淺談HXD3C型機車CI接地故障的對策

張衛偉 武彥國

摘要：針對HXD3C型電力機車CI接地故障頻繁出現，從故障檢修，原因分析，提出預防性的方法；應用于機車檢修。

關鍵詞：HXD3C型機車；主變流裝置；CI接地；連接器燒損；對策

一、概述

目前，武昌南機務段有75臺HXD3C型機車固定支配使用，主要擔當 漢口-天津、上海；武昌-萬州、杭州、廈門、福州等長交路旅客列車牽引任務。自2010年11月10日HXD3C型機車投入運用后，就不斷暴露出機車主接地故障，特別是CI6接地故障頻繁。例如：武南機務段2013年1月份HXD3C-162、151、019機車共出現4起CI6接地故障，其中HXD3C-162機車連續出現2次CI6接地故障。

2013年CI接地故障統計：

在列車運行中突發主接地，雖然機車TCMS微機有自我診斷和自動切除相應的CI回路的功能，每切除1臺電機，機車減少相應輪軸功率，機車功率下降1/6。機車功率不足導致列車速度不能達線運行，干擾列車正點運行；我段HXD3C型機車擔當宜萬線牽引任務時，遇天氣惡劣及大坡道，CI回路接地并跳主斷保護，易造成坡停，機車啟動牽引力剩余5/6后，保證不了列車的安全運行。頻繁的主接地，讓檢修車間處理起來也是費時費力。嚴重干擾了正常的運輸秩序。

二、CI接地故障原因分析

（一）HXD3C型機車簡介。HXD3C型是在HXD3型和HXD3B型電力機車的基礎上研制的交流傳統六軸7200kW干線貨運電力機車。電傳動系統為交直交傳動，采用IGBT水冷變流機組，1250kW 大轉矩異步牽引電動機，具有起動（持續）牽引力大、恒功率速度范圍寬、粘著性能好、功率因數高等特點。該機車通過更換增加供電繞組的主變壓器，增加機車列供柜、供電插座、客貨轉換開關、雙管供風裝置等，使機車具有牽引旅客列車的功能。

（二）主變流器電路和其接地保護回路簡介。機車主電路采用兩組主變流器 UM1、UM2，分別由主變壓器的牽引繞組（a1-x1）～（a6-x6）供電，主變流器再分別給牽引電動機 M1、M2、M3 和 M4、M5、M6 供電。UM1 內部可以看成由 3 個獨立的“整流—中間電路—逆變”環節（稱為牽引變流器）CI構成。每組牽引變流器分別有2個接觸器、1個輸入電流互感器、1個充電電阻、1個四象限整流器、中間電路、1個PWM 逆變器、2個輸出電流互感器等組成。機車6組牽引變流器的主電路和控制電路相對獨立，分別為6個牽引電動機提供交流變頻電源。當其中一組或幾組發生故障時，可通過TCMS微機顯示屏，利用觸摸開關將故障的牽引變流器切除，剩余單元仍可繼續工作， 實現整車的冗余控制。

（1）主回路電路圖

主接地保護電路：主牽引回路正常時，由于只有 1 點接地，接地保護電路中流過的電流為零，接地信號檢測傳感器無信號輸出。當主電路某一點接地時則形成回路，接地檢測回路有故障電流流過，傳感器輸出電流信號，使保護裝置動作，其動作保護值為 10A。保護發生時，四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖，輸入回路中的工作接觸器斷開，同時向微機控制系統發出跳主斷信號。此時司機可將故障支路的變流器切除，機車還剩 5/6 的牽引動力，繼續維持機車運行，回段后再作處理。若確認只有一點接地，也可將控制電器柜上對應的接地開關打至“中立位”，繼續維持機車運行，回段后再作處理。

（三）CI接地故障分析。待故障機車返回后，進入地溝檢查連接器發現，連接器排水孔有水流出，說明連接器內部進水。查相應的主變流裝置CI6回路的輸出U、V、W三相電纜進行測量，對地電阻為零，說明連接器內部存在接地點。打開連接器發現U相電纜插頭內部絕緣層燒損、碳化嚴重，插頭內部絕緣層被破壞后，如圖（a），牽引電機電纜對地絕緣被擊穿后，經連接器外殼與外部形成回路，保護電路中的接地傳感器檢測到電流，向微機發出跳主斷信號，造成機車CI6的切除。2013年前4月共發生12起CI6接地故障，全是由于連接器進水使其內部絕緣層被破壞造成回路接地。

如圖（a）和（b）對比不難發現：（a）圖片顯示連接器內部絕緣層已被燒損、炭化；（b）圖片藍色部分為正常連接器內部絕緣層。

（a）連接器插頭內部燒損、碳化（b）良好連接器插頭內部

（四）CI接地故障原因分析結果：在實際運用中，主變流裝置最常見故障是CI接地。主要原因有三種：主變流裝置本身故障接地、負載端電器接地和連接器接地。在這里我們只淺談其中一種，連接器進水引起的CI接地。

由于我段HXD3C擔當牽引的交路長，各鐵路局機務段輪乘，運行中衛生間使用頻繁，衛生間在運行中及整備場的“修、管、用”等維護不當，造成衛生間漏水時常發生，漏水就近流進機械間中央走板內凹處的CI6連接器。連接器有一定的防水性能，但由于接線端子后部防水密封圈與電纜之間組裝存在密封圈不能牢固壓緊電纜上，存在縫隙，造成防水性不佳，少量水流進內凹處順著電纜進入接線端子。見圖（c）

（c）接線端子尾部用于壓緊電纜的密封裝置

經多次CI接地故障的檢查分析后，發現連接器燒損接地主要有兩方面原因：（1）衛生間漏水進入了連接器內部。（2）連接器電纜尾部用于密封的密封圈旋緊螺母沒有壓緊電纜，密封圈與電纜存在縫隙，水進入連接器后順著牽引電機電纜通過密封圈進入了電纜接線端子內部。

三、解決CI支路接地的對策

在多次認真分析HXD3C型機車CI支路連接器燒損故障的原因后，圍繞盡可能確保連接器電纜接線端子保持干燥的絕緣環境是關鍵，取決于衛生間日常使用和維護等細節和連接器電纜接線端子后部密封圈良好的密封性。

預防措施

（一）針對整備作業中走行部檢查與中部檢查溝通不通暢的問題，對現有的整備作業流程進行修改，走行部上水應在中部廁所檢查確認良好后方可上水。

（二）目前我們段HXD3C型機車的走行公里陸續接近兩年檢，在兩年檢的檢修中加強牽引電機連接電纜接線端子緊固性檢查，以解決組裝過程中緊固螺母未緊固到位引起的密封不良。

（三）我們段針對因連接器進水燒損的機車，重點檢查牽引電機三相電纜接線端子后端的密封圈的緊固性，避免連接器再次接地。

四、結論

目前，武南機務段HXD3C型機車因連接器燒損造成的CI支路接地故障得到了有效的控制，通過以上三個措施很好的解決了連接器因進水短路燒損絕緣層，避免機車CI接地。

參考文獻：

[1]HXD3C型交流傳動電力機車檢修維護保養手冊.中國北車集團大連機車車輛有限公司