论文部分内容阅读
[摘要]HXD2B型机车是当前国内使用比较先进的机车类型，在使用的过程中经常发生牵引电机隔离事故，本文就HXD2B型机车牵引电机隔离的判断与处理进行阐述。
[关键词]HXD2B型机车；牵引电机隔离；事故；判断
【分类号】：U269
一、前言
HXD2B型机车牵引电机隔离在运行的过程中出现故障，必然会影响到机车的正常运行，因此，我们对机车产生故障的原因进行分析，对产生的故障进行判断和处理，保证机车的正常运行。
二、国产重载货运电力机车
重载货运适合我国的国情，得到了党和政府的高度重视。为推进我国重载运输的快速发展，铁道部开始大批引进国际先进技术。和谐系列货运电力机车作为杰出代表，展示了我国重载货运的先进水平。“和谐”系列电力机车是由中国南车集团和北车集团的三家电力机车生产制造企业与具有技术优势的国外合作，引进国外技术并消化吸收而来，通过国产化手段研发出的拥有自主知识产权的新一代交流传动货运机车。主要包括三个系列，其中，HXDl型电力机车，由南车株洲电力机车有限公司和德国西门子公司合作研制；HXD2型电力机车，由北车大同电力机车有限公司和法国阿尔斯通交通股份公司合作研制；HXD3型电力机车，由北车大连机车厂与R本东芝公司合作研制。
三、HXD2B型电力机车
HXd2B型电力机车是应用于货运运输的大功率交流电传动机车。该车单轴功率为1600kW，六轴总功率为9600kW，是大同机车有限责任公司与法国阿尔斯通联合设计、研发的产物。主要特点表现为：
1、采用模块化的设计，提高了机车的系列化、标准化，具有更好的可塑性，而且更方便维护和使用；
2、配备了完善的控制、检修与检测系统，并实现控制与检测系统的模块化，运行方便、可靠且扩展性好；
3、采用单轴控制，拥有完善的轴控系统。机车每个牵引电机都有一套独立的整流和逆变控制系统，实现六根轴牵引装置和电气控制的独立控制；
4、主变流器采用高性能IGBT元件和双面水冷的模块化设计，实现单轴功率达]600kW的轴控。变流器的模块化设计便于拆卸和安装，不需要任何附加操作，且带有防错插设计定位针，防止变流器模块错位；
5、配备了大容量的牵引变压器，功率为世界最大容量12600kVA。采用卧式悬挂的方式安装，具有三套油冷却系统，冷却效果更好；
四、原因分析及判断
统计2012年1-6月份发生的牵引电机隔离故障，共发生隔离问题92件，在发生隔离后司机采用简单的方法能恢复的故障有38件，恢复后机车正常运行，对本列机车和其他机车没有影响。其他54件电机隔离故障，用简单的方法不能恢复，回段后经分析，因控制软件不稳定造成电机隔离的有28件，因风量不足造成电机隔离故障的有19件，因牵引电机接线盒内绝缘不良造成的电机隔离故障共有7件。
1、机车软件不稳定
在28件电机隔离故障中，厂家人员处理都是用大复位的方法解决，没有进行其他处理，说明当时发生的电机隔离是控制软件系统不稳定造成的。HXDZB机车在系统集成方面现出的共性技术特色，它的子系统和部件的结构、性能特点所体现出来的技术优势也达到了国际先进水平，主要包括：受电弓、真空主断路器、避雷器、高压隔离开关、高压电压互感器、高压电流互感器、主变压器、IGBT四象限整流逆变装置、交流异步电机等组成的主电路系统；由辅助变流装置、辅助电机等构成的辅助电路系统；基于WordFIP网络通信技术的计算机网络控制系统，以及制动系统和转向架等。
2、滤网堵造成电机隔离
在分析中，发现19件电机隔离有9件是由于主变流柜风量不足造成的；有7件是由于车体滤网堵造成的。有3件是由于辅变流柜通风系统风量不足造成的。
（一）主变流柜和主变压器冷却器通风系统风量不足
HXDZB机车的主变流柜和主变压器通风系统是采用独立通风方式，每台机车共有三套完全相同的主变流柜通风系统，通风方面由上向下，通过主变流风机将空气从车顶百叶窗吸入，向下先冷却主变流柜的水，乙二醇混合液散热器，再经过主变流柜和主变压器冷却器的连接风道，冷却主变压器的油散热器，最后热吹向大气。由于主变散热器的滤网有异物堵住，致使变流柜的水和乙二醇混合液不能冷却，水温较多，导致保护动作，控制系统使电机隔离。
（二）辅变流柜通风系统风量不足
