HXD3C型电力机车直供电系统存在的问题及改进措施

李建升，杨建福

(1.郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052；2.郑州铁路局郑州机务段，河南 郑州 451464)



HXD3C型电力机车直供电系统存在的问题及改进措施

李建升1，杨建福2

(1.郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052；2.郑州铁路局郑州机务段，河南 郑州 451464)

针对中国北车集团大连机车车辆有限公司生产的HXD3C型电力机车直供电系统在运用过程中出现的问题，结合SS7E、SS8、 SS9型电力机车的直供电系统，提出改进建议，从设计上彻底解决问题，避免恶性事故的发生。

直供电；绝缘；过电压；强度；通讯；模块

HXD3C型电力机车是中国北车集团大连机车车辆有限公司在2010年开始生产的交流传动六轴干线客运电力机车，它是在HXD3型和HXD3B型电力机车基础上研制的，同时采用了SS9型电力机车直供电系统的成熟经验，通过增加双管路供风、变压器供电绕组、列车供电柜、供电插座等设备，并且简配牵引绕组的功率(800 KW)，使该型机车不但具有牵引旅客列车的功能，还具有向旅客列车提供稳定的DC600 V电源的能力，因此大量配属在牵引直供电列车的机务段。郑州机务段每天牵引的直供电列车达到96对，因此增加配属HXD3C型电力机车63台。HXD3C型电力机车在全路提速调图中的点对点的贯通交路中起到了非常大的作用，但是，由于它是一种新研制的机车，直供电系统在设计应用过程中没有经过较长时间的考验，同时受到车内空间的限制，还要受到交流机车向电网逆变产生的高次谐波影响，这些都使直供电系统在应用过程中出现了很多的问题，发生了多起严重的火灾事故。下面针对HXD3C型电力机车直供电系统目前存在的问题进行分析，并提出相应的改进措施。

1 主电路过电压不能有效吸收

主要表现为：真空接触器不闭合时不能有效地吸收直供电系统交流侧的过电压，即变压器的绕组过电压，如图1所示(以一路供电为例)。

图1 HXD3C型电力机车直供电图例

我们首先分析一下直供电的过电压。直供电系统的绕组侧的过电压主要有耦合过电压和操作过电压两种。耦合过电压是变压器高压侧耦合来的，包括雷击过电压和谐波耦合过电压；操作过电压则是直供电电路在操作过程中，由于真空接触器分断产生的。在理论上，经过直供电电路吸收装置的抑制作用，一般可以将过电压限制在直供电绕组电压的2倍以下，因此电力机车在设计时将压敏电阻及电阻电容(R-C)吸收装置均安装在主电路的绕组侧，这个电路在SS7E、SS8、SS9型电力机车的直供电电路均可验证。但HXD3C型电力机车的直供电系统的压敏电阻及电阻电容吸收装置却安装在真空接触器后面(如图1所示)，这就造成了当30 KM不吸合时，直供电主电路的压敏电阻RV1及电阻电容吸收装置不能投入，使这两种过电压不能得到有效的吸收，很容易造成直供电系统对机壳放电而引起系统故障甚至发生火灾。建议从电路设计上进行彻底改进，避免事故的发生。

2 主电路绝缘间隙过小

在进行检修时发现，由于车内空间的限制，造成HXD3C型电力机车直供电柜内的电器与安装支架的间隙过小，间隙过小的部位主要在直供电主电路的快速熔断器接线铜排与直供电柜的支架处。

经过测量，直供电的快速熔断器与直供电柜支架的平均间隙小于8 mm,这个间隙不能达到直供电系统有效绝缘安全距离的要求，极有可能造成直供电系统对地放电而引起系统故障。郑州机务段248号HXD3C型电力机车已经发生过一起比较严重的直供电交流绕组对直供电柜支架放电的火灾事故。建议的改进措施是：加厚放电的交流绕组安装座，在绕组接线座上增加绝缘防护层。

