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        對(duì)HXD3型電力機(jī)車(chē)蓄電池故障的分析與對(duì)策

        2012-11-27 05:58:04陳國(guó)強(qiáng)
        鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛 2012年4期
        關(guān)鍵詞:接觸器機(jī)車(chē)蓄電池

        陳國(guó)強(qiáng)

        (南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇南京210015)

        1 發(fā)生故障情況

        HXD3-024機(jī)車(chē)擔(dān)當(dāng)L453次旅客列車(chē)(牽引18輛、換長(zhǎng)42.9、重1 016t),運(yùn)行至南京站過(guò)分相后,TCMS屏出現(xiàn)“DC 110V運(yùn)轉(zhuǎn)停止”等故障,后維持運(yùn)行進(jìn)南京站8道,檢查機(jī)車(chē)控制電壓只有60V,請(qǐng)求救援。

        2 機(jī)車(chē)回機(jī)務(wù)段檢查情況

        回機(jī)務(wù)段后對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行檢查:機(jī)車(chē)總控制電壓為75V,機(jī)車(chē)無(wú)法升弓試驗(yàn),重新對(duì)機(jī)車(chē)蓄電池補(bǔ)充電,蓄電池充電正常,電壓升至110V。升弓試驗(yàn)檢查機(jī)車(chē)APU、PSU工作狀態(tài)均正常,無(wú)任何故障顯示。閉合QA56(直流加熱)斷路器,直流加熱正常。再閉合QA72(交流加熱)斷路器,交流加熱正常。但發(fā)現(xiàn)KE11繼電器(交、直流轉(zhuǎn)換繼電器)工作狀態(tài)指示燈雖亮,但該繼電器未能正確動(dòng)作,直流加熱電路未正常斷開(kāi),始終處于放電狀態(tài)。

        3 電路分析

        圖1是HXD3型電力機(jī)車(chē)低溫加熱及直流交流轉(zhuǎn)換電路示意圖。機(jī)車(chē)在沒(méi)升弓合主斷前,輔助變流器由于沒(méi)有輸入電源,不能工作,因此,不能給低溫加熱電路提供三相交流電源。由于DC 110V控制電源的電能是由輔助變流器中間直流電路提供的,而此時(shí)輔助變流器不工作,DC 110V控制電源(即直流110V充電電源模塊)自然也不能工作。此時(shí)低溫加熱電路只能由蓄電池提供電源。

        閉合空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA56,同時(shí)閉合交流加熱空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA72,由于交流電路中的直流交流加熱轉(zhuǎn)換繼電器此時(shí)不得電,其串聯(lián)在直流加熱接觸器KM22得電電路中的常閉觸頭閉合,其串聯(lián)在交流加熱接觸器KM21得電電路中的常開(kāi)觸頭斷開(kāi),使KM21不得電。KM21串聯(lián)在KM22得電電路中的常閉觸頭閉合,這樣便接通直流加熱接觸器KM22得電電路,KM22得電動(dòng)作,其常開(kāi)觸頭閉合,機(jī)車(chē)首先使用蓄電池對(duì)機(jī)車(chē)110V電源裝置、LC濾波裝置、TCMS與APU加熱。

        當(dāng)機(jī)車(chē)可以正常升弓合主斷后,輔助變流器工作,輸出三相交流電,經(jīng)隔離變壓器AT降壓后,給交流加熱電路提供電源,從AT1次邊三個(gè)繞組中間分別抽頭出281、282和283號(hào)線,經(jīng)過(guò)交流加熱空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA72分別使284、285、286號(hào)線得電,284號(hào)線得電后,使直流交流轉(zhuǎn)換繼電器KE11得電,直流交流轉(zhuǎn)換繼電器KE11得電動(dòng)作,KE11得電后,其串聯(lián)在直流加熱接觸器KM22線圈電路中的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),使直流加熱接觸器KM22失電。KM22失電后,其串聯(lián)在交流加熱接觸器KM21電路中的常閉觸點(diǎn)閉合,而KE11得電后,其串聯(lián)在KM21電路中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,這樣就連通了交流加熱接觸器KM21得電電路,KM21得電后,其串聯(lián)在直流加熱接觸器KM22得電電路中的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),確保KM22不動(dòng)作。由于KM22的失電,其在低溫預(yù)熱回路中的各常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),從而斷開(kāi)低溫預(yù)熱直流電路,KM21得電動(dòng)作,其在低溫預(yù)熱回路中的各常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,繼電器KE11和接觸器KM21閉合,接觸器KM22斷開(kāi),轉(zhuǎn)由AC 110V進(jìn)行低溫預(yù)熱,對(duì)輔助變流器、110V電源充電模塊、微機(jī)控制系統(tǒng)、濾波裝置、管路加熱套進(jìn)行加熱,還對(duì)主變流器、總風(fēng)壓力開(kāi)關(guān)、重聯(lián)插座、取暖器、電熱玻璃、飲水機(jī)等進(jìn)行加熱,從而實(shí)現(xiàn)低溫預(yù)熱回路由直流供電向交流供電的轉(zhuǎn)換。