辅变流碟通风系统在冬季采用车内循环方式，夏季采用车内吸风车顶排风的方式，通过辅变流柜上部风道隔板进行调整，在机车机械间内前后斜对称各布置一台辅变流柜，每个辅变流柜有两台轴流风机，辅变流柜风流向是自下而上进行，风源是走廊内吸风，从车顶排出。如车体滤网堵，风量小，辅变流器因风量小而隔离，部分电机也隔离。
五、故障产生的原因分析及判定处理方法
1、网压波动大
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，可以恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_VTR：Crowbarover-temperature，即撬棒急剧过热（R-H电阻过热）。R-H电阻的作用是抑制直流电压的过电压，当直流电压超过“高压”阀值时，R-H电阻就会工作，直到直流电压恢复到低电压水平以下。因此，当弓网电压在一定范围内波动且处于低频振荡时，直流母线上会产生振荡电压，当直流电压超过最大阀值后，R-H电阻功能启动，抑制电压的升高。若振荡持续就会引起R-H电阻温度逐渐升高，当温度超过R-H电阻所能承受的极限时，主断路器断开，轴被隔离。此类故障的处理方法为：在接触网网压波动较严重时，牵引电机出现隔离故障，可以在恢复隔离牵引电机后继续运行。
2、牵引电机接线盒进水
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_RETSOND：InverterIGBT（static），即逆变器IGBT故障（静态），IGBT或二极管短路。经检查发现在车底部的牵引电机接线盒内进水，造成短路引起牵引电机隔离故障。进水一般是由于机车机械间内漏雨，水顺牵引电机大线流入接线盒内造成的。此类故障的处理方法为：机车维持运行入段后，打開牵引电机接线盒盖，擦干积水并晾干后，恢复接线盒盖，修复机车机械间内漏雨处所，恢复隔离牵引电机后使用。 3、主变压器（主变流器）模块故障
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_RETSOND：InverterIGBT（static）、DA_DFIOND：Inverterovercurrent、DA_RETFDOND：InverterIGBT（nofiredyn）。故障代碼分析，DA_RETSOND：InverterIGBT（static）为逆变器IGBT故障（静态）即IGBT或二极管短路，DA_DFIOND：Inverterovercurrent（axle1）为逆变器过流故障，E_CA_I1，2UOND>1750A，DA_RETFDOND：InverterIGBT（nofiredyn）（axle1）为逆变器IGBT故障（动态无火）命令与反馈不一致。此类故障为主变流模块故障，其处理方法为：机车维持运行入段后，更换相应的主变流模块，恢复隔离牵引电机后使用。
4、TCU故障
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_DFPERM。经故障代码分析DA_DFPERM：Permanenthardwarefailure硬件TCU永久故障Sud_ouv_dj_memoouSud_crt2_ouv_dj_memo。上车检查发现牵引控制单元TCU指示灯显示错误。此类故障的处理方法为：机车维持运行入段后，更换牵引控制单元TCU，恢复隔离牵引电机后使用。
六、牵引变流器
牵引变流器是电力机车牵引电传动系统的核心构成。在正常的牵引/制动工况下，牵引变流器内的牵引控制单元接收司机控制指令，控制各变流器单元实现电源从工频、高压不可控单相交流电源到三相可控变压、变频的交流电源的转化，拖动异步牵引电动机，实现对牵引电机的一对一控制。牵引时能量从电网流向电机，电能转换为机械能；制动时过程相反，机械能转化为电能回馈电网。牵引变流器内部设置有向机车辅助逆变器提供直流电源、向加热装置提供交流电源的接口，使机车电传动可以根据需求进行合理配置。冗余设计措施综合应用使得机车在主传动部件发生严重故障时能保留5/6的牵引制动力。
结束语
我们通过对HXD2B型电力机车牵引电机隔离故障的产生原因进行分析，对产生故障的类型判断，采取正确的处理，保证机车的正常运行。
参考文献
[1]冯晓云.高速动车组牵引传动控制系统的研究与仿真[J].电气传动.2008
