曾紀(jì)云 唐勇 趙守龍 李然 羅丹

摘要：和諧電1C型機(jī)車是一款7200kW的大功率電力機(jī)車。其優(yōu)異的操縱性能與功率發(fā)揮深受用戶喜愛，同時還具備再生制動的功能，使其更加綠色環(huán)保、節(jié)約能源?，F(xiàn)在已經(jīng)成為許多機(jī)務(wù)段的主力機(jī)型。和諧點(diǎn)1C型電力機(jī)車的供電制式為25kV、50Hz。通過機(jī)車內(nèi)部的變壓器將高電壓改變?yōu)锳C970V的主變流器供電、AC470V的輔助變流器供電、AC220V的其他輔助設(shè)備供電。直流控制回路的電源在未升弓時由蓄電池提供，升弓后由AC220V供電的充電機(jī)提供，同時也給蓄電池進(jìn)行浮充電。直流系統(tǒng)相當(dāng)于整個機(jī)車的血管與神經(jīng)，在維系著機(jī)體運(yùn)轉(zhuǎn)同時還傳輸著控制信號，有著十分重要的作用。但電力機(jī)車的直流控制回路接地，一直困擾著機(jī)車檢修人員。同時也給機(jī)車的運(yùn)用帶來了較大的危害。

關(guān)鍵詞：HXD1C機(jī)車;主斷路器;控制回路接地

1. 電力機(jī)車的控制回路接地

是指在電力機(jī)車直流控制系統(tǒng)中，正極性線路與車體間、負(fù)極性線路與車體間，或者是正負(fù)極線路同時與車體間，因?yàn)榻^緣層損害或是絕緣降低，導(dǎo)致電纜中的導(dǎo)體與車體直接或間接（導(dǎo)線導(dǎo)體通過絕緣值不佳的附件與車體）接觸的狀態(tài)。當(dāng)只存在正極性線路與車體絕緣低，或者是只存在負(fù)極性線路與車體絕緣低的情況，此時對電力機(jī)車機(jī)車的正常運(yùn)用幾乎不會產(chǎn)生影響。但是，若出現(xiàn)以下兩種狀態(tài)則會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果;

1.1 正極性線路與負(fù)極性線路同時接地

這種情況是指正極性線路與車體絕緣低的同時，負(fù)極性線路與車體的絕緣也低?？梢岳斫鉃椋盒铍姵氐恼龢O通過控制回路中的正極性線路絕緣薄弱點(diǎn)，然后通過車體，連接到負(fù)極性線路的絕緣薄弱點(diǎn)，最后與蓄電池的負(fù)極短路。此時短路電流的大?。河蓪?dǎo)線長度、兩個接地點(diǎn)間的電阻以及短路點(diǎn)之間的距離決定。在和諧電1C型電力機(jī)車上常用的控制電纜為WDZ-DCYJ/3-125型。其采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T12528-2008。

GB/T12528-2008標(biāo)準(zhǔn)，第五類鍍錫電纜導(dǎo)體在20℃時的電阻。 通過國標(biāo)電纜電阻值計(jì)算的，機(jī)車電纜常見長度的電阻值。

參考以上表格中計(jì)算的電阻值，按照控制回路的額定電壓DC110V，在忽略接觸電阻的情況下。列舉6組短路距離進(jìn)行電流計(jì)算;短路距離 短路電流

通過以上列舉的短路情形可以看出，正負(fù)極線同時接地時產(chǎn)生的瞬時短路電流是如此巨大。在保護(hù)斷路器工作狀態(tài)良好的情況下，能及時斷開相應(yīng)回路從而保護(hù)機(jī)車設(shè)備。若脫扣開關(guān)動作失靈，則會出現(xiàn)線路電纜燒毀的嚴(yán)重事故。

1.2 單獨(dú)出現(xiàn)正極性線路接地或單獨(dú)出現(xiàn)負(fù)極線路接地，與此同時機(jī)車的交流220V回路出現(xiàn)接地：

