况下，动态监测电路发生接地故障之后相关部位绝缘数值变化，准确定位电路运行中接地故障发生的具体位置。接地故障定位EDS系统硬件组成要素多样化，比如，绝缘监视仪、故障测试仪、电流互感器、耦合器，协调统一的同时在接口作用下相互通信，提高系统故障定位的速度以及准确度。在此基础上，便携式绝缘故障评估仪在实际应用中可以深化接地故障定位EDS系统性能，精准探测电路接地故障定位中EDS系统发出的测试电流信号，防止接地故障动态化定位中引发新的故障隐患问题，准确定位故障发生点的同时缩短故障定位的时间，提高故障诊断的速率以及效率。（2）内燃机车主电路接地故障的诊断。检修人员要多角度剖析内燃机车主电路运行中接地故障发生、诊断以及处理具体情况，清楚内燃机车的主电路、接地保护电路的运行原理、整体布局，准确把握主电路以及相关的一系列电气设备运行情况，比如，是否有异味，连接点是否出现过热氧化变色现象。随后，检修人员要在分析传统诊断方法、手段过程中深化认识接地故障定位EDS系统、便携式绝缘故障评估仪，在采用线上、线下结合的新方法过程中改进主电路接地故障诊断质量。具体来说，检修人员要在把握新方法基础上优化接地故障诊断各个环节，明确接地故障诊断的要求、流程、关键点等。检修人员要在具体问题具体分析基础上优化利用接地故障定位EDS系统，在线动态化监测内燃机车的主电路，随时准确把握牵引发电机等绝缘阻值的动态变化，在绝缘监视仪、故障测试仪、电流互感器等相互通信基础上定位内燃机车运行中主电路的各分支电路接地故障发生的位置，实时控制的同时准确显示电路发生接地故障的具体位置。在此过程中，检修人员可以在灵活应用接地故障定位EDS系统基础上借力便携式绝缘故障评估仪优势作用，通过微处理器高效控制电路接地故障诊断的各个环节，和接地故障定位EDS系统中的电流互感器、故障测试仪等相互作用，全面、系统、精准评估接地故障定位中测试到的电流信号，准确把握内燃机车主电路发生接地故障以后电流数值大小，在和对应的响应值比较、分析基础上进一步了解发生的接地故障，精准诊断的同时避免引发短路、断路等其他故障问题，在动态以及静态诊断有机结合过程中深入探究内燃机车主电路接地故障发生的位置、原因、频率等，在准确定位故障位置的基础上合理划分接地故障等级，为科学处理主电路发生的接地故障提供重要的保障。

结 语

本文所研制的内燃机车主电路接地故障检测诊断系统样品在石家庄机务段进行了装车试验，在试验过程中人为的制造了接地点，系统均能可靠的检测诊断报警，并且到目前为止一直在石德线上安全运行，无论是测试性能还是抗干扰能力都取得了较为满意的结果。通过装车试验和实际运行，发现了一些问题，也采集回来了大量的数据，针对这些情况将做进一步的研究，完善系统的相关功能。从我国内燃机车的发展趋势来看，这种智能接地故障检测诊断系统具有极大的推广价值。