[2]习军.ZQ800-1型牵引电机主要故障原因分析及防止措施[J].机车电传动，2009
[关键词]HXD2B型机车；牵引电机隔离；事故；判断
【分类号】：U269
一、前言
HXD2B型机车牵引电机隔离在运行的过程中出现故障，必然会影响到机车的正常运行，因此，我们对机车产生故障的原因进行分析，对产生的故障进行判断和处理，保证机车的正常运行。
二、国产重载货运电力机车
重载货运适合我国的国情，得到了党和政府的高度重视。为推进我国重载运输的快速发展，铁道部开始大批引进国际先进技术。和谐系列货运电力机车作为杰出代表，展示了我国重载货运的先进水平。“和谐”系列电力机车是由中国南车集团和北车集团的三家电力机车生产制造企业与具有技术优势的国外合作，引进国外技术并消化吸收而来，通过国产化手段研发出的拥有自主知识产权的新一代交流传动货运机车。主要包括三个系列，其中，HXDl型电力机车，由南车株洲电力机车有限公司和德国西门子公司合作研制；HXD2型电力机车，由北车大同电力机车有限公司和法国阿尔斯通交通股份公司合作研制；HXD3型电力机车，由北车大连机车厂与R本东芝公司合作研制。
三、HXD2B型电力机车
HXd2B型电力机车是应用于货运运输的大功率交流电传动机车。该车单轴功率为1600kW，六轴总功率为9600kW，是大同机车有限责任公司与法国阿尔斯通联合设计、研发的产物。主要特点表现为：
1、采用模块化的设计，提高了机车的系列化、标准化，具有更好的可塑性，而且更方便维护和使用；
2、配备了完善的控制、检修与检测系统，并实现控制与检测系统的模块化，运行方便、可靠且扩展性好；
3、采用单轴控制，拥有完善的轴控系统。机车每个牵引电机都有一套独立的整流和逆变控制系统，实现六根轴牵引装置和电气控制的独立控制；
4、主变流器采用高性能IGBT元件和双面水冷的模块化设计，实现单轴功率达]600kW的轴控。变流器的模块化设计便于拆卸和安装，不需要任何附加操作，且带有防错插设计定位针，防止变流器模块错位；
5、配备了大容量的牵引变压器，功率为世界最大容量12600kVA。采用卧式悬挂的方式安装，具有三套油冷却系统，冷却效果更好；
四、原因分析及判断
统计2012年1-6月份发生的牵引电机隔离故障，共发生隔离问题92件，在发生隔离后司机采用简单的方法能恢复的故障有38件，恢复后机车正常运行，对本列机车和其他机车没有影响。其他54件电机隔离故障，用简单的方法不能恢复，回段后经分析，因控制软件不稳定造成电机隔离的有28件，因风量不足造成电机隔离故障的有19件，因牵引电机接线盒内绝缘不良造成的电机隔离故障共有7件。
1、机车软件不稳定
在28件电机隔离故障中，厂家人员处理都是用大复位的方法解决，没有进行其他处理，说明当时发生的电机隔离是控制软件系统不稳定造成的。HXDZB机车在系统集成方面现出的共性技术特色，它的子系统和部件的结构、性能特点所体现出来的技术优势也达到了国际先进水平，主要包括：受电弓、真空主断路器、避雷器、高压隔离开关、高压电压互感器、高压电流互感器、主变压器、IGBT四象限整流逆变装置、交流异步电机等组成的主电路系统；由辅助变流装置、辅助电机等构成的辅助电路系统；基于WordFIP网络通信技术的计算机网络控制系统，以及制动系统和转向架等。
2、滤网堵造成电机隔离
在分析中，发现19件电机隔离有9件是由于主变流柜风量不足造成的；有7件是由于车体滤网堵造成的。有3件是由于辅变流柜通风系统风量不足造成的。
（一）主变流柜和主变压器冷却器通风系统风量不足
HXDZB机车的主变流柜和主变压器通风系统是采用独立通风方式，每台机车共有三套完全相同的主变流柜通风系统，通风方面由上向下，通过主变流风机将空气从车顶百叶窗吸入，向下先冷却主变流柜的水，乙二醇混合液散热器，再经过主变流柜和主变压器冷却器的连接风道，冷却主变压器的油散热器，最后热吹向大气。由于主变散热器的滤网有异物堵住，致使变流柜的水和乙二醇混合液不能冷却，水温较多，导致保护动作，控制系统使电机隔离。
（二）辅变流柜通风系统风量不足
辅变流碟通风系统在冬季采用车内循环方式，夏季采用车内吸风车顶排风的方式，通过辅变流柜上部风道隔板进行调整，在机车机械间内前后斜对称各布置一台辅变流柜，每个辅变流柜有两台轴流风机，辅变流柜风流向是自下而上进行，风源是走廊内吸风，从车顶排出。如车体滤网堵，风量小，辅变流器因风量小而隔离，部分电机也隔离。