此時電力機(jī)車中的200V交流分量將會通過車體疊加到直流控制系統(tǒng)中，導(dǎo)致直流電路中的微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)紊亂的情況，造成機(jī)車故障。

1.3 直流系統(tǒng)接地后，機(jī)車的三相440V（輔助回路）與三相1200V（牽引回路）系統(tǒng)接地：

在發(fā)生輔助回路與牽引回路接地后，機(jī)車將立即斷開主斷路器并切斷該部件的工作。不會與直流系統(tǒng)的接地產(chǎn)生相互作用。在此不做論述。

2. 接地檢測原理

HXD1C型電力機(jī)車采用的是株洲電力機(jī)車廠長河機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)公司生產(chǎn)的CHJR125-1型直流絕緣檢測儀。

CHJR125-1型直流絕緣檢測儀

CHJR125-1型絕緣檢測儀采取的是不平衡電橋原理，將檢測儀本體的電路連接到電力機(jī)車的直流系統(tǒng)中，對直流控制回路的絕緣電阻進(jìn)行檢測。能分別檢測正極線路和負(fù)極線路的絕緣阻值。其檢測量范圍值可以再10kΩ—200kΩ之間進(jìn)行調(diào)整。工作時若檢測到的線路絕緣值低于預(yù)設(shè)值時將發(fā)出報警信號，通過機(jī)車微機(jī)顯示屏發(fā)出控制回路接地的報警信息。

2.1不平衡電橋法的檢測過程：

檢測電路

通過在兩個分支電路（R11，R12和R21，R22）中加入控制開關(guān) K1 和 K2，檢測儀內(nèi)部的控制器，控制開關(guān) K1和K2 的開合順序，來支路電阻R11，R12和R21，R22是否接入電路。單片機(jī)需對線路電壓Ub、電阻R12電壓U12、電阻R22電壓U22進(jìn)行采樣。從而計(jì)算出“線路正極對車體的絕緣阻值R1”和“線路負(fù)極對車體的絕緣阻值R2”。

計(jì)算過程如下：

（1）R1支臂檢測計(jì)算

當(dāng)K1閉合，K2斷開時，選取車體為參考點(diǎn)，線路正極流出電流為i1，負(fù)極流入的電流為i2，流過R1的電流用i3表示，流過R12的電流用i4表示。線路正極對地的電壓用Ub+表示，線路負(fù)極對地的用Ub-表示，此時測得線路正負(fù)之間的總電壓用Ub1;

（2）R2支臂檢測計(jì)算

當(dāng)K1斷開，K2閉合時，選取車體為參考點(diǎn)。檢測線路電壓Ub2.根據(jù)上橋臂計(jì)算方法可以得出等式;

（3）絕緣電阻計(jì)算

根據(jù)公式[8]與[9]可以得到一個關(guān)于R1、R2的等式，通過微機(jī)運(yùn)算可以得出，線路正極對地絕緣電阻和線路負(fù)極對地絕緣電阻。該結(jié)果若在200KΩ一下，將在檢測儀的LED顯示面板上顯示出來

3. 主斷控制電路分析

筆者在長期的HXD1C型電力機(jī)車調(diào)試與售后服務(wù)工作中，積累了一些該車型的接地故障處理經(jīng)驗(yàn)。在這里與大家分享探討的是，一類特殊的控制回路接地故障，即HXD1C型機(jī)車主斷路器閉合后控制回路出現(xiàn)接地。這種情況下的接地故障，因?yàn)殚]合主斷路器后機(jī)車部分器件帶有危險高壓，給故障查找人員帶來一定的心理負(fù)擔(dān)。容易出現(xiàn)誤判與其他情況。作者就個人經(jīng)驗(yàn)在此分享一下相關(guān)故障的電路分析方法與故障查找經(jīng)驗(yàn)。力求安全科學(xué)的查找該類故障。

