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HXD3型机车主断路器控制回路分析

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  摘要:阐述了HXD3C、D型电力机车主断路器控制回路原理,分析了故障发生的原因,提出检查及处理故障的方法。
  关键词:HXD3C、D型电力机车;主断路控制电路;控制电路改进;信号隔离电路。
  
  一、研究背景
  HXD3C、D型机车微机系统是由日本东芝公司提供,目前仍然处于技术封锁状态,已严重干扰到各级站段对机车故障的分析、查找。通过对主断路器控制回路的研究、分析,能够有效提供HXD3C、D型机车主断路器控制回路故障的处置能力。
  二、主断路器控制回路原理分析
  (一)合主断控制原理
  升弓合主断扳钮,扳钮联锁Ⅰ/Ⅱ端516/616电源瞬间送微机柜,微机合自持中间继电器VCBONA吸合,常开联锁闭合,110V电源355线经继电器盘8个保护中间继电器(受电弓压力1故障中继EMPAN1、受电弓压力2故障中继EMPAN2、CI1—3故障中继VTC1、APV1故障中继VTC2A、CI4—6故障中继VTC3、APV2故障中继VTC4A、微机合自持中间继电器VCBONA、微机禁分故障中继VCBOFF)联锁串联至TCMS主机背板控制后送到TCMS主机CPU,CPU接收到合闸命令后,输出控制微机继电器盘主断接触器VCBON线圈,VCBON接触器吸合,联锁1—6接通送至CPU,CPU输出主断线圈控制电源453#线电,经外部控制电路常闭触点Ⅰ端SA103紧急按钮、Ⅱ端SA104按钮,QF1主断线圈得电,主断QF1合上。
  但合主断需满足前提条件是:延边过流继电器KC1(435)、半自动过分相SB67/68(联锁623)、半自动过分相SB67/68(联锁523/623)、库内试验开关SA75(联锁434)、主变温度KP52(联锁438)、主变压力KP62(联锁441)、主变温度KP52(438线)未动作,相关线号为低电平,接地开关QS10(425线)打至正常位为长期得电处于高电平。
  (二)分主断原理
  正常分主断,合分主断扳钮,联锁Ⅰ/Ⅱ端517/617电源瞬间送微机柜,VCBOFF(微机禁分故障中继)得电,常闭联锁断开,QF1主断线圈失电,主断QF1断开。外部保护跳主断:①延边过流继电器KC1动作(435线)有电;②速度大于5km/h,按下半自动过分相SB67/68(联锁523/623线)有电;③库内试验开关SA75(联锁434线)误输出;④主变温度KP52动作(联锁438线导通)有电;⑤主变压力KP62动作(联锁441导通)有电;⑥接地开关QS10正常位,联锁425线虚接不良瞬间失电为低电平。以上均造成VCBOFF(微机禁分故障中继)得电,常闭联锁断开,QF1主断线圈失电,主断QF1断开。还有是Ⅰ/Ⅱ端紧急按钮SA103/SA104联锁虚接,造成跳主断或合不了主断,它不受微机柜直接控制。微机控制相关保护动作:受电弓压力1故障中继EMPAN1、受电弓压力2故障中继EMPAN2、CI1—3故障中继VTC1、APV1故障中继VTC2A、CI4—6故障中继VTC3、APV2故障中继VTC4A、微机合自持中间继电器VCBONA、微机禁分故障中继VCBOFF导致串联联锁回路中断失电,其次为串联联锁接点虚接不良所致。均可造成跳主断或合不上主断。如下图所示。
  