五、故障产生的原因分析及判定处理方法
1、网压波动大
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，可以恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_VTR：Crowbarover-temperature，即撬棒急剧过热（R-H电阻过热）。R-H电阻的作用是抑制直流电压的过电压，当直流电压超过“高压”阀值时，R-H电阻就会工作，直到直流电压恢复到低电压水平以下。因此，当弓网电压在一定范围内波动且处于低频振荡时，直流母线上会产生振荡电压，当直流电压超过最大阀值后，R-H电阻功能启动，抑制电压的升高。若振荡持续就会引起R-H电阻温度逐渐升高，当温度超过R-H电阻所能承受的极限时，主断路器断开，轴被隔离。此类故障的处理方法为：在接触网网压波动较严重时，牵引电机出现隔离故障，可以在恢复隔离牵引电机后继续运行。
2、牵引电机接线盒进水
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_RETSOND：InverterIGBT（static），即逆变器IGBT故障（静态），IGBT或二极管短路。经检查发现在车底部的牵引电机接线盒内进水，造成短路引起牵引电机隔离故障。进水一般是由于机车机械间内漏雨，水顺牵引电机大线流入接线盒内造成的。此类故障的处理方法为：机车维持运行入段后，打開牵引电机接线盒盖，擦干积水并晾干后，恢复接线盒盖，修复机车机械间内漏雨处所，恢复隔离牵引电机后使用。 3、主变压器（主变流器）模块故障
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_RETSOND：InverterIGBT（static）、DA_DFIOND：Inverterovercurrent、DA_RETFDOND：InverterIGBT（nofiredyn）。故障代碼分析，DA_RETSOND：InverterIGBT（static）为逆变器IGBT故障（静态）即IGBT或二极管短路，DA_DFIOND：Inverterovercurrent（axle1）为逆变器过流故障，E_CA_I1，2UOND>1750A，DA_RETFDOND：InverterIGBT（nofiredyn）（axle1）为逆变器IGBT故障（动态无火）命令与反馈不一致。此类故障为主变流模块故障，其处理方法为：机车维持运行入段后，更换相应的主变流模块，恢复隔离牵引电机后使用。
4、TCU故障
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_DFPERM。经故障代码分析DA_DFPERM：Permanenthardwarefailure硬件TCU永久故障Sud_ouv_dj_memoouSud_crt2_ouv_dj_memo。上车检查发现牵引控制单元TCU指示灯显示错误。此类故障的处理方法为：机车维持运行入段后，更换牵引控制单元TCU，恢复隔离牵引电机后使用。
六、牵引变流器
牵引变流器是电力机车牵引电传动系统的核心构成。在正常的牵引/制动工况下，牵引变流器内的牵引控制单元接收司机控制指令，控制各变流器单元实现电源从工频、高压不可控单相交流电源到三相可控变压、变频的交流电源的转化，拖动异步牵引电动机，实现对牵引电机的一对一控制。牵引时能量从电网流向电机，电能转换为机械能；制动时过程相反，机械能转化为电能回馈电网。牵引变流器内部设置有向机车辅助逆变器提供直流电源、向加热装置提供交流电源的接口，使机车电传动可以根据需求进行合理配置。冗余设计措施综合应用使得机车在主传动部件发生严重故障时能保留5/6的牵引制动力。
结束语
我们通过对HXD2B型电力机车牵引电机隔离故障的产生原因进行分析，对产生故障的类型判断，采取正确的处理，保证机车的正常运行。
参考文献
[1]冯晓云.高速动车组牵引传动控制系统的研究与仿真[J].电气传动.2008
[2]习军.ZQ800-1型牵引电机主要故障原因分析及防止措施[J].机车电传动，2009