        從以上電路分析可知,HXD3型電力機(jī)車(chē)直流低溫加熱電路是用于機(jī)車(chē)升弓、合主斷前對(duì)直流110V電源充電模塊、微機(jī)控制系統(tǒng)、濾波裝置、管路加熱套等進(jìn)行加熱,消耗的電能由蓄電池提供,在機(jī)車(chē)升弓、合主斷之后,就改由交流電路供電,而這一過(guò)程的轉(zhuǎn)換,是通過(guò)直流交流加熱轉(zhuǎn)換繼電器KE11完成的。

        圖1 HXD3電力機(jī)車(chē)低溫加熱及直流交流轉(zhuǎn)換電路示意圖

        4 蓄電池故障原因分析

        徐州地區(qū)下雪氣溫較低,為確保撒沙裝置工作正常、各系統(tǒng)的正常使用,乘務(wù)員在交接時(shí)閉合了低溫預(yù)熱空氣斷路器QA56,及交流加熱空氣斷路器QA72對(duì)機(jī)車(chē)部件進(jìn)行加熱并對(duì)沙進(jìn)行加熱干燥,由上面電路分析可以看出,閉合QA72,機(jī)車(chē)由受電弓取流時(shí),通過(guò)KE11繼電器正確動(dòng)作,應(yīng)能自動(dòng)切除直流加熱,只有在過(guò)分相時(shí)直流加熱才起作用。但如果KE11繼電器故障,不能正常動(dòng)作,情況就不一樣了,由于KE11常閉觸頭不斷開(kāi),導(dǎo)致在受電弓取流狀態(tài)下直流加熱無(wú)法自動(dòng)切除,仍處于工作狀態(tài),另外,KE11常開(kāi)觸點(diǎn)不閉合,使得交流加熱電路無(wú)法投入,這樣只能由直流電路供電。即在給各控制電路和照明、制動(dòng)等電路供電又給低溫預(yù)熱供電,由于直流電源的容量在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到同時(shí)還給低溫預(yù)熱電路供電的情況,使得直流110V控制電源顯得容量不夠。雖然HXD3電力機(jī)車(chē)設(shè)置了獨(dú)立的兩套直流110V控制電源,但兩套電源不能同時(shí)投入,這就造成與其并聯(lián)的蓄電池向外提供能量,對(duì)蓄電池來(lái)說(shuō)是非常不利的。在升弓合主斷后不僅得不到DC 110V控制電源的浮充電,而且還要繼續(xù)放電,尤其是在機(jī)車(chē)過(guò)分相時(shí),由蓄電池單獨(dú)對(duì)控制、照明、制動(dòng)、車(chē)載設(shè)備供電和低溫預(yù)熱電路供電,就造成蓄電池大電流放電。徐州到南京電氣化鐵路上分相區(qū)眾多,這就造成蓄電池容量大幅下降。南京站進(jìn)站前過(guò)分相時(shí),主斷斷開(kāi)后,機(jī)車(chē)所有的用電設(shè)備全部由蓄電池供電,蓄電池電壓下降過(guò)大,只有60V,已不能維持機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)的正常工作,過(guò)完分相后,主斷無(wú)法閉合,直流控制電流不能再次投入,微機(jī)檢測(cè)到這一情況,顯示DC 110V運(yùn)轉(zhuǎn)停止故障信息,機(jī)車(chē)?yán)闷溥\(yùn)行的慣性,維持運(yùn)行到車(chē)站8道。但停車(chē)后因?yàn)闊o(wú)法得到動(dòng)力,而不能繼續(xù)運(yùn)行。

