某型動車組真空斷路器控制原理及故障分析

鄭平貴 熊玲利 胡智鴻

摘要：詳細介紹某型動車組真空斷路器的工作和控制原理，并對車輛運行中出現的真空斷路器斷開的故障進行分析。

關鍵詞：動車組;真空斷路器;控制原理;故障分析

引言：本文就該動車組真空斷路器（以下簡稱“主斷”）的結構、控制原理進行介紹，并對運行中出現的分主斷的故障進行分析。

主斷是否能正常閉合是車輛調試的難點，有硬件和軟件原因;而硬件包括了外圍控制線路是否正確，軟件包括了各條件是否滿足、邏輯是否正確、網絡是否給出主斷閉合的使能信號。

一、真空斷路器工作原理及結構

某型動車組項目采用25 kV， 50Hz供電系統，整列車有2個真空斷路器，由硬件控制和軟件控制組成。真空斷路器在列車中主要用于供電網與車輛主變壓器間的接通和斷開，同時兼顧車輛過載和短路保護。由于采用了真空滅弧方式，大大延長了斷路器的使用壽命;采用啟動電磁閥打開氣路氣動驅動合閘，保持線圈得電產生電磁力保持合閘狀態，脫扣彈簧在保持線圈失電時快速脫扣分閘的科學分合閘邏輯秩序，保證了車輛可靠運行。

內部動作原理： 是通過壓縮空氣來驅動真空包動靜觸頭的分合來實現機車主電路的通斷。控制這一過程的主要為合閘裝置和分閘裝置，合閘裝置帶有空氣管路，在動觸頭快速合閘過程中提供必需的壓縮空氣。包括裝在儲風缸邊上用以調整提供壓縮空氣的調壓閥，用于監控儲風缸最小合閘壓力的壓力開關，用于控制斷路器氣動驅動機構氣流通斷的電磁閥。驅動氣缸最終把壓縮空氣轉化為機械力，通過調壓閥調定的氣流量來保證合適的合閘速度，驅動的速度取決于氣流量。而保持線圈用于保證斷路器完成合閘后保持在合閘狀態，當保持線圈失電時，其失去電磁力，斷路器在彈簧脫扣機構的作用下分閘。

二：真空斷路器的常見故障及處理措施

在列車監控屏反饋主斷故障信息后，先判斷其是否為列車外圍電路引起的條件不滿足導致主斷合閘或分閘異常，再檢查列車風壓及控制電壓是否正常，在確認風壓與電壓正常后，對主斷輔助聯鎖行程開關信號反饋情況進行確認。一般情況分內部故障和外部故障，下面分兩種情況進行分析。

導致主斷合不上的內部原因：

1）110 V 控制單元壞，無法保持在合閘或者合閘異常。導致控制單元對電磁閥輸出電壓異常。在進行主斷試驗時，萬用表測量主斷內部電磁閥插頭輸入電壓是否異常，如異常進行更換即可。

2）電磁閥損壞導致壓縮空氣不能推動執行機構動作，用萬用表測量電磁閥阻值是否正常，機械是否正常動作。如異常進行更換電磁閥即可。

3）壓力開關損壞。壓力開關為重要風壓檢測設備，當風壓達到壓力開關的額定風壓（280～290 kPa）時，主斷控制電路才會接通，主斷才能得電動作，首先要檢查是否有風壓，即慢慢擰開調壓閥，檢查是否有氣流，若無氣流，則列車風壓異常或者管路異常。這時可以短接壓力開關插頭內部的1、3 點，再進行主斷動作試驗，如動作恢復，說明是壓力開關問題，須更換一個已調節好的壓力開關。壓力開關的工作范圍必須在工作狀態下才能調節。

導致主斷合不上的外部原因：

1網絡模式下：

動車組的主斷電氣控制回路由硬件電路和軟件控制組成。硬件電路由主斷合允許回路、合主斷控制回路組成;軟件控制由 （數字量輸入輸出模塊）、列車網關、牽引控制單元等組成。

在每個司機室操縱臺有1個主斷分合扳鍵開關，如果所有合主斷的條件滿足了，在主控端司機室，受電弓升起（網壓正常前提），司機可以通過主斷扳鍵開關閉合主斷，給網絡模塊一個主斷合的高電平.

網絡模式下，合主斷信號是否到網絡，主斷使能繼電器是否吸合，主斷控制繼電器是否吸合，是主斷合的必要回路和條件。分主斷操作可以通過按司機室主斷扳鍵開關來分斷，給網絡模塊主斷分的高電平。網絡模塊接受到主斷分指令或者合主斷條件不滿足時，主斷也會斷開。

2分析軟件控制邏輯

某動車組的主斷控制是基于TCMS控制系統平臺來實現的，主斷閉合與斷開的控制邏輯條件大部分在軟件中體現，外圍電路主要用來反饋信號和輸出指令。

在主斷能合上之前，以下條件必須完全滿足：見圖6

1受電弓/HVB的MCB（=21-F101）是合上的;

2空氣壓力足夠（壓力開關=28-A02）;

3在控制車和重聯車沒有任何緊急停車按鈕是激活的;

4沒有降弓命令;

5壓力釋放閥沒有動作;

6 2個受電弓隔離閥在“投入”的位置;

7司機沒有給出“斷HVB”命令;

8沒有過分相請求;

9網壓在17.5 kV～31 kV范圍內;

10原邊電流保護沒有動作

11油溫在正常的范圍內

12沒有分HVB故障;

13沒有合HVB故障;

14沒有油位“警報”信號;

15HVB自檢已經完成并且沒有故障;

16部件自檢已經完成;

17沒有合HVB禁止;

18主手柄在“0”位（過分相過程除外）;

19應急供電模式選擇（=34-S101）開關在“正常操作”位置;

20整列車的高壓接地開關處于工作位;

21主斷斷開后延時6秒;

在動車組的司機室監控屏上有主斷閉合條件是否滿足的界面，條件滿足時將顯示綠色，不滿足時顯示紅色。根據界面的反饋來判斷是否可以合主斷。

三 總結

在車輛調試過程中，對于主斷的故障，首先通過司機室HMI界面判斷合主斷的條件是否滿足，然后通過原理圖分析找到主斷使能繼電器是否得電、主斷控制住繼電器是否得電，進一步分析有哪些條件會導致合不上主斷。外圍控制電路的故障因素有很多，有主斷控制線路本身故障引起，這里包括了控制線路錯接或虛接、電氣設備故障、網絡設備故障等;有軟件控制邏輯中車輛狀態反饋信號及輸出信號不正常引起的，可以通過主斷合允許條件界面及IO信號界面來分析和排除。

對于真空斷路器本身故障，首先確認：

a）測量真空斷路器的保持線圈阻值是否正常

b）檢查真空斷路器的電磁閥是否工作正常

c）檢查真空斷路器的管路塞門是否正常

d）檢查真空斷路器的反饋信號是否正常

故障排除后，先進行模擬網壓的低壓測試，真空斷路器能正常閉合;再進行高壓測試。

結束語

主斷合不上和跳主斷是列車靜態和動態調試及運營中時有發生的故障，故障的原因很多。當發生故障時，首先通過車輛顯示屏HMI確認故障信息，確認車輛當時狀態。根據原理圖排除硬線問題，找準方向，對癥下藥，必定會節省許多寶貴的時間。

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