HXD2型電力機車電機隔離故障技術分析與探討

馬秀軍 吳建東

【摘要】HXD2型電力機車在包頭西機務段投入運用以來，牽引電機隔離故障非常突出。本文詳細分析了HXD2型電力機車牽引電機主控制回路工作原理，通過統計分析了得到了引發牽引電機隔離故障的主要原因。針對功率模塊故障、TCU故障，以及牽引電機風機故障等主要因素，詳細分析了其產生電機隔離故障的原因，并提出了相應的應對措施。

【關鍵詞】HXD2牽引電機;隔離故障;分析措施

HXD2型電力機車是法國阿爾斯通公司與大同電力機車有限公司合力開發的具備強大的功率及牽引力貨運電力機車。該機車額定牽引功率較大，最高可達到一萬千瓦，最高運行速度也能達到一百二十千米每小時，在我國電力機車之中有著十分重要的影響和應用。目前，該電車機車主要是應用于解決我國西煤東輸問題，但是在該項目進行過程中，該電力機車電機隔離故障頻發，本文主要就具體故障進行具體分析。

一、牽引電機主控制回路原理

整臺機車的牽引電路包含有原理和結構相同的4套牽引變流裝置，每套牽引變流裝置由一個四象限整流器、一個中間電路和一個三相PWM逆變器組成。主變壓器4個獨立的次邊牽引繞組分別向兩臺主變流器的4個四象限脈沖整流器供電，實現電流從交流到直流的轉換;各個四象限脈沖整流器輸出形成一個中間直流回路，變流器直流環節實現二次波吸收、直流儲能、各種保護;中間直流回路向電壓型牽引逆變器供電，實現直流到三相交流的VVVF變換，拖動一臺三相異步牽引電動機，實現機車牽引電機軸控方式。電力機車牽引工況時能量從電網流向電機，電能轉換為機械能;制動工況時過程相反，機械能轉換為電能回饋電網。

二、牽引電機隔離故障原因分析

（一）功率模塊故障

功率模塊故障是該電力機車電機隔離故障的一種常見故障。筆者認為導致功率模塊發生故障的主要原因在于該電力機車電機的質量存在著不足之處，模塊質量直接影響到功率模塊的熱循環不良，主變流器通風機也存在著一定的震動現象，這也容易導致很多功率模塊燒毀，引發功率模塊故障。筆者通過對功率模塊的結構和原理入手分析發現，逆變器以及整流器這些部分的功率模塊故障與誘發電機隔離故障的原因大抵相同。當變流器出現故障，如功率模塊發生故障的時候，通過牽引電機的主控制原理不難發現牽引電機主控制回路會發生一定的保護作用，從而導致電力機車電機出現隔離現象。那么針對于功率模塊故障原因，我們需要不斷提高功率模塊的供應質量，嚴格檢查使用的功率模塊質量問題，一旦發現存在著質量問題的功率模塊，應當立馬進行更換，不可以為了節約成本而持續使用。針對功率模塊上各種循環系統以及通風機的震動原因間接引發電機隔離故障的，也需要分別對這些間接誘發因素進行排查和及時的更換。很多時候，我們檢查并不會注重對通風機的整改以及相關系統軟件的設置檢查，乃至對于環境的檢查也不是很重視，筆者建議設定相關標準化手冊，將檢查工作落實到位，一旦出現灰塵污染或者是通風機震動現象，及時進行更換和整改。

（二）主接觸器故障

主接觸器故障也是一種常見的導致電機隔離故障的因素，主接觸器故障其具體原因是因為線路之間存在著一定的接線不良現象，這種現象導致機車在運行的時候會偶爾發生一些主接觸器故障，但是在進行回庫檢查的時候又不會發現這種問題，這也給電力機車點擊隔離故障檢查分析帶來的一些困難。筆者認為導致主接觸器故障的主要因素在于控制系統由于一些反饋導致了主接觸器的跳開，接觸器也存在著接觸不良的現象。那么，面對這種問題，筆者建議需要采納及時的檢修和維護工作，確保主接觸器一直保持著一種良好的運行狀態，不會因為系統誤反饋，程序設計不合理而出現故障。檢修人員需要合理的設置反饋延時閥值等參數，確保主接觸器程序合理。

（三）列車壓力傳感器故障

列車壓力傳感器故障也是導致電機隔離故障的重要誘因。列車在減壓的過程之中最容易損壞列車的管壓力傳感器。列車管壓力傳感器之間會存在著相互的比較現象，如果四個軸的管壓力傳感器之間的減壓誤差較大，相差超過三十千帕或者是在緩解過程之中超過了十五千帕的時候，就會造成電機隔離故障。實際上這些管壓力傳感器之間導致電機隔離的原因還是在于電流差異，管壓力器所有的壓力值都會被換算為電流值，當電流在進行運輸的時候，元器件線性度存在不良就會迫使在減壓過程中極校的變化造成巨大的偏差，進而出現電機現象發生。那么針對于這種壓力傳感器故障筆者主要建議兩種方案進行更改，首先是加裝信號奧處理裝置，利用信號處理裝置來處理好信號反饋的偏差值，不會讓壓力傳感器反饋出來的值影響到主電機隔離，其次是更新軟件，將軟件之中的偏差值設置到一個較高的參數，這樣正常狀況下也不會存在著影響。

（四）牽引控制單元故障

牽引控制單元又被稱之為TCU，目前牽引控制單元的主要故障在于電源板故障和接觸不良故障，接觸不良故障主要是因為風機的震動以及各種外界條件的影響導致潛移能控制單元的內部接觸存在松動現象。電源板故障西安西安工主要是因為不合理的結構設計，例如筆者發現的反饋線就是因為沒有固定架容易出現反饋線斷裂，這也容易引發電機的隔離故障。還有就是因為電源板自身的板卡也存在著一定的質量問題。筆者認為要想接觸牽引控制單元故障首先就是需要檢查牽引控制單元的板卡是否存在故障，如若板卡存在著故障，那么需要對板卡進行及時的更換和改進。另外就是需要通過BTE測試臺對牽引控制單元進行測試。對于各種測試數據和測試結果進行逐步分析，如若出現超出規定值范圍的數值，及時與廠家進行溝通和聯系，要求廠家結合要求做出具體的整改，爭取將各個數值都控制在要求范圍內。還有就是對一些反饋線加裝一些固定架，避免出現反饋線出現故障。

三、結論

HXD2型電力機車容易出現的各種電機隔離現象以及電機隔離誘發因素，筆者在上文之中已闡述一部分，但是導致電機故障的因素遠遠不止上述四種因素，很可能一個細小的部件就會導致整個機車牽引機構的失效。因此，筆者建議每個檢查和維護人員都需要不斷加強對電機隔離故障原因的總結分析，積極探索有效的管理和檢查機制，這樣才能將電機效率發揮到最大化。

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