楊文會 上海鐵路局合肥機務段

ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路接地故障及處理

楊文會 上海鐵路局合肥機務段

針對ZQF-80型啟動發(fā)電機近年來他勵回路發(fā)生的多起較典型故障，從電機運行工況、相關電路狀態(tài)等方面剖析故障產生機理，找出主要原因，進而提出檢查判斷方法，取得良好效果。

ZQF-80型啟動發(fā)電機；他勵回路；接地；處理

1 引言

東風型系列內燃機車在使用過程中，常出現起機前用試燈檢測線路，無接地現象顯示，起機或甩車瞬間接地試燈燒損，柴油機啟機后重新換上試燈燈泡，試燈顯示又恢復正常，停機檢測控制回路絕緣又符合技術要求的現象。表1是近年來發(fā)生的幾起該類故障較典型案例。

表1 ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路接地故障統(tǒng)計表

這些典型故障不僅影響了機車正常的運用效率，而且也給安全生產帶來了諸多不利影響，因此，及時發(fā)現并排除該類故障，是保障運輸安全的基本要求。

2 故障原因調查

2.1 ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路接地造成的危害

大型交流發(fā)電機都有勵磁回路接地保護裝置，當勵磁電路接地時保護裝置動作，防止勵磁回路接地后發(fā)電機繼續(xù)運行擴大損失。機車上使用的ZQF-80型啟動發(fā)電機不但沒有勵磁回路接地保護裝置，由于其電路的特殊性，還造成其躲開了日常檢查。如果讓發(fā)電機處于一點接地狀態(tài)運行，由于避開了相關電阻直接接地，造成勵磁回路對地電壓升高，在切斷勵磁線路或輸出線路瞬間，將在勵磁回路中產生暫態(tài)過電壓，時間一長，電路中易出現第二個接地點，形成兩點接地故障。因此，對于ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路一點接地的危害性主要是易引起第二點接地的故障。出現兩點接地后，輕者就會影響ZQF的正常使用，導致機車控制系統(tǒng)不能正常工作，重者引起線路短路、電器燒損的火災事故，從而影響行車安全。

2.2 ZQF-80型啟動發(fā)電機的結構及工作原理

ZQF-80型啟動發(fā)電機的結構為臥式結構，分定子和轉子兩大部分。定子部分包括機座、主極、換向極及刷架裝置等部件，主極繞組由串勵繞組和他勵繞組組成，換向極由換向級鐵芯和繞組組成，以改善電機換向。轉子部分由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風扇、轉軸等部件組成。

啟動發(fā)電機接線如圖1、圖2所示。在啟動柴油機時，如圖1所示，屬電動工況，串勵繞組Q1-Q2與電樞繞組和換向極繞組H1、S2串聯，由蓄電池供電。當柴油機起動完成后，轉入他勵發(fā)電工況時，如圖2所示，此時，他勵繞組T1、T2由蓄電池供電（在輸出大于96 V后并勵供電），通過電壓調整器調節(jié)勵磁電流控制，使輸出電壓恒定在110±2 V的范圍內。

圖1 電動工況接線圖 圖2 發(fā)電工況接線圖

3 原因分析

3.1 低壓電器接地檢測方法

以DF4C型機車為例，在機車電氣線路中，為了直觀地判斷低壓回路中有沒有線路與車體非正常接觸，在低壓控制電路中裝有檢測示燈（亦稱接地示燈）。兩個示燈分別接到蓄電池兩端，接正端的稱正燈（1DD），接負端的稱負燈（2DD），兩個示燈應選擇電壓和功率一樣的燈泡，如圖3所示。當兩個示燈都插入示燈座后，正常情況下兩燈亮度應一致，當正端接地時電源電壓全加在負燈上，負燈亮。同理，負端接地時，正燈亮。

