動車組真空主斷故障分析及解決措施探討

張善安++宿偉

摘 要：根據動車真空主斷不按指令打開（閉合）故障現象，分析其造成原因，進而進行設計、工藝改進及檢測驗證，經裝車考核后一并進行了改造，效果良好，確保了真空主斷輔助觸點工作的可靠性，從而保證動車組安全、正點運行。

關鍵詞：動車組；真空主斷；故障分析；設計改進；工藝改進；試驗驗證

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.012

1 引言

主斷路器連接在受電弓與牽引變壓器原邊繞組之間，安裝在車頂或高壓箱內，它是動車組電源開關和動車組的總保護高壓設備。當主斷路器閉合時，動車組通過受電弓從接觸網導線上獲取電能，投入工作；當動車組運行時，收到過分相信號，自動打開主斷路器，過分相后自動閉合主斷路器；若動車組主電路和輔助電路發生短路，超載，接地等故障時，故障信號通過相關控制電路使主斷路器自動開斷，切斷動車組總電源，防止故障范圍擴大；斷路器由計算機通過高壓控制電路進行控制，此電路包括主過流繼電器、主變壓器油位指示器以及電機變流器、網側變流器內的網側脫扣繼電器，這其中的任何一項都可以通過切斷網側斷開電路的方式使高壓斷路器立即斷開，一旦這些電路出現嚴重故障，就通過高壓斷路器切斷其后的負載供電達到保護的目的。

本文對高壓真空主斷路器不安指令打開（閉合）故障進行分析，提出了解決故障的措施和今后改進的方法，對保證動車組正常運用有重要作用。

2 故障描述

CRH1A-200、CRH1B和CRH1A-250型動車組使用由泰科公司提供的電磁驅動的真空斷路器，型號為HVCB-ECB-050和HVCB-ENN-060。該真空斷路器自投入運營以來，多次發生不按指令打開、不按指令閉合等故障，影響了動車組的正常運行。

3 原因分析

3.1 查看ODBS數據

經過分析多次主斷故障車輛的ODBS數據可以看出，過分相時打開主斷命令發出，通過主斷的電流為零，主斷下方電壓測量互感器測出的電壓為零，可以判斷主斷已經打開，但是通過主斷輔助觸點反饋的主斷狀態顯示主斷仍然處于閉合狀態，車輛控制系統報出“3200-LCBT不按指令打開-B ALARM”； 過分相后系統發出主斷閉合命令，通過主斷的電流發生跳變，主斷下方電壓測量互感器測出的電壓為27.5KV，可以判斷主斷已經閉合，但是通過主斷輔助觸點反饋的主斷狀態顯示主斷仍然處于斷開狀態，車輛控制系統報出“3201-LCBT不按指令閉合-B ALARM”。

通過以上對ODBS數據的分析，初步可以得到結論主斷不按指令打開（閉合）的故障由主斷路器的狀態反饋輔助觸點故障導致。

3.2 軟件圖分析

從圖1主斷不按指令打開軟件圖可以得出，報出主斷不按指令打開的條件為：

發出主斷打開命令后，200-500ms（可調）之內主斷已經閉合反饋始終是高電平；

發出主斷打開命令后，電流檢測顯示10秒內仍有電流流過主斷；

通過查看主斷不按指令閉合軟件圖可以得出，報出主斷不按指令閉合的條件為：

發出主斷閉合命令后，1秒內主斷已經閉合的命令始終是低電平；

經過對真空斷路器內部結構、控制電路和控制邏輯的分析，結合故障現象可以確定多數故障是由于其內部微動開關開裂所致。BST公司立即組織供應商針對微動開關開裂的現象進行了分析研究。

泰科真空斷路器內裝有兩個微動開關組，每個微動開關組由多片微動開關堆疊而成。部分微動開關用于真空斷路器的內部控制，其它用于向動車組發送真空斷路器通斷狀態。微動開關的安裝結構及真空斷路器打開、閉合時的狀態如下圖所示。

多片微動開關堆疊后，固定螺柱穿過微動開關上的固定孔，使用上下擋片將微動開關組直接壓住，然后通過螺帽將其緊固。在這種安裝結構下，微動開關直接與上下擋片接觸，列車運行過程中及真空斷路器動作過程中產生的振動沖擊會直接作用于各片微動開關上；螺栓的緊固壓力無法平均分布到每一片微動開關上，導致部分微動開關受力偏大。上述現象均能使微動開關的塑料外殼在長期運行后產生開裂，進而使微動開關不能正常動作，無法正確反饋真空斷路器的通斷狀態，

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最終導致真空斷路器不按指令打開或閉合。

4 解決措施

針對上述故障原因，BST公司確定的整改方案如下：

（1）修改微動開關組的緊固方式，使用三個定距螺柱代替原固定螺柱對微動開關組進行緊固。將上下擋片之間的壓力施加到定距螺柱上，避免微動開關受力不均而使部分微動開關承受較大壓力。

（2）在各片微動開關之間增加減震墊片，吸收真空斷路器動作、列車運行對微動開關產生的振動沖擊，并使安裝壓力均勻分布到每一片微動開關上。

改造前后的微動開關安裝結構如下圖所示：

5 裝車考核

整改方案確定后，BST公司和供應商首先進行了樣機改造，并對樣機按照相關標準要求進行了工作限值、振動沖擊、工作性能、防護等級等驗證試驗。試驗于2015年8月完成，試驗結果表明進行了微動開關改造后的樣機性能能夠滿足標準和技術條件的要求。

為盡快降低泰科真空斷路器的故障率，保證動車組的可靠、穩定運行，BST公司將結合運用修及四級修，盡快完成對所有CRH1系列動車組泰科真空斷路器微動開關的改造。

6 結論

本文深入分析了線上運營動車組真空主斷故障的原因，并針對性的進行了設計、工藝改進及試驗檢測。在后續的裝車考核中取得了良好效果，改進措施合理可行。我們隨即結合動車組的修程，制定真空主斷路器的輔助觸點的升級改造計劃。減少因輔助觸點的故障導致的主斷路器故障。

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作者簡介：張善安（1981-），男，山東青島人，本科，工程師，研究方向：電氣設計。