南京地铁一号线增购车空调扩展供电故障分析研究

刘健伟

摘要：地铁列车在正线运行过程中，会出现影响运营的各类故障，为了提高地铁列车的可用性和安全性，故障产生后，需要采取正线应急措施及时出清线路保障运营，同时需检修技术人员对故障进行全面深入分析，理清故障产生逻辑，查找故障根本原因，消除电客车故障隐患，本文以南京地铁一号线增购车故障为例，从发现故障、处理故障、原因分析、故障整改等流程进行全面剖析，为检修人员提供一种地铁列车故障处置思路。

关键词：保障运营;故障根本原因;故障处置思路

一、事件概况

2020年8月一号线增购车103104车在正线出现列车牵引电制动显黄、两端电源故障，经司机处理无效，最终清客后进行救援。

二、处理过程

（一）辅助输出过压故障排查

回库后检查发现104A辅助中压输出在430V左右（正常输出电压为400V±5%），在确定辅助输出过压后，经各方现场排查、数据测量，排除各方面因素后，认为电压传感器产生故障的可能性较大，经过实测验证最终确认为直流端电压传感器（U111）故障，更换后升弓测试辅助功能无异常。

（二）空调故障排查

为摸清故障逻辑，技术人员现场下载各类数据，调取视频，查阅电客车各类维护资料，与各厂家技术人员进行交流，对辅助供电原理和空调供电原理进行全面分析。根据检查及分析结果，最终将故障定位在104A车各类机组通风控制接触器，拆下机组1通风机接触器（EFK1）发现触点已粘连导通，其余接触器动作正常，更換接触器后测试空调功能无异常。

（三）车辆状态排查情况

103104列车在故障时曾出现短暂非同周期并网运行，检修人员检查了列车所有的中压设备功能，同时测试了所有空调机组供电接触器，为了彻底消除此列车的隐患，预防性更换了103104车所有空调机组通风接触器。

三、原因分析

（一）辅助输出过压原因分析

辅助变流器的控制方式为前馈控制，即依据中间直流电压的电压值来控制保证输出电压值稳定在目标电压AC400V（变压器输入电压为630V）。前馈控制的优势控制响应速度快，在城轨地铁供电电压变化较快的情况下（电网点在牵引制动不同工况下变化较大），使用前馈控制能够有效的控制输出电压稳定在目标电压上。使用前馈电压控制存在的劣势是在于需要依靠中间直流电压的采样精度，当采样电压出现偏差时，控制的输出电压也会出现偏差。

初步判断是由于Dclink电压传感器偏差导致了输出电压的偏差。此次103104中出现的问题就是由于中间直流电压传感器输出偏差导致的。实际电压为1610.3V，但是电压传感器采样电压只有1492V。所以导致本来的控制目标电压为AC400V， 实际输出电压成为了：1610.3/1492 * 400V = 431.7V （实际示波器测量电压为429V）。

（二）空调故障原因分析

104A辅助三相输出电压超过AC440V，104A空调过压保护激活内部扩展供电，由于当时频繁过压，104A客室空调电气柜内通风机接触器EFK1频繁吸合和断开，导致触点粘连无法断开当前中压连接，当该空调机组启动扩展通风模式（即EMFK1和EMFK2闭合），造成此时两端辅助中压非同期并网，导致两路电源短接，产生了短路电流。

四、故障结论

列车在正线运行过程中，受牵引动车、电制动反馈等影响，正线网压会在1500-1800V之间波动，加上当时104A辅助逆变器箱直流端电压传感器U111测量值存在偏差，两方面原因导致该辅助逆变模块实际输出的三相电压值随着网压变化会在440V上下波动。440V正好是空调控制盘过压保护阈值，此时空调控制盘为保护机组免受过压冲击，则频繁带载“断开—吸合”机组1通风机接触器EFK1，导致EFK1触点烧融粘连（EFK1本身不具备灭弧功能）。当EFK1产生故障后，控制盘收到反馈信息异常，进一步误启动扩展供电，两端辅助中压非同周期并网运行，瞬间过流，两端辅助同时保护。此次事件是由于辅助逆变器内直流端电压传感器U111偶发电气故障引发的一系列联锁反应，最终造成严重影响。

五、整改措施

LEM直流电压监测继电器在南京地铁第一次产生故障，性能相对可靠，但由于各方面因素叠加，导致列车一系列联锁故障，最终造成严重影响。为了防止此类事件再次发生，进一步深入分析故障原因，对空调和辅助相关逻辑进行优化，提高列车对外部环境变化的适应能力。

1.进一步分析直流电压传感器具体故障原因，后续根据分析情况，制定相关检查预防措施，提高辅助逆变器稳定性。

2.更改空调控制逻辑，延长扩展通风判定时间，降低中压输出出现波动时通风机接触器的动作频次，并从硬件和软件两方面取消空调通风机扩展供电功能。

3.对辅助软件进行优化，解决中间直流电压传感器出现输出偏差时变流器无法识别的问题，在软件中对辅助变流器的网压传感器和中间直流电压传感器在主接触器闭合后测量的电压进行比对，设置报警阈值和保护阈值。