HXD1D型电力机车布赫继电器故障预防及处理措施

王浩清 中国铁路上海局集团有限公司上海机车检修段

我段自2015年组建以来，逐步具备了HXD1D型机车的自主修能力。在取得一系列成果的同时，也遇到了许多困难。如我段试运过程中，多次出现布赫继电器警告、报警等问题，且根据运用段信息反馈：修后机车多次出现布赫继电器故障。此类故障会引起机车主断路器断开，造成机车击破，影响其他机车运行，甚至会导致机车返修，大大增加了人力、物力、财力上不必要的损耗。因此如何减少主变压器冷却系统排气问题频发已成为当务之急。

1 HXD1D型机车冷却系统原理

为找出由于主变压器冷却系统排气问题而造成布赫继电器故障频发的根本原因，本节对冷却塔系统进行深入分析。

冷却塔主要由八个部件组成，分别是：①复合散热器、②副油箱、③主冷风机、④除湿器、⑤水膨胀箱、⑥冷却水泵、⑦布赫继电器、⑧金属管。具体见图1冷却塔主要部件。

冷却塔有两个分开的冷却回路，一个用于机车逆变器（冷却剂回路），另一个用于变压器回路（油路）。两个回路的冷却介质流经彼此隔离的散热器通道，并被风机吹入的空气强制冷却。

冷却散热器的空气是通过机车顶部的开口被冷却风机吸入。然后向冷却塔流动，流经散热器后最终通过机车地板吹到轨道地基上。提供冷却液的冷却水泵和用于自动排泄及适应热量导致的膨胀变化的膨胀箱被整合到回路中。冷却剂液位可以通过膨胀箱上的液位显示器读到或通过膨胀箱内的浮控开关监控。逆变器冷却回路中包含一个水泵，一个可以调节因热量引起的冷却液体积变化的水膨胀箱，冷却液液位可以通过玻璃管显示，通过浮控开关监控。

变压器回路中包含一个调节冷却液体积变化的副油箱，油位可以通过副油箱上的油位显示器读到。还有一个除湿器用于干燥流入副油箱的空气。

图1 冷却塔主要部件

图2 布赫继电器

2 布赫继电器故障原因分析

结合冷却系统原理，从布赫继电器结构参数及作业现场方面进行调查研究。分析原因如下：

布赫继电器负载最大2 A，电压110 V，开关为常开触点。结构见图2。

布赫继电器连接在变压器和副油箱之间的油管中。当发生下列情况之一，它的开关就会触发：

（1）空气集结在继电器中；

（2）在油路出现泄漏；

（3）从变压器流向副油箱的流量很大时。

根据现场调查发现：在机车检修过程中，油泵换油或补油时容易带入少量空气进入主变压器及散热器中，当油泵转动或机车行车时，空气会从油中慢慢浮于主变压器及散热器上方，最终导致布赫继电器警告或报警故障发生。

为减少冷却系统布赫继电器警告及报警故障数量，本文提出关于冷却系统排气操作的工艺优化并提出机车运行时其出现故障的应急处置预案，以达到故障预防及当故障发生时，能及时准确处理的目的。

3 解决措施

3.1 HXD1D型机车检修工艺优化

针对主变压器及散热器中可能出现空气而导致布赫继电器报警的问题，经段技术科讨论，验收室、质检组审核讨论，并由总工程师批准后，决定对相关检修工艺进行优化，具体优化内容如下：

在检修过程中，分别对两个油泵、两个散热器及布赫继电器处进行排气。具体措施如下：

（1）确认所有蝶阀处于完全打开状态。用专用电缆线连接好三相库内电源，确认三相线的U、V、W正确。避免电机反转事故发生（见图3）。

图3 蝶阀打开状态

（2）分别在两个油泵处排气

用扳手松开排气螺钉，待纯净变压器油从排气孔流出后拧紧螺钉。确保排净现有变压器油路上方空气（见图4）。

图4 排气螺钉

（3）分别在两个散热器排气

用透明的工艺连接管连接散热器顶部的快速接头，待变压器油流入工艺连管并无气泡排出后拔开该连接。需要注意的是工艺连接管通大气端在连接时始终需高于油标位置。

（4）布赫继电器排气

对布赫继电器排气，打开气体塞门，直到纯净变压器油流出塞门后将塞门关闭（见图5）。

图5 布赫继电器排气

（5）启动油泵

连接并确认三相线的U、V、W正确，用库内电源启动油泵，并确认油泵运转正确；同时启动2台油泵，运行0.5 h后，油泵停机0.5 h，用于等待空气浮出油面。重复2、3、4步骤对所有部件进行排气。

启动油泵（2台），运行1 h后，油泵停机1 h。重复2、3、4步骤对所有部件进行排气。

启动油泵（2台），运行2 h后，油泵停机，保持变压器静态停放时间不少于48 h。重复2、3、4步骤对所有部件进行排气（见图 6）。

图6 油泵运转

试运及正常运行过程中若出现布赫继电器报警，应及时在在布赫继电器处排气。

尽管冷却系统反复排气，但总有少量空气难以排出，在交车后的一个月内运用单位应重点关注布赫继电器的状态，时刻查看人机交互界面（IDU）布赫继电器故障信息，避免其故障对机车运行造成严重影响。

4 应急处置预案

当微机显示屏显示布赫警告时，即发生布赫继电器警告，需至布赫继电器处旋开排气阀盖子，然后进行排气作业。短时间发生两次警告主断路器保护性分断后需要停车降弓进行机车蓄电池复位。

当微机显示屏显示布赫报警时，即发生布赫继电器报警时，停车降弓，至布赫继电器处旋开排气阀盖子，然后进行排气作业。然后重新升弓闭合主断路器维持运行。具体流程见图7。

图7 应急处置预案流程图

5 实施效果

数据采集自段机车检修过程质量控制管理系统，数据范围自2017年1月1日起至2018年12月31日止，共采集84台HXD1D型机车数据，并对数据进行分析处理，具体见图8。

图8 2017年至2018年排气问题数据统计

从图8可知：2017年检修HXD1D机车43台，其中32台机车试运过程中发生布赫警告，4台机车发生布赫报警，机车出现排气问题极为严重。经技术科补充相关工艺，制定满足现场要求的检修工艺，并于2018年1月1日起开始实行，2018年检修机车41台，8台机车试运过程中发生布赫警告，2台机车发生布赫报警。2017年与2018年数据对比可知：布赫警告次数下降75%，布赫报警次数下降50%，现场运用效果显著。

6 总结

本文针对HXD1D型机车布赫继电器故障频发的问题，结合冷却系统原理，分析布赫继电器结构及现场调研，通过提出检修工艺优化及应急处置预案，以达到故障预防及当故障发生时，能及时准确处理的目的。经现场实施验证，运用效果显著。