淺析CRH5A型動車組牽引變壓器切除故障診斷分析

劉 旭 蔡永昌 劉安靜

（北京局集團公司北京動車段，北京 102600）

隨著動車組運行速度和運營里程的不斷提升，對高壓系統的要求也越來越高，牽引變壓器作為核心部件，其工作參數直接決定動車組的運行情況，發生變壓器切除故障時需果斷進行處理。目前牽引變壓器的檢修主要為計劃修，在日常檢修工作中，可能會因為維護不及時，影響行車安全，同時也存在過度維修，造成檢修成本浪費的問題。因此對牽引變壓器切除故障進行分析，及時發現實際故障原因及存在的隱性故障，合理完善的檢修方法是動車組牽引變壓器可靠運行的有力保障。

1 牽引變壓器切除故障分析

動車組運行過程中發生牽引變壓器切除故障時應首先檢查監控屏（TS/TD/LT）電子儀器第一頁的變壓器溫度，如變壓器油溫正常且監控屏第六頁CLTA和CLTB狀態正常，條件允許情況下可進行小復位操作，以恢復切除的牽引變壓器，優先升另一牽引單元的受電弓繼續運行；如有牽引變流器自動切除，需手動切除故障牽引后進行復位操作以恢復牽引變壓器；如切除的牽引變壓器油溫高于150℃時，維持運行，不需進行復位操作，待溫度下降至140℃時可進行小復位恢復，動車組入庫后需進行詳細檢查。

牽引變壓器故障主要分為：1）硬件故障，如初級繞組、次級繞組絕緣損壞、過載或者短路，由于此類故障需將變壓器解體進行分析，動車所檢修現場不具備作業條件，本文不做重點講解。2）冷卻系統故障，如風冷電機故障、油循環不足等導致變壓器溫度上升，保護裝置動作從而切除變壓器。3）控制系統故障，如CLT（本地牽引控制單元）故障、KSAZ（高壓接觸器）故障、初級繞組電流傳感器TAP故障等。4）斷路器故障，如輔助斷路器DJ1無法閉合、主斷路器DJ異常閉合等，此種情況需對斷路器及網絡控制系統進行檢查，本文不做重點講解。5）網絡通信故障，如MPU（主處理單元）故障、MVB（多功能車輛總線）故障、WTB（列車總線）故障等。

1.1 風冷裝置故障

運行中冷卻風扇發生故障時TCMS數據會記錄相應故障代碼。此時應首先檢測相應電機三相阻值是否均衡，電機內部是否存在短路、過載或者缺相等異常現象，如有異常需更換風機電機；如風機正常，則檢查相應的熱保護繼電器和接觸器是否有卡滯、燒損等異常，上下口接線是否正常；如正常需檢查中壓供電空開及觸點是否正常，更換異常部件后變壓器切除故障可恢復。

1.2 油冷系統故障

油冷系統主要由油泵電機、油流開關、油位傳感器、溫度傳感器、油散熱器、郵箱等組成。油的最高允許溫度為115℃，高溫油通過油散熱器經風冷進行降溫，冷卻油再次被供至變壓器油箱。油冷系統常見故障有：1）油流開關故障。若油流開關檢測變壓器油量短缺或者循環不足時將切除牽引變壓器，此時需檢查或調解相應的油流開關。2）油溫過高。當牽引變壓器油溫大于130℃時，CLT要求牽引變壓器功率減載至70%；當牽引變壓器油溫大于140℃時，CLT要求牽引變壓器功率減載至50%；當牽引變壓器油溫大于150℃時，CLT要求牽引變壓器高壓保護導致變壓器切除。此故障需檢查變壓器冷卻液是否充足，如油位偏低需加注冷卻油，否則更換溫度傳感器。3）冷卻液不足。油位指示器位于油箱上，能夠顯示變壓器油箱中油位的高度，油位檢查應在油泵停機30分鐘后進行。如果油位傳感器檢測到油位過低，則切除牽引變壓器。發生此類故障后應檢查冷卻液位。

