浅谈HXD3C型机车CI接地故障的对策

张卫伟 武彦国

摘要：针对HXD3C型电力机车CI接地故障频繁出现，从故障检修，原因分析，提出预防性的方法；应用于机车检修。

关键词：HXD3C型机车；主变流装置；CI接地；连接器烧损；对策

一、概述

目前，武昌南机务段有75台HXD3C型机车固定支配使用，主要担当 汉口-天津、上海；武昌-万州、杭州、厦门、福州等长交路旅客列车牵引任务。自2010年11月10日HXD3C型机车投入运用后，就不断暴露出机车主接地故障，特别是CI6接地故障频繁。例如：武南机务段2013年1月份HXD3C-162、151、019机车共出现4起CI6接地故障，其中HXD3C-162机车连续出现2次CI6接地故障。

2013年CI接地故障统计：

在列车运行中突发主接地，虽然机车TCMS微机有自我诊断和自动切除相应的CI回路的功能，每切除1台电机，机车减少相应轮轴功率，机车功率下降1/6。机车功率不足导致列车速度不能达线运行，干扰列车正点运行；我段HXD3C型机车担当宜万线牵引任务时，遇天气恶劣及大坡道，CI回路接地并跳主断保护，易造成坡停，机车启动牵引力剩余5/6后，保证不了列车的安全运行。频繁的主接地，让检修车间处理起来也是费时费力。严重干扰了正常的运输秩序。

二、CI接地故障原因分析

（一）HXD3C型机车简介。HXD3C型是在HXD3型和HXD3B型电力机车的基础上研制的交流传统六轴7200kW干线货运电力机车。电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW 大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。该机车通过更换增加供电绕组的主变压器，增加机车列供柜、供电插座、客货转换开关、双管供风装置等，使机车具有牵引旅客列车的功能。

（二）主变流器电路和其接地保护回路简介。机车主电路采用两组主变流器 UM1、UM2，分别由主变压器的牵引绕组（a1-x1）～（a6-x6）供电，主变流器再分别给牵引电动机 M1、M2、M3 和 M4、M5、M6 供电。UM1 内部可以看成由 3 个独立的“整流—中间电路—逆变”环节（称为牵引变流器）CI构成。每组牵引变流器分别有2个接触器、1个输入电流互感器、1个充电电阻、1个四象限整流器、中间电路、1个PWM 逆变器、2个输出电流互感器等组成。机车6组牵引变流器的主电路和控制电路相对独立，分别为6个牵引电动机提供交流变频电源。当其中一组或几组发生故障时，可通过TCMS微机显示屏，利用触摸开关将故障的牵引变流器切除，剩余单元仍可继续工作， 实现整车的冗余控制。

（1）主回路电路图

主接地保护电路：主牵引回路正常时，由于只有 1 点接地，接地保护电路中流过的电流为零，接地信号检测传感器无信号输出。当主电路某一点接地时则形成回路，接地检测回路有故障电流流过，传感器输出电流信号，使保护装置动作，其动作保护值为 10A。保护发生时，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断信号。此时司机可将故障支路的变流器切除，机车还剩 5/6 的牵引动力，继续维持机车运行，回段后再作处理。若确认只有一点接地，也可将控制电器柜上对应的接地开关打至“中立位”，继续维持机车运行，回段后再作處理。

（三）CI接地故障分析。待故障机车返回后，进入地沟检查连接器发现，连接器排水孔有水流出，说明连接器内部进水。查相应的主变流装置CI6回路的输出U、V、W三相电缆进行测量，对地电阻为零，说明连接器内部存在接地点。打开连接器发现U相电缆插头内部绝缘层烧损、碳化严重，插头内部绝缘层被破坏后，如图（a），牵引电机电缆对地绝缘被击穿后，经连接器外壳与外部形成回路，保护电路中的接地传感器检测到电流，向微机发出跳主断信号，造成机车CI6的切除。2013年前4月共发生12起CI6接地故障，全是由于连接器进水使其内部绝缘层被破坏造成回路接地。

如图（a）和（b）对比不难发现：（a）图片显示连接器内部绝缘层已被烧损、炭化；（b）图片蓝色部分为正常连接器内部绝缘层。

（a）连接器插头内部烧损、碳化（b）良好连接器插头内部

（四）CI接地故障原因分析结果：在实际运用中，主变流装置最常见故障是CI接地。主要原因有三种：主变流装置本身故障接地、负载端电器接地和连接器接地。在这里我们只浅谈其中一种，连接器进水引起的CI接地。

由于我段HXD3C担当牵引的交路长，各铁路局机务段轮乘，运行中卫生间使用频繁，卫生间在运行中及整备场的“修、管、用”等维护不当，造成卫生间漏水时常发生，漏水就近流进机械间中央走板内凹处的CI6连接器。连接器有一定的防水性能，但由于接线端子后部防水密封圈与电缆之间组装存在密封圈不能牢固压紧电缆上，存在缝隙，造成防水性不佳，少量水流进内凹处顺着电缆进入接线端子。见图（c）

（c）接线端子尾部用于压紧电缆的密封装置

经多次CI接地故障的检查分析后，发现连接器烧损接地主要有两方面原因：（1）卫生间漏水进入了连接器内部。（2）连接器电缆尾部用于密封的密封圈旋紧螺母没有压紧电缆，密封圈与电缆存在缝隙，水进入连接器后顺着牵引电机电缆通过密封圈进入了电缆接线端子内部。

三、解决CI支路接地的对策

在多次认真分析HXD3C型机车CI支路连接器烧损故障的原因后，围绕尽可能确保连接器电缆接线端子保持干燥的绝缘环境是关键，取决于卫生间日常使用和维护等细节和连接器电缆接线端子后部密封圈良好的密封性。

预防措施

（一）针对整备作业中走行部检查与中部检查沟通不通畅的问题，对现有的整备作业流程进行修改，走行部上水应在中部厕所检查确认良好后方可上水。

（二）目前我们段HXD3C型机车的走行公里陆续接近两年检，在两年检的检修中加强牵引电机连接电缆接线端子紧固性检查，以解决组装过程中紧固螺母未紧固到位引起的密封不良。

（三）我们段针对因连接器进水烧损的机车，重点检查牵引电机三相电缆接线端子后端的密封圈的紧固性，避免连接器再次接地。

四、结论

目前，武南机务段HXD3C型机车因连接器烧损造成的CI支路接地故障得到了有效的控制，通过以上三个措施很好的解决了连接器因进水短路烧损绝缘层，避免机车CI接地。

参考文献：

[1]HXD3C型交流传动电力机车检修维护保养手册.中国北车集团大连机车车辆有限公司