HXD1D型電力機車供電系統故障預防及改進措施

沈　軍　陸峰華　中國鐵路上海局集團有限公司上海機務段

列車供電裝置輸出的DC600V電源送入客車的逆變器與充電機，逆變產生的三相交流電提供給客車車廂空調、電開水爐、冰箱、電飯煲等電器設備的用電需求。列車供電裝置故障將直接導致客車車廂所有用電設備無法投入使用，這直接影響到旅客乘坐舒適性的體驗，如遇高溫天氣將直接引發路風路譽事件的發生。因此，消除列車供電裝置故障隱患，提高設備穩定性就顯得格外重要。

1 供電原理

1.1 主電路原理

HXD1D機車安裝的列車供電裝置，通過將主變供電繞組輸出的AC860V轉變為DC600V來為車廂供電（見圖1）。

圖1 列車供電裝置主電路示意圖

如圖1所示，其工作原理為額定交流電壓860V分別從a7/a8、x7/x8端輸入，經過真空交流接觸器13KM、14KM與快速熔斷器11FU、12FU到單相整流橋與電流傳感器11SC、12SC，通過柜外的濾波電抗器13L、14L和柜內的濾波電容器19C、20C后輸出直流電壓600V。

1.2 交流接觸器控制（以Ⅰ路供電接觸器13KM為例）

交流接觸器的開閉由供電鑰匙、供電控制箱、中間繼電器13KA等控制完成。現以Ⅰ路供電交流接觸器13KM閉合控制為例進行說明，具體如下：

開啟供電鑰匙=37-S161（=37-S261），供電控制系統接收到供電鑰匙閉合信號后發出110V合接觸器信號，驅動中間繼電器13KA閉合，通過中間繼電器13KA上正聯鎖觸點13KA：43/13KA：44，輸出110V電源至13KM線圈A1接線端子由A2端子回到負端，閉合真空交流接觸器13KM。

真空交流接觸器閉合回路：DC110V+→13KA：21→13KA：43→13KA：44→13KM：A1→13KM：A2→13KA：A2→DC110V-。

1.3 風機聯鎖接觸器控制（以Ⅰ路供電風機聯鎖接觸器15KM為例）

風機聯鎖接觸器的開閉由供電鑰匙、供電控制箱、中間繼電器13KA、溫度繼電器（WJ）、風機三相自動開關（11FZ）等控制完成。現以Ⅰ路風機聯鎖接觸器15KM閉合控制為例進行說明，具體如下：

開啟供電鑰匙=37-S161（=37-S261），供電控制系統接收到供電鑰匙閉合信號后發出110V合接觸器信號，驅動中間繼電器13KA閉合。驅動15KM閉合所需110V電源，通過中間繼電器13KA：21接線端子先經過溫度繼電器（WJ）常閉觸點，回至13KA上正聯鎖觸點13KA：14/13KA：13到風機三相自動開關（11FZ）聯鎖常閉觸點，至15KM線圈A1接線端子由A2端子回到負端，閉合真空接觸器15KM。

風機聯鎖接觸器閉合回路：DC110V+→13KA：21→M1：WJ1 →M1：WJ2 →13KA：14 →13KA：13 →11FZ：14 →11FZ：13 →15KM：A1→15KM：A2→DC110V-。

2 常見故障

HXD1D機車列車供電裝置常見故障有：交流接觸器故障和風機聯鎖接觸器故障。

2.1 交流接觸器故障

交流接觸器故障，根據檢測原理是指列供控制系統發出接觸器閉合指令后，控制系統持續1s未檢測到接觸器合13KM（14KM）反饋信號后自動封鎖110V合接觸器信號，中間繼電器13KA（14KA）釋放，系統認為交流接觸器1（2）故障。

注：該故障將導致封鎖脈沖，斷交流接觸器，需斷電重啟后才能恢復。

造成交流接觸器故障的主要原因如下：

（1）交流接觸器正聯鎖輔助觸點（13、14）受環境空氣中氧、硫及其他物質的作用，逐漸造成觸點表面氧化、硫化及粉塵等污染物嵌入，形成非金屬絕緣膜和污染點，使接觸電阻過大甚至開路。