3 机车蓄电池模块不充电

这个故障现象是当机车通过分相绝缘后辅助变流器重新启动时，偶尔会出现机车直供电系统可以正常输出DC600 V的电源，而机车的充电模块却不能正常启动进行充电。经过与相关设计人员一起进行故障分析，发现HXD3C型电力机车比HXD3电力机车的辅助变流器的三相交流输出负载电路中增加了机车直供电的通风机电机，当机车辅助变流器启动时会因启动负载大而停止工作，同时造成依靠辅助变流器750 V电压进行斩波充电的充电模块不工作。因此，在直供电通风机的绕组上并联了移相电容，目的是使直供电的通风机启动时相位滞后，避免因超载及电磁干扰造成充电模块不能正常工作。发生故障的机车经过改造后进行了一个多月的运行试验，未再出现这个故障，表明改造是成功的。

4 与TCMS的通讯问题

直供电系统在运用过程中发生过几起通讯故障问题，更换了通信模块后，直供电系统的故障信息与东芝公司的通讯还存在两个问题没有解决：一是直供电系统的一端供电柜与二端供电柜的通讯采用两路通讯电缆在机车线排进行并联后再与东芝公司的TCMS主机进行通讯，当发生任何一端的直供电系统故障时，TCMS的显示器均显示一二路直供电故障，造成另一路直供电系统能进行有效的电压输出却不能进行直供电的信息显示；二是直供电系统的集中控制器的故障信息在东芝的TCMS显示器上无显示，这个信息在SS8、SS9型电力机车均能进行显示。这个信息是机车与车辆的通讯信息，是机车是否给列车强迫供电的凭证，也是机务段牵引的直供电列车的主要问题。设计生产单位应与东芝公司进行协商解决。

5 直供电系统不能正常工作

直供电系统的通风机的固定板强度不够，变形后易发生风机与固定板摩擦而毁坏通风机，造成直供电系统不能正常工作。这个问题发生后，设计生产单位对直供电柜进行了改进，加强了通风机安装架的强度，避免因安装架的变形而引起冷却通风机的摩擦而损坏。

6 缺少故障记录功能

直供电系统是机车向列车车辆提供DC 600 V的电源，而列车车辆则根据机车提供的直流电源逆变

成三相AC380 V交流电源提供车辆使用的统称。机车电源何时向列车车辆供电，电压、电流是否符合规定，车辆的漏电流是否超标等问题，一直是机务部门与车辆部门相互推诿的地方。HXD3C型电力机车应该将直供电的输出信息进行储存，在输出插头的位置安装电压、电流传感器，在线记录机车直供电的输出数据，同时提供可方便下载的接口及分析程序。这样，利于对直供电系统出现的事故进行分析，也利于对机车使用过程中出现的问题进行分析处理。

HXD3C型电力机车直供电系统出现的问题，有机车本身的空间所限和机车的运用考核时间短的原因，更主要的原因是由于新型的交流机车向电网逆变电能产生的，这需要设计人员积极进行解决，避免发生大的机车事故及严重的路风事件。

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[责任编辑：赵 伟]

Problems Existing in Direct Power Supply System of HXD3C Electric Locomotive and Its Improvement

LI Jiansheng1,YANG Jianfu2

(1.Zhengzhou Railway Vocational and Technical College, Zhengzhou 450052,China；2.Zhengzhou South Locomotives Repair Workshop, Zhengzhou Railway Bureau. Zhengzhou 450000, China)

Countering the problems existing in the process of using in direct power supply system of HXD3C electric locomotive produced by CNR Group Co., LTD. and Dalian Locomotive Vehicle Co., LTD. and combined with the direct power supply system of SS7E、SS8、 SS9 electric locomotive, this paper comes up with suggestions for improvement and suggests the design personnel of Zhuzhou CSR Times Electric Co., LTD and Wuhan Zhengyuan Railway Electric Co., LTD. (the former is Zhengyuan Company) to provide thoroughly solution, avoiding the happening of related malignant accidents.

direct power supply; insulation; overvoltage; strength; communication; module

2016 - 03 - 07

李建升(1970—)，男，河南偃师人，郑州铁路职业技术学院讲师。 杨建福(1972—)，男，河南郑州人，郑州铁路局郑州机务段工程师。

U264.6

A

1008-6811(2016)03-0003-03