要解決該類故障，首先需要掌握機(jī)車相關(guān)電路的走向，并對故障回路進(jìn)行有效區(qū)分。按電路分布情況可以分為三個區(qū)域;

2.1 前置電路

該部分電路工作前獨(dú)立于正負(fù)電位之間，且在執(zhí)行主斷路器閉合命令時才接通電位。通過圖紙可以看出，獨(dú)立的前置電路在繼電器（A21-A11-K01）的6點(diǎn)與12點(diǎn)之間，該段電路由5根電纜組成，起著接通主斷路器控制板的作用。在排除接地故障過程中可以將主斷路器控制插頭拔下，將插頭上的21與22，5與6，9與10，這三組點(diǎn)位分別短接，用以模擬主斷路器處于斷開的狀態(tài)。然后進(jìn)行常規(guī)的升受電弓、閉合主斷路器的操作。因人為斷開了主斷路器的反饋電路（拔下主斷路器插頭），在閉合主斷路器控制繼電器（A21-A11-K01）閉合2秒后會被控制系統(tǒng)斷開。需由一人專門盯控接地繼電器，在電路閉合的瞬間觀察是否有數(shù)值變化。以此判斷此部分是否接地。在確保安全的前提下，也可以使用短接法進(jìn)行判斷，在拔下主斷路器插頭的前提下，直接向（A21-A11-K01）的1點(diǎn)引入控制電源正電位，強(qiáng)制閉合該部分電路，用以判斷是否接地。

2.2 主斷路器本體控制電路

該部分電路用于接收主斷路器閉合的命令，并同時保持主斷路器的閉合，以及向外輸出狀態(tài)信號。主斷路器本體的低壓回路由兩個獨(dú)立部分組成，第一個部分是用于控制主斷路器工作的控制電路，包括主斷控制版、合閘線圈、保持線圈，在主斷路器閉合命令接通時，該部分將被接入控制電路中。因合閘線圈只在主斷閉合的前2秒內(nèi)得電，若是接地繼電器檢測到一個小于兩秒的接地隨即恢復(fù)正常，可以判斷為合閘線圈部分接地。若是閉合主斷后一直接地，可以拔下保持線圈的插頭。在對兩個部分進(jìn)行單獨(dú)測試后，可以確定是主斷控制板接地還是電磁線圈接地。第二個部分是用于反饋主斷路器觸頭工作位置的反饋電路。該部分是由凸輪推動的微動開關(guān)組構(gòu)成，其直接連接到機(jī)車主斷路器狀態(tài)檢測回路。若拔除主斷路器插頭后接地故障消失?？梢耘袛酁椋何娱_關(guān)及接線有接地的情況。

2.3 反饋電路

反饋電路是用于接收主斷路器的位置狀態(tài)，反饋電路通過插頭與主斷路器微動開關(guān)進(jìn)行連接。在判斷這一部分電路的接地時，可以將插頭上的（11、12）（21、22）（7、8）（5、6）（18、19）（9、10）（16、17）（27、28）（32、33）點(diǎn)位分別進(jìn)行短接?？梢耘袛嗍悄囊粭l反饋支路出現(xiàn)了接地的情況。

3.結(jié)語

主斷路器是電力機(jī)車重要的部件之一。輔助控制回路的正極性線路單獨(dú)接地和負(fù)極性線路的單獨(dú)接地，亦是沒有大礙。一旦出現(xiàn)正負(fù)極線同時接地，對主斷路器本身以及相關(guān)的直流控制回路造成嚴(yán)重?fù)p害，使電力機(jī)車無法繼續(xù)運(yùn)行。在出現(xiàn)單線接地或是接地阻值偏小時，電力機(jī)車電氣維修人員就要引起足夠的重視。盡早消除隱患，保障機(jī)車的安全運(yùn)用。希望本文能給相關(guān)的檢修作業(yè)人員提供一定參考，啟發(fā)查找故障的思路。