HXD3型機車APU輔助變流器常見故障現(xiàn)象及原因淺析(修改完)

1、HXD3型電力機車APU輔助變流器常見故障及原因淺析摘要：根據(jù)HXD3型電力機車現(xiàn)場使用情況，分析APU輔助變流器常見故障及原因，并提出相應(yīng)對策。關(guān)鍵詞：HXD3電力機車 APU輔助變流器 常見故障濟南機務(wù)段目前已經(jīng)配屬了大量HXD3型機車。在擔(dān)當(dāng)牽引作業(yè)期間，機車上的APU輔助變流裝置表現(xiàn)出了各種各樣的故障類型和質(zhì)量隱患，給機車的安全運行帶來了較大的威脅。以下對我段HXD3型機車輔助變流裝置故障頻率及其造成機破、臨修情況進行簡單分析。 一、APU輔助變流裝置原理及性能參數(shù) 1.1基本原理輔助變流器APU通過IGBT 的四象限整流器單元把牽引變壓器二次線圈提供的交流電轉(zhuǎn)換為電壓恒定的 750V

2、直流電，一方面向110V蓄電池充電裝置PSU提供電源（如圖1），另一方面供給由IGBT 構(gòu)成的PWM脈寬調(diào)制逆變器單元，通過逆變器最終轉(zhuǎn)換為三相交流電源提供給輔助電動機組。每臺HXD3機車均設(shè)有 2臺變流裝置，每臺變流裝置內(nèi)含有3組主變流器和1組APU輔助變流器。因此，每臺機車共設(shè)置有 2組APU。2組 APU的額定容量均為 230 kVA，分別由牽引變壓器的2個輔助繞組供電，輔助繞組的電壓均為399V。APU1主要是為6臺牽引電機通風(fēng)機和2臺復(fù)合冷卻器通風(fēng)機提供變壓變頻（VVVF）電源，APU2主要是為了給2臺壓縮機電動機、2臺牽引變壓器油泵、2臺主變流器水泵、2臺司機室空調(diào)、2臺輔助變流器

3、風(fēng)機提供恒壓恒頻（CVCF）的電源。同時APU2還經(jīng)過隔離變壓器，分別向司機室輔助加熱設(shè)備、衛(wèi)生間及壓縮機加熱回路和低溫預(yù)熱設(shè)備提供AC 220V和AC110V交流電源。在正常情況下2組輔助變流器全部投入工作，基本上均以50%的額定容量運行。輔助變流器 APU1工作在變壓變頻（VVVF）方式，輔助變流器APU2工作在恒壓恒頻（CVCF）方式，分別為機車輔助電動機及電路供電。當(dāng)某一套輔助變流器發(fā)生故障時，機車微機控制系統(tǒng)（TCMS）通過監(jiān)控，自動發(fā)出指令，斷開故障APU相對應(yīng)的輸出接觸器（KM11或KM12），再自動閉合故障轉(zhuǎn)換接觸器（KM20），切除故障APU1，把發(fā)生故障的一組輔助變流器的負(fù)

4、載切換到另一組輔助變流器上，由該組變流器承擔(dān)起機車全部的輔助電動機負(fù)載。此時，該輔助變流器按照恒壓恒頻（CVCF）方式工作，從而確保機車輔助電動機供電系統(tǒng)的可靠運行。圖1 APU中間直流環(huán)節(jié)提供PSU DC750V示意圖圖2 HXD3機車APU輔助變流器整體結(jié)構(gòu)圖基本性能參數(shù) APU構(gòu)成 整流器單元1臺 + 逆變器單元1臺 2組/機車輸入電壓單相 AC 399V輸入頻率 50 Hz中間直流環(huán)節(jié)電壓 DC 750V元件類型 IGBT (1 700V，1 200 A)調(diào)制方式 四象限整流（輸入）+ PWM（輸出）恒壓恒頻（CVCF）變流器輸出容量 230 kVA輸出電壓三相 AC 380V輸出頻率

5、 50 Hz變壓變頻（VVVF）變流器輸出容量 230 kVA電壓控制范圍 2380V可變頻率控制范圍 0.250 Hz可變冷卻方式 強制風(fēng)冷二、常見的HXD3型APU故障類型分析及原因2.1 APU不啟動分析原因： 同期網(wǎng)壓信號線 92#與100#線接反，造成相位不符； 因KM11或KM12信號異常或信號中斷而未輸入到變流器中，變流器無法進行確認(rèn)導(dǎo)致APU不啟動； DCPT故障,造成對中間直流環(huán)節(jié)電壓的錯誤判斷導(dǎo)致 APU不啟動。對策措施： 同期網(wǎng)壓信號線接反，可將92#線與100#線對調(diào)； KM11或KM12信號異?；蛭摧斎?，需確認(rèn)該信號是否已輸入到CN5-26中，或者檢查KM11、KM1