圖3 控制電路接地試燈原理圖

3.2 電機兩種工況下他勵回路故障機理分析

ZQF-80型啟動發(fā)電機作為電動機運轉時，在啟動繞組得電、斷電瞬間，與啟動繞組繞在同一磁極鐵芯上的他勵繞組T1-T2將會感應出很高的感應電動勢。

（1）當他勵繞組T1-T2及其相關接線沒有接地點時，隨著啟動結束，啟動繞組在得電與斷電時不會對其他電器及其線造成影響。

（2）當他勵繞組T1-T2及其相關接線有接地點時，機車其他控制線路絕緣良好，接地示燈插在插座內，這個變壓器電動勢就會通過接地插座加在接地試燈上，造成接地示燈燒損，由于吸合與斷開產生的電動勢方向相反，所以會正負示燈先后燒損。

（3）當他勵繞組T1-T2及其相關接線有接地點時，機車其他控制線路也有接地點時，就會與其構成回路，燒壞與該接地點連接的用電器。在日常運用檢修中，就曾因該原因發(fā)生過燒損電壓調整器、LKJ主機監(jiān)控電源板的例證。

ZQF-80型啟動發(fā)電機作為發(fā)電機運轉時，由于他勵回路一點接地，示燈也是拔掉狀態(tài)，不能構成分流回路，不會影響ZQF-80型啟動發(fā)電機的正常發(fā)電，運行狀態(tài)正常。在日常檢修運用中，靜態(tài)檢測正常，動態(tài)運用無明顯異常，平時運用中即使發(fā)現有燒示燈的情況，還以為是正常損壞，認為是燈泡的原因，停機后更換燈泡后示燈顯示正常，這樣就會忽視這個故障的存在。

3.3 故障產生主要原因

分析啟動電機他勵繞組的相關電路，發(fā)現在機車輔助控制電路中是一段孤立電路。如圖4所示（以DF4C型機車電路圖為例）：在柴油機未啟機時，經電壓調整器與勵磁繞組相連的電路（圖中虛線框內線路），因FLC、GFC上的相關觸頭未吸合，電壓調整器內2050線與620、623線是未觸發(fā)的穩(wěn)壓管，造成其和控制電路斷路，從而造成無論是用接地試燈檢查，還是絕緣測量都檢測不到該段線路，成為檢查、檢測盲點。由此可見，這是ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路接地不易檢測和發(fā)現的主要原因，也是一些較典型故障產生的根源。

圖4 啟動電機他勵回路示意圖

4 判斷處理方法

4.1 將ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路納入到絕緣監(jiān)測范圍

由于非啟機狀態(tài)下，ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路是從控制回路斷開的，但只要人工閉合FLC，就能將其與其他電路相連。因此要求每次監(jiān)測控制回路對地絕緣時，可以通過人工閉合FLC,或者對這段電路進行單獨測量。這樣，無論是ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵繞組及相關線路絕緣值低，還是接地，都能通過絕緣測量及時發(fā)現，處理。

4.2 密切觀察甩車時，接地示燈情況

靜態(tài)檢查完畢，不要將示燈拔出，密切觀察甩車時示燈的情況，發(fā)現示燈異常或燒損時，應及時按4.1判斷方法進行電氣線路的絕緣測量，找出故障原因。

5 結語

目前，合肥機務段對進入修程機車，均把ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵回路納入到絕緣監(jiān)測范圍進行檢查，已成功發(fā)現、處理多起他勵回路絕緣值低及接地故障。其中最典型的是一臺DF4C型機車在某廠大修后首次進入修程，柴油機甩車時出現正示燈燒損爆炸，負示燈燒損故障，在對該機車ZQF-80型啟動發(fā)電機他勵繞組進行絕緣監(jiān)測后，發(fā)現絕緣值低，不符合規(guī)定要求，更換啟動發(fā)電機后故障消除。

[1]趙敬超,張金才.《內燃機車電傳動》.中國鐵道出版社.

責任編輯：王 華

來稿日期：2016-08-19