广州地铁一号线2930车的DC/AC故障分析

梁 明，李兆军

(1.广州地下铁道总公司，广东 广州 510385；2.广西大学机械工程学院，广西 南宁530004)

DC/AC 转换器的可靠性直接影响到车辆设备运行的可靠性[1~2]。2930 车DC/AC 在运行过程中经常会出现一些故障，从而影响2930 车的正常运行，因而，根据其故障特征及时诊断其故障特征和产生的原因，并有效予以排除，对确保2930 车安全可靠运行显得十分重要。本文针对广州地铁一号线2930 车DC/AC 出现的故障，分析了其故障特征，通过运用各种测试手段和方法探究了其故障产生的原因，有效排除了其故障。

1 DC/AC 故障诊断过程

广州地铁一号线2930 车在大修作业的动调阶段上试车线时，30A 车的DC/AC（辅助逆变器）出现严重故障。当用NI 仪器在30B 车测量该列车的动态数据和波形时，NI 设备出现不断重启的现象。首先，通过与车下实验对比分析明确了该现象不是由NI主机故障导致的，查电路图发现30B 车的电源插座是通过30A 车来供电的，是30A 车DC/AC 的故障导致了NI 主机的不断重新启动，接着对30A 车的DC/AC 的A307(相位检测)、A008(微处理器控制板)及A009（状态显示板）进行了更换，但该列车在大修库有电静态时，DC/AC 仍然出现严重故障，于是又用DC/AC 的周转件进行替换，利用NI 仪器在30A 车静态测试2 小时左右，该DC/AC 工作正常，但2930 车在上正线运营后DC/AC 又多次出现严重故障。鉴于2930 车已更换过控制板件和整件，因而整件出现故障的机率较小，而由DC/AC 的负载或者是诊断系统、外部线路等原因导致故障的可能性较大。于是在营运结束后，对2930 车的KLIP 模块4A02 进行了更换，将出现中等故障和严重故障的两条模块的输入线30801 和30804 也进行了对调，如图1 所示，这时2930 车上线运行时DC/AC 转为报中等故障。

图1 KLIP 模块输入电路图

由于KLIP 模块得到的故障报警信号是低电平有效，以上故障现象表明DC/AC 的输出11 脚（30804）出现故障时，确实存在没有输出而掉电的情况，并且由于从DC/AC 内部诊断系统读不到故障记录，因此，可以判断线路方面可能有接触不良的情况，特别是DC/AC 的输出11 脚（30804）到KLIP 模块这段线路有可能存在接触不良而导致瞬间掉电现象，从而导致故障报警信号激活而报DC/AC 严重（中等）故障。通过对图2 所示的线路进行测量，包括3F21 到DC/AC 的19 脚，DC/AC 的10、11 脚到KLIP模块的线路的测量发现，测量结果都在1Ω 以内，说明线路接触电阻良好。于是将DC/AC 箱的接线的插头的10、11、17、18、19、20 插针进行了更新，经过处理后，在库内将30A 车的DC/AC 的两台空调负载都开启进行测试，DC/AC 工作正常。

图2 DC/AC 箱内局部线路图

然而第二天2930 车在早高峰上正线运营时，DC/AC 又出现中等故障现象。经上车检查发现，2930车在库内时DC/AC 也出现了类似故障，但由于无法从DC/AC 的故障记录中读取到该故障的信息，于是打开DC/AC 盖板观察故障指示的发光二级管，发现指示动态电流不平衡的黄色发光二级管闪了一下，但瞬间恢复正常。由于前面已经排除诊断系统和线路的问题，因而故障DC/AC 有可能是由负载引起的，也就是说，有可能是由于负载使动态电流不平衡而导致DC/AC 出现故障的。同时，通过对故障记录的分析发现，DC/AC故障发生的时间非常有规律，在试车线时DC/AC 故障大约每隔10 分钟左右发生一次，而在正线运营时每次故障间隔的时间大约是6 分钟左右，于是联想到DC/AC 所带的有规律启动的负载，对30A 车的DC/AC所带的负载进行分析，这些负载包括：30A 车的空气压缩机、30A 车1 位端空调压缩机、30B 车2 位端空调压缩机、两台空调机组的通风机及冷凝风扇和司机室的通风机等。经分析发现，在这些负载中，两台空调压缩机的启动会对负载电流造成较大影响，于是将30B 车二位端空调机组的控制电源打下来，即切掉30B 车二位端空调机组这个负载。通过以上操作，该车的DC/AC 再也没有出现故障了，由此可以断定，DC/AC的故障是由DC/AC 所带的负载空调机组引起的。

