內燃機車主電路接地故障診斷方法探討

劉佳秋

摘 要：接地故障是內燃機車主電路運行中常見的故障問題之一，直接關系到內燃機車安全運行以及經濟效益提升。本文闡述了內燃機車及其主電路接地故障，多層次探討了主電路接地故障診斷的新方法以及解決措施，快速、精準診斷的同時高效處理接地故障問題，在接地故障發生率降低過程中確保主電路運行安全，促使內燃機車功能作用最大化發揮的同時具備較高的綜合效益。

關鍵詞：內燃機車;主電路;接地故障;診斷方法

引 言

目前，交直流電力傳動內燃機車是我國鐵路干線客、貨運主型牽引動力，機車主電路是內燃機車上的高電壓、大電流的動力電路，是內燃機車最重要的組成部分之一。保證機車主電路的正常工作，是保證機車可靠運行的前提。機車主電路1點接地，對電路的正常工作沒有太大的影響，但兩點或多點接地，就會造成機車無法正常工作，嚴重者，會造成機車電路及器件的燒毀;同時，從機車發展趨勢來看，機車各關鍵部分遲早都必將納入微機控制體系。

一、主電路接地保護電路簡述

DF4B型機車是交-直流傳動內燃機車，為保證機車主電路正常工作，避免因兩點接地而燒損機車主要電氣部件，在主電路中設置了接地故障保護電路。接地保護電路取主發電機中性點（N端）和接地點之間的電壓，經整流電路整流后給接地繼電器DJ供電，接地電壓/電流達到DJ動作的閥值（DF4B型機車DJ動作電流閥值為500mA）后DJ動作，見圖1。圖中X1/10接主發電機中性點，X1/1接主整流直流負端，正常運用時接地開關DK置“運行”位，此時無論主電路任意一點發生接地故障，只要接地電流達到DJ動作的閥值，DJ動作，一方面切斷主發電機勵磁電流，卸載主電路，避免故障擴大;另一方面接通司機臺上的接地指示燈，提醒發生接地故障。發生接地故障后，可將DK置“故障”位，維持機車運行回段進行故障處理。

二、主電路接地故障分析

仔細分析主電路和接地保護電路可以看出，發生接地故障后，接地電壓Ud（接地點對N端電壓）有正電壓、負電壓、交流電壓等幾種，如直流正端接地，則Ud為正電壓;牽引電機電樞接地或交流側接地，則Ud為交流電壓。一般情況下，Ud是主要接地點與次要絕緣薄弱環節綜合作用的結果。接地電壓變化的性質有突變和漸變2種。對于突變式接地，接地電壓的特點是跳變到DJ動作電壓以上;對于漸變式接地，接地電壓的特點是逐漸上升到DJ動作電壓以上。并不是每次加載都會接地，只有負載到一定值時，才會發生接地故障。查找主電路接地故障時，應在機車靜態狀態下確認接地保護電路元件正常、接線正確。

三、內燃機車主電路接地故障診斷方法

（一）內燃機車主電路接地故障診斷的傳統方法

內燃機車主電路故障查找復雜化、難度系數大，需要在逐段拆開導線的基礎上確定主電路發生接地故障的具體位置，有著較大的工作量，不利于在最短的時間內解決接地故障問題，內燃機車也無法正常運行。檢修人員常利用墊隔板、甩電機等查找主電路發生接地故障的具體位置，在重新接地故障現象的基礎上診斷以及定位主電路發生接地故障的具體位置，但這種方法對內燃機車有一定的要求，比如，牽引重量、機車速度、機車手柄位數，需要消耗大量的人力、財力、物力，極易損壞內燃機等，影響鐵路正常運輸生產的同時還會大幅度增加運行成本，急需要在實踐過程中不斷探索新的方法，

（二）內燃機車主電路接地故障診斷的新方法

（1）接地故障定位EDS系統與便攜式絕緣故障評估儀。由于內燃機車主電路接地故障診斷細致、繁瑣，檢修人員要在應用技術過程中實現線上診斷故障，在相關設備輔助過程中將線上以及線下診斷無縫銜接，降低主電路接地故障難度系數的同時提高診斷結果的準確性。在此過程中，接地故障定位EDS系統是為IT電網、直流系統專門設計的，可以在電源不切斷的情況下，動態監測電路發生接地故障之后相關部位絕緣數值變化，準確定位電路運行中接地故障發生的具體位置。接地故障定位EDS系統硬件組成要素多樣化，比如，絕緣監視儀、故障測試儀、電流互感器、耦合器，協調統一的同時在接口作用下相互通信，提高系統故障定位的速度以及準確度。在此基礎上，便攜式絕緣故障評估儀在實際應用中可以深化接地故障定位EDS系統性能，精準探測電路接地故障定位中EDS系統發出的測試電流信號，防止接地故障動態化定位中引發新的故障隱患問題，準確定位故障發生點的同時縮短故障定位的時間，提高故障診斷的速率以及效率。（2）內燃機車主電路接地故障的診斷。檢修人員要多角度剖析內燃機車主電路運行中接地故障發生、診斷以及處理具體情況，清楚內燃機車的主電路、接地保護電路的運行原理、整體布局，準確把握主電路以及相關的一系列電氣設備運行情況，比如，是否有異味，連接點是否出現過熱氧化變色現象。隨后，檢修人員要在分析傳統診斷方法、手段過程中深化認識接地故障定位EDS系統、便攜式絕緣故障評估儀，在采用線上、線下結合的新方法過程中改進主電路接地故障診斷質量。具體來說，檢修人員要在把握新方法基礎上優化接地故障診斷各個環節，明確接地故障診斷的要求、流程、關鍵點等。檢修人員要在具體問題具體分析基礎上優化利用接地故障定位EDS系統，在線動態化監測內燃機車的主電路，隨時準確把握牽引發電機等絕緣阻值的動態變化，在絕緣監視儀、故障測試儀、電流互感器等相互通信基礎上定位內燃機車運行中主電路的各分支電路接地故障發生的位置，實時控制的同時準確顯示電路發生接地故障的具體位置。在此過程中，檢修人員可以在靈活應用接地故障定位EDS系統基礎上借力便攜式絕緣故障評估儀優勢作用，通過微處理器高效控制電路接地故障診斷的各個環節，和接地故障定位EDS系統中的電流互感器、故障測試儀等相互作用，全面、系統、精準評估接地故障定位中測試到的電流信號，準確把握內燃機車主電路發生接地故障以后電流數值大小，在和對應的響應值比較、分析基礎上進一步了解發生的接地故障，精準診斷的同時避免引發短路、斷路等其他故障問題，在動態以及靜態診斷有機結合過程中深入探究內燃機車主電路接地故障發生的位置、原因、頻率等，在準確定位故障位置的基礎上合理劃分接地故障等級，為科學處理主電路發生的接地故障提供重要的保障。

結 語

本文所研制的內燃機車主電路接地故障檢測診斷系統樣品在石家莊機務段進行了裝車試驗，在試驗過程中人為的制造了接地點，系統均能可靠的檢測診斷報警，并且到目前為止一直在石德線上安全運行，無論是測試性能還是抗干擾能力都取得了較為滿意的結果。通過裝車試驗和實際運行，發現了一些問題，也采集回來了大量的數據，針對這些情況將做進一步的研究，完善系統的相關功能。從我國內燃機車的發展趨勢來看，這種智能接地故障檢測診斷系統具有極大的推廣價值。