和谐D2电传动系统常见问题及解决方案

摘 要：大秦铁路自山西省大同市至河北省秦皇岛市，贯穿晋、冀、京、津四个省市，是全国铁路载重能力最强、运输效率最高的西煤东运的通道。2005年，同车公司与法国阿尔斯通公司联合与铁道部签订了和谐D2型大功率电力机车制造合同，制造的180台和谐号电力机车全部用于大秦线铁路的运输，并成为该线路重载运输的主力车型。和谐D2型大功率电力机车的核心之一是电传动系统，系统能安全正常的工作是整个机车系统能稳定运行的保障。电力机车电传动系统是在高电压、大电流的条件下工作，在工程过程中由于电缆长时间使用造成的老化现象，机车在工作中震动摩擦等原因造成的主电路接地的情况给机车的安全运行带来隐患，是和谐D2型电力机车电传动系统出现频率较高的问题。如何快速、及时的对问题进行检测并进行有效处理是非常重要的。

关键词：电力机车；电传系统；运输；

中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-03-00-02

一、和谐D2型机车电传动系统组成

和谐D2型电力机车电传动系统中主要部分包括牵引电机、主变流器、主变压器和网侧电路等，机车的驱动模式为轴控，单轴驱动功率可达1200kW。每台机车由四个原理及结构相同的主变流柜组成，主变流柜有冷却系统、相应的控制单元和两套相同的主变流器组合成而。四象限变流器、逆变器、中间直流环节组成主变器流，主变流器对机车的牵引、再生制动实行连续性的控制，并对可能出现的短路情况、过载情况、接地情况、电压不稳情况、空转或者滑行等故障进行保护，其中接地是机车电传动系统常见的故障。

二、电传动系统接地故障原因

接地故障产生原因比较复杂，对和谐D2型电力机车而言，造成接地故障的原因主要是第一，电缆是在高电压、大电流下工作，长期使用会出现老化现象，另一方面振动产生的摩擦造成电缆绝缘性能下降，引起接地故障。第二，冷却系统出现漏液，带有一定导电性后致使主电路接地引起故障。第三，气候出现非正常现象时，如温度过高或者湿度太大，会引起电路电缆绝缘性能减低；第四，系统中部分零件自身耐高压或绝缘性能不够或进行接地检测干扰问题引起的接地问题。电传动系统出现接地故障可能是由于以上一个或几个原因共同作用造成的。引起电传动系统接地故障的具体原因按照重要程度可分为四个等级，分级情况可参见表一。

三、接地故障类型检测及分析

和谐D2型电力机车电传动系统出现接地故障的类型主要：主变压器牵引绕组接地、主变流器直流侧接地（直流环节正端接地和负端接地）、主变流器输出接地。先将三种故障检测及分析进行说明。

（一）接地故障类型及检测

1、主变压器牵引绕组接地检测

电传动系统接地故障检测时，原理是根据接地检测电压图形及计算值，推测产生接地故障的原因。若接地检测电压值以Ug来表示，UDC为直流母线电压； R1=R2=R3为三个接地电阻，Ug=UDCR3/（R1+R2+R3），由电阻大小关系可知，正常情况下接地检测电压值应为直流母线电压的三分之一，当出现接地故障时，接地检测电压可能为0或直流母线电压值。

系统出现主变压器牵引绕组接地时，等同于四象限整流器中间连接点与接地电阻R2与R3连接部位相连，此时，接地检测电压Ug=0或Ug=UDC，当脉冲电压频率等于四象限整流器开关频率时，其主变压器牵引绕组接地时检测电压Ug所得图像为几个振幅相等，间距也大致相同的波形。经过对Ug值进行简单计算，就可以检测到电压异常，确定系统出现接地故障。

2、主变流器中间直流侧接地

和谐D2型机车主变流器中间直流侧接地包括直流侧正端接地和直流侧负端接地。当直流环节正端接地后，相当于直流母线正端与接地电阻 R2与 R3的连接部位连接在一起，因此接地检测电压 Ug=UDC，其直流侧正端接地时接地检测电压Ug 实验波形高于且平行于基准线的一条直线。当直流侧负端接地后，相当于直流母线负端与接地电阻 R2 与 R3 的连接部位连接在一起，因此接地检测电压 Ug 为0 V，其直流侧负端接地时接地检测电压 Ug 实验几乎无明显波形，低于基准线的一条直线。总的来说，主变流器直流侧接地较为容易判断并检测到接地电压异常，从而确定系统出现接地故障。

3、主变流器输出电机侧接地

当机车主变流器输出电机侧接地后，相当于牵引逆变器桥臂中间点与接地电阻 R2 与 R3 的连接部位连接在一起，因此接地检测电压Ug 同样为0 V或 UDC的脉冲电压，其中脉冲电压频率与牵引逆变器瞬时的开关频率一致，其主变流器输出电机侧接地时接地检测电压 Ug 可得振幅略高于基准线的几个波形。在系统电气保护设计中，针对主变压器牵引绕组接地情况，可通过适当的检测算法对 Ug 进行处理即可检测到电压异常，从而确定系统出现接地故障。

（二）接地故障类型分析方法

为了快速有效的查明接地原因，在了解造成系统接地故障的原因以及重要程度后，按照如下流程进行检测，可提高检测效率。根据流程图检测时，还需要注意几点：了解机车故障信息说明，进行初步分析判断，确保在安全可靠的环境中进行后续检测；注意检查电传动系统及部件是否有漏液或积水现象；检查各段线路是否正常；检查电缆的绝缘性能等。

四、结语

和谐D2型机车电传动系统常见问题还有很多，需要我们在实际工作中不断积累经验，为机车故障排查及检修提供有价值的成功案例。

参考文献：

[1]董明，姜悦礼.HXD2型和HXD2B型电力机车电传动系统技术比较[J].机车电传动，2013，（5）：45-48.

[2]何欣，韩建宁，金春羽等.HXD2型机车电传动系统接地故障浅析[J].铁道机车与动车，2015，（1）：30-33.

[3]李伟，郭晓燕，张波等.”和谐”系列电力机车传动系统接地检测比较[J].机车电传动，2010，（6）：67-69，74.

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