1、    hxd1型機車電壓傳感器引起主電路接地故障分析    摘 要：結(jié)合案例介紹主回路接地故障處理方法，以hxd1機車主回路接地故障案例為主介紹半電壓傳感器故障處理的思路，分析故障原因并總結(jié)了故障處理方法，為處理類似故障提供參考。關(guān)鍵詞： hxd1型電力機車；tcu；電壓傳感器；主電路接地；故障分析一、概述hxd1型（深度國產(chǎn)化）八軸9600kw貨運交流電力機車，裝備時代電氣自主研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、牽引變流器和機車狀態(tài)顯示屏。自2013年1月運用以來，因vh3半電壓傳感器故障導(dǎo)致牽引控制單元（以下簡稱tcu）報主電路接地故障偶有發(fā)生。本文重點介紹了主電

2、路接地判斷原理，并通過介紹hxd1機車主電路接地故障案例，對故障原因進行了深度分析，并提出了相應(yīng)的處理方案。二、故障現(xiàn)象2013年出現(xiàn)5起因vh3半電壓傳感器故障導(dǎo)致tcu報主電路接地故障，故障現(xiàn)象如下：hxd1-1010機車b節(jié)途中出現(xiàn)tcu2主電路接地故障；hxd1-1020機車a節(jié)途中出現(xiàn)tcu1主電路接地故障；hxd1-1032機車a節(jié)途中出現(xiàn)tcu2主電路接地故障；hxd1-1029機車a節(jié)途中出現(xiàn)tcu1主電路接地故障；hxd1-1034機車a節(jié)途中出現(xiàn)tcu1主電路接地故障。三、原理現(xiàn)象（一）主電路主電路如圖1所示，每臺牽引變流器包括有2組完全獨立供電單元，向2個轉(zhuǎn)向架的4臺牽引

3、電機及本節(jié)輔助電路供電。其中r1a、r2a（r1b、r2b）為固定放電電阻，阻值均相同。一方面用于固定放電，當(dāng)斬波放電電路故障時可以將中間直流電壓（支撐電容電壓）放至安全電壓以下，另一方面用于接地檢測。 r1a、r2a（r1b、r2b）串聯(lián)中點接地，中點檢測信號送到tcu判斷主電路是否接地。vh3a（vh3b）為半電壓傳感器，r1a、r2a、vh3a組成tcu1的半電壓檢測電路，r1b、r2b、vh3b組成tcu2的半電壓檢測電路。圖1 主電路圖（二）傳動控制系統(tǒng)主電路接地故障主要由傳動控制單元負(fù)責(zé)完成接地檢測、判斷及保護。其判斷原理為：在四象限啟動后，中間直流電壓達到1600v時，中間直流半

4、電壓vh3采集的電壓滿足條件vh3>1500v或vh3<300v，tcu判斷為主電路接地故障，發(fā)出分主斷請求保護。中間直流半電壓信號檢測流程：中間直流半電壓（1/2ud）由vh3檢測后，經(jīng)模擬輸入a板（以下簡稱apa）采樣，并將電流源信號轉(zhuǎn)為電壓信號（采樣測試比例關(guān)系見表1）送給網(wǎng)側(cè)信號板（以下簡稱lsc），最終由網(wǎng)側(cè)控制板（以下簡稱lcc）模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過軟件判斷電路接地故障。表1 apa中間直流電壓測試孔定義四、故障處理與分析（一）數(shù)據(jù)分析方法 針對主電路接地故障，主要是分析中間直流電壓的數(shù)據(jù)，通過分析半電壓、全電壓波形，以及對比兩者之間的關(guān)系初步判斷出機車的故障點，一般判斷