  主断路器合闸原理图
  三、分、合主断控制流程
  (一)合主断控制电路流程
  110V电源355#线→EMPAN1(受电弓压力1故障中继)常闭联锁→EMPAN2(受电弓压力2故障中继)常闭联锁→VTC2(APV1故障中继)常闭联锁→VTC1(CI1—3故障中继)常闭联锁→VTC2(APV1故障中继)常闭联锁→VTC3(CI4—6故障中继)常闭联锁→VTC4A(APV2故障中继)常闭联锁→L6→VCBONA(微机合故障中继)常开联锁→VCBOFF(微机禁分故障中繼)常闭联锁→L8→CNA—B1(TCMS主机背板)→CPV。VCBONR→CNA—A2(TCMS主机背板)→CPV→满足TCMS内部逻辑VCBONA输入高电平,完成输入355电源,输出453主断合上。
  (二)分主断控制电路流程
  主断路器分断信号:当使用全自动过分相,检测到强迫498#信号、预告499#信号输出高电平;接地开关QS10联锁425#失电变低电平;半自动过分相按钮信号523#线得电;分主断扳钮信号517#或617#线瞬间得电。
  通过TCMS检测得到信号时,VCBONA(微机合故障中继)失电,常开联锁断开,切断→VCBOFF(微机禁分故障中继)常闭联锁→L8→CNA—B1(TCMS主机背板)→CPV→VCBONR→CNA—A2(TCMS主机背板)→CPV→满足TCMS内部逻辑VCBONA输入低电平,输出453失电,主断断开。
  四、机车保护试验
  (一)U—RY继电器保护试验
  (1)对继电器EMPAN1拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (2)对继电器EMPAN2拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (3)对继电器VTC1拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (4)对继电器VTC2A拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (5)对继电器VTC3拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (6)对继电器VTC4A拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。   (7)对继电器VCBONA拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (8)对继电器VCBOFF拔出试验,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录,重插继电器不能自动合主断,需重合合闸扳钮主断合上。
  (9)对继电器VCBON22点接线甩出主断分断无反应接触器VCBON仍吸合,分主断合主断正常。
  (10)甩除VCBON1点(接线VCBONC×2)合主断无反应,接触器为吸合。分主断正常。
  (二)机车保护信号试验
  (1)原边过流KC1试验:对435线短接110V,跳主断,TCMS故障显示屏记录“主变压器过流”。
  (2)关闭自动过分相试验,走车大于5km/h跳主断无显示。
  (3)库内试验开关SA75大试验位,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录。
  (4)接地开关QS10425输出为高电平,失电为低电平,跳主断无显示,TCMS故障显示屏无记录。
  (5)主变压器温度KP62对438线短接110V,跳主断,有显示记录“主变压温度高”。
  (6)主变压力KP62对441接线短接110V,跳主断,有显示记录“主变压力过高”。
  (7)高压对QA1断开,显示(网压欠压,牵引封锁),跳主断。
  (8)微机柜输出453线至主断路器455外部回路线,断453或455线,主断路器断开,重合闸合不上,将454或455线重新连接上,主断自然合上。
  五、主断路器控制回路故障查找方案
  (一)动态试验查找
  (1)高压试验合上主断,对微机柜各插接头座线束轻微摇晃、敲击震动相关插接头座试验确认有无跳主断无显示现象。
  (2)对Ⅰ、Ⅱ端端子柜相关各插头座线束轻微摇晃、敲击震动相关插接头座试验确认有无跳主断无显示现象。
  (3)如试验出跳主断对动作的插头座做好标记,及时对TCMS故障显示屏信息状态输入输出信号拍照便于分析研究。
  (4)如试验不出,采用低压试验合主断,分别对继电器盘U—RY插接继电器甩出试验,确认跳主断及故障记录拍照。
  (5)低压试验对输入微机柜各保护信号模拟试验:KC1(435)、半自动过分相SB67/68(623)、库内试验开关SA75(434)、接地开关QS10(425)、主变温度KP52(438)、主变压力KP62(441),确认有无跳主断及TCMS故障记录。
  (二)静态检查查找
  (1)分别对Ⅰ、Ⅱ端(断电给钥匙)对扳键箱分合闸联锁检测,合时对分扳钮联锁检测,分联锁是否存在接通现象。
  (2)对合闸回路相关插头座解体检查:针与线压接是否有虚松短脱现象、线与线之间有无毛刺、各插针有无退针现象(严格按插头措施检查)。
  (3)继电器盘U—RY:P110V电源355#线(CN2—16、17)→EMPAN1(受电弓压力1故障中继)常闭联锁(CN2—6)→EMPAN2(受电弓压力2故障中继)常闭联锁(CN2—7)→VTC1(CI 1—3故障中继)常闭联锁(CN2—35)→VTC2A(APV1故障中继)常闭联锁→VTC3(CI 4—6故障中继)常闭联锁→VTC4A(APV2故障中继)常闭联锁→L6→VCBONA(微机合故障中继)常開联锁→VCBOFF(微机禁分故障中继)常闭联锁→L8→CN1—B1(TCMS主机背板INF122)→TCMS主机背板INF122(CN1—A2)→VCBONR(CPU)。P110→VCBON接触器联锁:21—22点常闭联锁(VCBONRB→CN2(34)VCBON—3、4芯)—6点常开联锁(CN3→1、2芯)VCBONR(CN1—3)→VCBON接触器线圈→L32(CNA—B2)VCBONA微机合继电器线圈→L32(CNA—B2)继电器盘U—RY:控制TCMS输出453,故障显示屏453#线由灰色变绿色,453#线→SA103按钮454#线→SA104按钮455#线→QF1主断合上。
  (三)外部布线检查
  (1)根据合主断控制原理:453(CN3—1、2芯)→端子柜XP810(13)→端子柜XS803(8)→操作台SA103紧急按钮常闭联锁→454(XS810—14)→454XS910(13)→操作台SA104紧急按钮常闭联锁455→XS910(14)→XS901(33)→455高压电器柜XP101(14)→主断插头455。
  (2)XP101—455XP603(14)—Ⅰ、Ⅱ端子柜端子455—XS701(9芯454、10芯455)。
  (3)解体相关插头座:微机柜:URY(CN1、CN2、CN3);背板:INF1、INF2.;外部:810、803、910、901、603、701、101、Ⅰ、Ⅱ端模块显示屏连接插头。
  六、结论
  通过对主断路器原理及故障现象的了解和解剖,有效提高了技术人员对机车主断路器故障的查找能力,能够有效的判别出机车的性能是否良好,防止机车带病出库,提高铁路运输生产率,使之更好的为铁路运输服务。
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