同时，针对正线运营过程中30A 车的空调机组存在疑似风扇刮边的响声，在车辆回库后开启空调机组，并未发现任何异响，在断电后上车顶检查，也未发现相关的问题。之后，重新对30A 车供高压网电，在库里又对空调机组的运行情况进行了测试。首先，对单台空调测试时，无论是30A 车1 位端空调压缩机还是30B 车2 位端空调压缩机，DC/AC 都没有出现故障现象，两台空调机组同时测试，DC/AC 也没有出现故障现象。

空调压缩机故障原因一般都比较复杂[3~4]，故障点比较隐蔽。为了确定故障点在空调压缩机上的确切位置，有必要对空调压缩机的电流变化情况进行分析。通过应用钳表对两台空调压缩机的电流进行测量，得到30A 车1 位端空调压缩的三相工作电流的值分别为21.4 A、20.7 A、21.6 A，而30B 车2 位端空调压缩机的三相工作电流的值分别为21.7 A、22.3 A、23.1 A。显然，所测得的30B 车2 位端空调压缩机三相电流的值相差较大，其电流不平衡现象较突出。同时，通过对多种工况测试的情况进行对比发现，如果先启动30B 车2 位端空调压缩机，再启动30A 车1 位端空调压缩机，使两台空调机组工作正常，此时DC/AC 不会出现故障现象；但当先启动30A 车1 位端空调压缩机，再启动30B 车2 位端空调压缩机时，6K16 接触器就会出现不停快速通断达十几次之多，主触头打火，其持续时间约2 秒，从而使6K16 接触器断开后无法再吸合；与此同时，在6K16 接触器触头打火的瞬间，DC/AC 动态电流不平衡的黄色发光二级管闪烁，显示DC/AC 已出现中等故障。以上分析表明，DC/AC 的故障是由30B 车2 位端空调压缩机的电机三相工作电流不平衡所导致的。

2 DC/AC 故障原因分析

从以上DC/AC 故障诊断过程可以看出，由30B车2 位端空调压缩机电机的相间不平衡而导致的空调压缩机的启动电流过大和相间电流偏差大，是造成DC/AC 检测系统检测到动态电流不平衡的主要原因。当30A 车1 位端空调压缩机电机启动后，DC/AC 已被占了部分容量，30B 车2 位端空调压缩机电机的相间不平衡造成启动电流过大，从而使DC/AC 所能提供的容量满足不了30B 车2 位端空调压缩机启动的要求，致使6K16 接触器不停快速通断和主触头打火。而电机三相工作电流的不平衡导致动态电流检测保护电路动作，从而封锁了DC/AC 至30B 车2 位端空调压缩机电机的输出，最终导致30B 车2 位端空调压缩机无法正常启动，从而确认DC/AC 故障是由30B 车2 位端空调压缩机引起的。为了对上述判断结果进行进一步的验证，又进行了相关试验：将原本是由30C 车的DC/AC 供电的30B 车的1 位端空调和本来由30A 车DC/AC 供电的30B 车的2 位端空调（怀疑故障的空调机组）的主回路及控制回路的接线进行了对调，即30A 车DC/AC 供30B 车的1 位端空调而不供电给30B 的2 位端空调，此时，同时启动两台空调并且无论先启动30A 车1 位空调或是先启动30B车的1 位空调，两台空调工作都正常，30A 车DC/AC工作也正常；若将30B 的2 位端空调变成由30C 车的DC/AC 拖动，当先启动30C 车的DC/AC 所拖动的另一台空调机组（30 C 车的2 位端空调），再启动刚刚换过来的30B 车的2 位端空调机组（怀疑有问题的空调机组），这时30B 车的2 位端空调压缩机对应的接触器就会像之前一样不停快速通断且主触头打火，最后跳开，无法正常启动。这一试验表明，DC/AC 故障确实是由30B 车2 位端空调压缩机引起的。图3 所示为故障空调机组对应的接触器6K16，对其解体观察发现，接触器6K16 的主触头已严重烧蚀。随后对30B车的2 位端故障空调机组进行了更换，至今运行了五个月，DC/AC尚未有类似故障的发生。

图3 接触器6K16 实物图

3 结束语

引起广州地铁一号线2930 车DC/AC 故障的原因可能是多方面的，本文运用各种测试方法对可能引起故障的各种原因逐一进行排查，最终有效探明故障特征及故障产生的根本原因，从而为2930 车的安全可靠运行提供了保障，也为类似故障的诊断提供了一定参考。

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