        5 對(duì)策

        這起HXD3型電力機(jī)車(chē)蓄電池故障的發(fā)生,暴露出其低溫加熱直流交流轉(zhuǎn)換電路中的問(wèn)題?,F(xiàn)有的電路只使用直流交流轉(zhuǎn)換繼電器KE11這一裝置控制低溫加熱直流電路斷開(kāi)不可靠,而在設(shè)置直流交流轉(zhuǎn)換繼電器KE11的同時(shí),還應(yīng)該采取措施確保低溫預(yù)熱直流電路斷開(kāi),以免造成蓄電池虧電現(xiàn)象。

        由以上分析可知,為確保HXD3型電力機(jī)車(chē)在升弓合主斷后低溫加熱直流電路可靠斷開(kāi),必須同時(shí)采取兩種斷開(kāi)措施。KE11是通過(guò)其觸點(diǎn)的斷開(kāi),使直流加熱接觸器得電電路斷開(kāi),從而使直流低溫預(yù)熱直流電路斷開(kāi),那么我們必須在其他地方再設(shè)置一個(gè)可以控制的斷點(diǎn)。前已述及,在低溫預(yù)熱電路電源輸入端有一個(gè)低溫預(yù)熱空氣斷路器QA56,QA56處于斷開(kāi)位置就可以斷開(kāi)低溫預(yù)熱直流電路,但QA56通常需要人工操作,只有在過(guò)載、過(guò)流情況下才自動(dòng)跳開(kāi)。所以這個(gè)斷點(diǎn)不象KE11可以自動(dòng)控制,為保證在機(jī)車(chē)升弓合主斷后,電路在QA56處及時(shí)斷開(kāi),可以在直流110V電源輸入端設(shè)置控制斷點(diǎn)。建議QA56不要直接和直流110V控制電源的正線350號(hào)線連接,而是要經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)控制電路,再和直流110V控制電源的正線350號(hào)線連接。非門(mén)控制電路輸入信號(hào)為主斷路器QF1狀態(tài)信號(hào)431號(hào)線。低溫預(yù)熱直流電源非門(mén)控制電路示意圖見(jiàn)圖2。其作用過(guò)程是當(dāng)主斷沒(méi)有閉合時(shí),431號(hào)線不得電,其電位為低電平,非門(mén)控制電路輸出高電平,給低溫預(yù)熱直流電路供電,一旦主斷路器閉合,431號(hào)線得電,其電位由低電平變?yōu)楦唠娖剑敲捶情T(mén)控制電路就輸出低電平,斷開(kāi)低溫預(yù)熱直流電路電源。這一非門(mén)控制電路和KE11并行使用,確保升弓合主斷后,低溫加熱直流電不工作,從而避免對(duì)蓄電池的損害,提高機(jī)車(chē)運(yùn)行的可靠性。

        圖2 控制電路

        6 結(jié)束語(yǔ)

        由于HXD3型電力機(jī)車(chē)低溫預(yù)熱直流供電電路的斷開(kāi)只依賴(lài)于直流交流轉(zhuǎn)換繼電器KE11得電動(dòng)作這一個(gè)途徑,當(dāng)直流交流轉(zhuǎn)換繼電器KE11發(fā)生故障,不能正常動(dòng)作時(shí),直流電源便不能斷開(kāi),致使機(jī)車(chē)在運(yùn)行一段時(shí)間后,造成蓄電池嚴(yán)重虧電,使機(jī)車(chē)不能繼續(xù)運(yùn)行,影響了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珪惩?,如果低溫預(yù)熱直流供電電路另設(shè)一個(gè)可控制的斷點(diǎn),則可以確保機(jī)車(chē)在升弓合主斷后低溫預(yù)熱直流供電電路可靠斷電,從而保護(hù)蓄電池不致虧電。這可以采用一個(gè)非門(mén)控制電路來(lái)解決。

        [1]鐵道部運(yùn)輸局裝備部.HXD3型電力機(jī)車(chē)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2011.

        [2]張曙光.HXD3型電力機(jī)車(chē)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2009.

        [3]李 新.HXD3型機(jī)車(chē)用DC 110V電源裝置[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛,2008,31(2):42-44.

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