1.3 本地牽引控制單元故障

當CLT檢測到異常信號時，將信號反饋給主處理單元MPU，相關保護機制動作從而切除牽引變壓器。CLT分為相互冗余的CLTA和CLTB兩個模塊，兩個同時發生故障時會導致牽引變壓器切除，此時需首先檢查配電柜高壓箱控制空開20Q04、20Q05是否正常，然后檢查CLTA-1、CLTA-2、CLTB-1、CLTB-2四個模塊是否正常，對故障部件進行更換后牽引變壓器可恢復正常。

1.4 高壓接觸器故障

高壓接觸器主要是用于控制牽引/輔助變流器與牽引變壓器次級繞組之間的連接和斷路。當高壓接觸器無法閉合時，單車牽引變流器自動切除，此類故障可嘗試進行小復位操作，未消除時需對故障高壓接觸器進行更換；當高壓接觸器無法斷開時，牽引變壓器會自動切除，此類故障可嘗試進行斷蓄電池復位操作，未消除時需對故障高壓接觸器進行更換。此類故障發生概率較高，結合TCMS數據可以準確判斷并處理。

1.5 網絡通信故障

TCMS可接收并傳輸信息及命令，并控制列車上的設備，TCMS可控制子系統，保證被控設備正常運行，發生故障時可自動切除故障設備并將相關故障代碼記錄在MPU中。

網絡通信故障導致變壓器切除主要是指WTB或者MVB檢測到異常信號導致MPU發出保護指令切除收到影響的牽引變壓器，主要有以下情況：01、00車的司機室RIOM模塊故障、網關模塊故障、牽引MPU故障，03、06車的客室RIOM模塊故障，車端連接器脫開或故障。

上述故障發生時往往伴生各種故障，監控屏同時彈出故障報警，此時需下載TCMS數據準確判斷故障點，排除干擾故障，實際故障處理完畢變壓器可做復位操作恢復。

2 運用修強化措施

1）日常一級檢修時，加強對CLT狀態指示燈、高壓接觸開關KSAZ等的狀態檢查，發現動作不良等問題及時進行調整和更換。2）定期做好牽引變壓器檢查、清潔工作，包括初級繞組電流傳感器、油泵電機、風機電機等的檢查清潔，同時做好牽引變壓器冷卻油狀態及油位確認，保證在正常范圍內。3）定期做好T型接頭檢查、清潔，防止爬電等問題的發生，發現T型頭靴套表面有明顯的碳化或發白現象，立即更換T型靴套。4）結合修程修制改革，利用大數據系統，通過WTDS做好牽引變壓器油溫等參數監測，發現每日最高油溫處于上升趨勢且超過90℃時，及時進行變壓器濾網除塵，保證其散熱良好。5）按照數據下載周期進行TCMS數據下載，及時發現牽引變壓器的隱性故障，線上發生牽引變壓器切除故障時，車組入庫后及時進行TCMS、TCU數據下載分析，重點關注前述TCMS故障代碼中的“KV11、KV12、oil、PT100、CLT、KSAZ11、KSAZ21、RIOM、WTB、TAP”等故障信息，結合TCU數據，準確判斷故障點，確保故障在庫內得到及時解決，保證車組出庫質量。

3 總結

實際工作中，由于牽引變壓器設計有復雜的高壓保護系統（CLT負責對變壓器狀態保護中檢測到的保護干預進行確認），牽引變壓器硬件故障極少發生，風冷裝置故障、油冷裝置故障和KSAZ接觸器故障為高發故障，故障發生前期進行復位操作牽引變壓器可恢復正常，但由于變壓器切除會導致本單元牽引變流器全部切除，嚴重影響動車組運行狀態，檢修單位應嚴格按照計劃進行TCMS數據下載分析工作，同時加強遠程數據監測，以便提前發現牽引變壓器故障隱患，準確判斷并及時進行處理，確保動車組運行平穩。本文結合日常檢修實際及相應的TCMS故障代碼，對導致牽引變壓器切除故障的各個方面和部件進行了簡單分析，對處理變壓器切除故障具有較強的指導作用，有利于提升故障診斷和處理水平，保障動車組檢修質量。