5、方法如表2所示：（二）典型案例分析1、hxd1-1010機車tcu故障記錄數(shù)據(jù)分析。中間直流半電壓值一直呈負(fù)值（低于-2000v，<300v），待tcu四象限啟動后，中間直流電壓達到1600v時，滿足tcu主電路接地判斷條件，導(dǎo)致tcu發(fā)出分主斷保護請求。當(dāng)主斷跳開后，tcu開通斬波電路，將中間直流電壓已放置安全電壓以下，此時vh1=vh2=0v，但半電壓vh30，如表2中第5項所示，則基本可以將故障鎖定為vh3檢測通道異常所致。2、hxd1-1032機車tcu故障記錄數(shù)據(jù)分析。中間直流半電壓值已超出了接地保護門檻值（vh3>1500v），導(dǎo)致tcu發(fā)出分主斷保護請求。當(dāng)將中間直流

6、電壓已放置安全電壓以下時，vh1=vh2=0v，而半電壓vh3>0，如表2中第5項所示，則可以將故障鎖定為vh3檢測通道輸出偏高所致。3、hxd1-1029機車tcu故障記錄數(shù)據(jù)分析。中間直流半電壓值已超出了接地保護門檻值（vh3<300v），導(dǎo)致tcu發(fā)出分主斷保護請求。當(dāng)將中間直流電壓已放置安全電壓以下時，vh1=vh2=0v，而半電壓vh3<0，如表2中第5項所示，則可以將故障鎖定為vh3檢測通道輸出偏低所致。（三）故障排查方法下載數(shù)據(jù)分析只能初步判定故障范圍，并不能準(zhǔn)確鎖定到某一個故障點。因此，在鎖定故障范圍后，還是需要進一步排查，找出故障點。當(dāng)機車故障現(xiàn)象為死故障時

7、，可以通過最簡單的對換或更換相關(guān)部件的方法進行排查；但當(dāng)機車故障現(xiàn)象為活故障時（庫內(nèi)故障不重現(xiàn)），對換或更換部件的方法就無法確定故障點；此時應(yīng)運用tcu實時監(jiān)視軟件監(jiān)測分析的方法進行排查。下面以1029機車故障為例，介紹一下半電壓vh3檢測通道異常故障的排查方法。2013年4月20日，hxd1-1029機車運行途中a節(jié)多次出現(xiàn)tcu1主電路接地故障，但機車回段庫內(nèi)高壓試驗故障不重現(xiàn)。通過分析，機車故障原因可以鎖定為vh3檢測信號輸出偏低所致。如圖2所示，vh3電壓傳感器、模擬入出a板（apa）、網(wǎng)側(cè)信號板（lsc）、網(wǎng)側(cè)控制板（lcc）及相關(guān)連接線路等故障，均有可能引起vh3檢測信號輸出偏低。

8、1、監(jiān)視故障排查前數(shù)據(jù)，用于后面排查故障時做參考。故障排查前數(shù)據(jù)：低壓時，中間直流全電壓為0，而半電壓為-120v，說明低壓時，半電壓信號偏低120v；高壓時，中間直流本電壓約為1780v，而半電壓為622v，說明高壓時，半電壓信號偏低268v（1780/2-622）。2、根據(jù)以往的經(jīng)驗，首先對調(diào)故障率較高的部件。將vh3信號線與vh1對調(diào)后，低壓試驗監(jiān)測發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象轉(zhuǎn)移置vh1檢測通道上了，則可以判斷故障點為vh3傳感器故障。若此時故障未轉(zhuǎn)移，需進一步對調(diào)其它部件監(jiān)視排查。3、更換故障品后，驗證效果。更換vh3電壓傳感器后，機車高壓試驗中間直流全電壓、半電壓信號值均恢復(fù)正常，機車故障已消除。五、結(jié)束語1、通過對此類故障的檢查處理，熟悉的掌握了主電路接地相關(guān)的原理以及故障處理方法，為以后相關(guān)故障排查積累經(jīng)驗。2、此類故障處理，充分的利用網(wǎng)絡(luò)故障數(shù)據(jù)、tcu故障數(shù)據(jù)以及實時監(jiān)控軟件，進一步說明故障數(shù)據(jù)的重要性，以及應(yīng)當(dāng)掌握相關(guān)分析數(shù)據(jù)的能力。3、對于處理能通過故障數(shù)據(jù)來分析的類似故障