6、2上信號是否已經(jīng)輸出了； DCPT故障，需檢測確認(rèn)DCPT的電阻阻值和輸出值是否正常。2.2 APU 裝置 DF熔斷現(xiàn)象：TCMS顯示屏上出現(xiàn) 。原因分析： DF熔斷器是一個保險裝置，是APU中間直流環(huán)節(jié)向110V充電電路PSU供給750V直流電源的保護元件。 DF熔斷現(xiàn)象一般有2種情況。 一是負(fù)載瞬間過載，造成DF熔斷，如果是這樣可以從DF外表看出，DF上的紅色鈕將會彈出。二是PSU負(fù)載故障（包括燒損、過流、過載等），造成 DF熔斷。 三是DF并沒有真的熔斷，而是由于DF輔助觸點接線錯誤導(dǎo)致顯示電路故障所造成的一種假象，這時可以檢查是否是輔助觸點有問題。正常的狀態(tài)應(yīng)該是接在常開點上，如圖3所

7、示。如果輔助觸點接在常閉點上，就會導(dǎo)致報 DF熔斷的故障，圖3 DF熔斷器對策措施：在第1種情況下，更換DF就可以恢復(fù)正常。 在第2種情況下，必須首先檢查PSU裝置，對故障的PSU裝置進行更換處理后才能更換DF熔斷器。 在第3種情況下，應(yīng)先檢查確認(rèn)輔助觸點的接線狀態(tài)，并將其恢復(fù)到常開點上就可以恢復(fù)正常了。 2.3 APU故障（KM20誤動作）現(xiàn)象：顯示器出現(xiàn)APU-I、APU-C 不動、APU頻率異常、FC過電壓或接地。原因分析：因發(fā)生在特定的機車上，初步判斷受到干擾影響的可能性非常大。對策措施：對發(fā)生故障問題的機車，為了保證2臺APU裝置均正常工作時，使延長供電接觸器（KM20）不產(chǎn)生受干擾

8、而導(dǎo)致的誤動作，變更配線，將KM11與KM12的輔助觸點并入KM20的啟動電路，增加聯(lián)鎖裝置。具體配線如圖4所示圖4 KM11與KM12的輔助觸點并入KM20的接線圖2.4 APU故障（輔助觸點異常）現(xiàn)象：機車在運行的時候，水泵和輔助變流器燈閃爍，同時牽引電機電流歸零。原因： LV柜后側(cè)CN3連接器的15PIN（線號：665，去往 KM12處）松動，這樣使APU-CTR誤判斷認(rèn)為KM12輔助觸點虛連，造成水泵和輔助變流器燈閃爍現(xiàn)象； 22 PIN（線號：762去往KM14）松動。對策措施：檢查15PIN、22PIN插針連接狀態(tài)，確認(rèn)連接良好后再行試驗。2.5 APU污損故障(溫度過高)現(xiàn)象：T

9、CMS顯示屏顯示APU污損。原因：變流柜進風(fēng)入口處只設(shè)計安裝有百葉窗而未設(shè)計灰塵過濾網(wǎng)，因此，在APU工作中進行風(fēng)循環(huán)冷卻時，大量灰塵隨空氣直接從百葉窗進風(fēng)口進入風(fēng)道，時間一長，導(dǎo)致 APU整流、逆變單元冷卻用的散熱器散熱片上積聚大量灰塵 堵塞散熱片通風(fēng)和散熱的通道，散熱效果差，造成APU溫度升高。機車運行中一旦檢測到 APU溫度過高，就會自動報警，顯示APU溫度過高，并自動切除故障的一組 APU，維持故障運行。當(dāng)另一組APU同時出現(xiàn)溫度過高時，則無法維持運行，將中斷機車的正常牽引。對策措施：定期清洗散熱器散熱片；建議廠家改進設(shè)計，在APU進風(fēng)口百葉窗內(nèi)側(cè)加裝防止灰塵進入的防護濾網(wǎng)，對灰塵進行隔離，也便于定期對濾網(wǎng)進行清洗。2.6 APU接地或負(fù)載三相不平衡后APU轉(zhuǎn)換異常。原因：該種情況多為負(fù)載自身異常導(dǎo)致APU控制異常。可以手觸顯示屏“開放”故障的一組輔助變流器，讓TCMS切除轉(zhuǎn)換；也可以斷合低壓電器柜上的輔助變流器自動開關(guān)QA47進行復(fù)位轉(zhuǎn)換（2分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)生多次，該輔助變流器將被鎖死，必須切斷輔助變流器控制電源斷路器QA47后重新閉合方可解鎖）。三、 結(jié)束語HXD3型電力機車作為我國目前最先進的交流傳動貨運電