（2）交流接觸器反聯鎖啟動觸點（35、36）同樣受環境空氣中氧、硫及其他物質污染，使接觸電阻過大甚至開路，等同于接觸器器未閉合之前提前串連400Ω經濟電阻，使得啟動電流達不到吸合值，造成接觸器無法閉合。圖2、圖3，為機車供電交流接觸器反聯鎖啟動觸點污染，使得接觸電阻嚴重超標（標準值為≤200mΩ），達到395.6Ω。

圖2 接觸電阻超標

圖3 觸點污染

（3）中間繼電器13KA（14KA）偶發卡滯現象吸合有延時，導致接觸器閉合相應延遲，使得控制系統在發出接觸器閉合命令后1s未檢測到接觸器合反饋信號，自動封鎖110V合接觸器信號；正聯鎖觸點 13KA（14KA）：43/13KA（14KA）：44觸點燒損開路，導致交流接觸器無驅動電源，造成不吸合。

2.2 風機聯鎖接觸器故障

風機聯鎖接觸器故障，根據檢測原理是指列供控制系統發出接觸器閉合指令后，控制系統持續50ms未檢測到風機聯鎖接觸器15KM（16KM）合反饋信號后自動封鎖110V合接觸器信號，中間繼電器13KA(14KA)釋放，系統認為風機連鎖接觸器1(2)故障。

注：該故障將導致封鎖脈沖，斷交流接觸器，需斷電重啟后才能恢復。

造成風機聯鎖接觸器故障的主要原因如下：

（1）風機聯鎖接觸器偶發卡滯現象吸合有延時，或吸合不到位，以及正聯鎖 15KM（16KM）：13/：15KM（16KM）14反饋觸點，接觸電阻過大甚至開路，均導致控制系統在發出接觸器閉合命令后50ms檢測不到風機聯鎖接觸器合反饋信號，自動封鎖110V合接觸器信號。

（2）中間繼電器13KA（14KA）偶發卡滯現象吸合有延時，導致接觸器閉合相應延遲，使得控制系統在發生接觸器閉合命令后50ms未檢測到接觸器合反饋信號，自動封鎖110V合接觸器信號，或其正聯鎖觸點13KA（14KA）：14/13KA（14KA）：13觸點燒損開路，導致交流接觸器無驅動電源，造成不吸合。

3 HXD1D機車列車供電裝置常見故障的預防和改進措施

3.1 交流接觸器故障的預防和改進措施

（1）定期對交流接觸器輔助觸點接觸電阻進行測量，對阻值超標的，拆卸輔助觸點組件，使用沙皮紙打磨觸點，去除粉塵、氧化物等污染物嵌入形成的非金屬絕緣膜，最終確保觸點接觸電阻在可控范圍內。

（2）中間繼電器換型，增加13KA（14KA）正連鎖觸點，并聯后提高可靠性。

（3）通過優化檢測軟件，增加交流同步信號uf檢測，作為控制系統判斷交流接觸器閉合的補充條件，避免因反饋觸點故障導致的供電故障發生。控制邏輯圖如圖4所示。

圖4 優化后的列供交流接觸器檢測邏輯流程圖

3.2 風機聯鎖接觸器故障的預防和改進措施

（1）定期對風機聯鎖接觸器輔助觸點接觸電阻進行測量，發現不良及時更換，同時擬定修程進行更新，從而提高配件質量穩定性。

（2）中間繼電器換型，增加13KA（14KA）正連鎖觸點，并聯后提高可靠性。

4 結束語

通過對供電控制原理的分析，可知真空交流接觸器無法正常閉合，將直接導致列車供電裝置無法正常工作，因此，確保接觸器閉合各環節良好，是保障供電穩定的重要保證。然而，導致供電故障的原因還有很多，在日常的工作中我們還要多觀察、多思考，形成一套相對有效的措施，使得直供電質量穩定受控，為旅客安全舒適出行貢獻自己的一份力量。相信隨著科技的日新月異，配件質量將進一步提升，檢測軟件亦會趨于完善，必將大大降低供電故障的發生概率。

《HXD1D型電力機車使用保養說明書》南車株洲電力機車有限公司2014年06月.