HXD1D型機車主斷及主斷控制回路構成和故障案例分析

胡俊

摘 要：本文介紹了HXD1D型機車TDV10（01）型真空斷路器結構及原理，主斷控制電路系統包括主斷硬線環路和控制繼電器和微機網絡。最后典型故障案例為處理類似故障提供思路。

關鍵詞： HXD1D型機車;TDV10（01）型真空斷路器;工作原理;主斷硬件控制回路;TCU主斷硬件回路;故障類型;案例分析

HXD1D客運交流傳動電力機車裝配TDVIO（01）型真空斷路器，安裝于網側柜內，用于主電路開斷和接通。本文介紹HXD1D型機車TDV10（01）型直立式真空斷路器結構組成、主斷控制電路系統、典型故障案例。便對于機車發生主斷故障時，快速判斷原因，降低處理該類故障的難度、縮短故障處理周期。

1 TDV10（01）型真空斷路器結構及工作原理

1.1結構組成

真空斷路器由高壓電路、絕緣支持、驅動控制等三部分組成。高壓電路部分包括高壓輸入端和高壓輸出端，其作用是可以開斷交流電弧的真空泡。絕緣支持部分包括下絕緣子和內部操作桿組裝，其作用是確保高壓電路部分與地之間的絕緣性能。驅動控制部分由電空驅動機構和邏輯控制單元組成。

1.2工作原理

合閘時電磁閥得電打開氣路，壓縮空氣進入傳動氣缸推動操縱桿，克服斷路器快速脫扣彈簧機構的分閘彈力，驅動真空泡動、靜觸頭運動閉合。同時保持線圈得電產生電磁力，通過吸合傳動機構的金屬活塞將斷路器保持在合閘狀態。電磁閥在控制單元板上時間延時繼電器的控制下完成合閘后失電斷開氣路。分閘時保持線圈失電，失去合閘保持力，在快速脫扣彈簧機構的彈力作用下，真空泡動靜觸頭迅速分開，斷路器完成分閘。

2 主斷控制電路系統

HXD1D型機車主斷控制電路合閘、分閘控制由硬件電路和微機部分組成。硬件電路由主斷硬線環路、控制繼電器組成;微機網絡控制系統由中央控制單元CCU、牽引控制單元TCU1、2組成，通過各模塊的采集的輸入信號，由軟件功能模塊產生繼電器控制輸出信號。

2.1主斷硬線環路

由圖1所示，機車控制DC110V電源通過I、II端緊急按鈕、高壓接地開關常閉觸點、U99鑰匙箱、壓力釋放閥常閉觸點、布赫繼電器，機車CCU根據數字量輸入輸出模塊DXM33的E33_07點檢測狀態，判斷主斷硬環線回路是否準備好或正常。當E33_07檢測的是高電平時，說明主斷環線正常;當E33_07檢測為低電平時，CCU判斷為主斷硬線環路斷開提示。

2.2控制繼電器和微機網絡系統

主斷路器要實現合閘、分閘控制，主要由主斷控制繼電器21-K01、21-K02來實現。每個控制繼電器由微機網絡系統決定其工作狀態，牽引控制單元 TCU1和 TCU2內部節點閉合，再通過 CCU、TCU軟件及硬件的自檢后，與機車的主斷路器硬件環路形成一個回路，實現機車的主斷路器合閘、分閘控制。

3 常見故障類型分析

HXD1D型機車TDV10（01）型真空斷路器故障分為兩種類型，主斷自身故障以及其主斷控制電路問題。

3.1主斷自身故障

TDV10（01）型真空斷路器自身常見的故障有“主斷卡分”、“主斷卡合”故障。兩種主斷本身故障狀態是通過數字量輸入輸出模塊DXM33的E33_11、12點MIO主斷狀態來判斷。其中E33_11點對應主斷輔助觸點11、12常開點，E33_12對應主斷輔助觸點21、22常閉點。主斷輔助觸點隨主斷主觸頭動作時通過聯鎖改變其狀態。

3.2主斷控制電路故障

機車主斷控制電路故障主要有：機車主斷控制電路主要由主斷環硬件回路與TCU主斷硬件回路構成。主斷硬件回路的狀態由 CCU監控：110V電源經→緊急按鈕→高壓接地開關→U99鑰匙箱→壓力釋放閥常閉觸點→布赫繼電器→輸入輸出模塊DXM33的E33_07點，以上條件滿足后主斷硬件環路準備就緒，通過CCU允許合主斷通道21-K01中間繼電器線圈得電，其常開觸點閉合;TCU主斷硬件回路主要由：110V電源經→機車牽引控制單元TCU1、2內部觸點→模式開關，經CCU判斷主斷合閘回路就緒后21-K02線圈得電，其內部常開觸點閉合，主斷閉合。

4 典型故障案例

4.1? 2017年06月，某段配屬HXD1D機車乘務員線上反饋機車途中出現“主斷卡分”故障。機車返段后，下載微機數據進行數據分析。

根據微機嚴重故障數據記錄機車在2017年6月27日18：51：50出現主斷卡分故障。

如圖2所示，波形圖機車故障時刻“DXM11_0，司機室占用”為高電平，說明當時為I端操作;“DXMM33_06，主斷環硬線回路狀態”、“DXM35_03，TCU主斷硬件回路”均為高電平，說明主斷閉合條件均已滿足，主斷閉合回路已構成，初步判斷機車主斷控制電路無故障。此時“主斷封鎖位11”“主斷故障（卡合、卡分、不明）”均同時出現高電平信號，說明主斷內部出現故障，導致主斷無法閉合。更換主斷后分解，發現主斷保持線圈線纜插頭有虛接問題。

4.2? 2016年06月，某段配屬HXD1D機車，線上反饋IDU微機顯示器顯示“主斷硬件回路斷開”故障，主斷無法閉合。機車返回后，查IDU微機顯示器上IO數據，發現數字量輸入輸出模塊DXM33的E33_07點處于低電平狀態，微機屏上單獨顯示“主斷硬件回路斷開”故障提示。根據圖2所示，使用數字萬用表電壓檔利用機車控制電壓依次測量主斷硬件回路各項部件導通情況：I、II端緊急按鈕→高壓接地開關→U99鑰匙箱→壓力釋放閥常閉觸點→布赫繼電器。最終發現I端緊急按鈕上的I端緊急按鈕12點上210623.01線鼻虛接導致，重新壓接后故障消失。

5 結束語

文章對HXD1D型機車TDV10（01）型真空斷路器及控制回路構成進行簡要敘述，對主斷硬線控制回路和TCU主斷硬件回路構成及控制分析是處理故障的關鍵。最后故障案例分析為快速、準確處理故障提供了一些思路。給現場服務人員及機務段檢修人員處理類似故障提供參考，確保機車正常上線運行。

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