浅析CRH5A型动车组牵引变压器切除故障诊断分析

刘 旭 蔡永昌 刘安静

（北京局集团公司北京动车段，北京 102600）

随着动车组运行速度和运营里程的不断提升，对高压系统的要求也越来越高，牵引变压器作为核心部件，其工作参数直接决定动车组的运行情况，发生变压器切除故障时需果断进行处理。目前牵引变压器的检修主要为计划修，在日常检修工作中，可能会因为维护不及时，影响行车安全，同时也存在过度维修，造成检修成本浪费的问题。因此对牵引变压器切除故障进行分析，及时发现实际故障原因及存在的隐性故障，合理完善的检修方法是动车组牵引变压器可靠运行的有力保障。

1 牵引变压器切除故障分析

动车组运行过程中发生牵引变压器切除故障时应首先检查监控屏（TS/TD/LT）电子仪器第一页的变压器温度，如变压器油温正常且监控屏第六页CLTA和CLTB状态正常，条件允许情况下可进行小复位操作，以恢复切除的牵引变压器，优先升另一牵引单元的受电弓继续运行；如有牵引变流器自动切除，需手动切除故障牵引后进行复位操作以恢复牵引变压器；如切除的牵引变压器油温高于150℃时，维持运行，不需进行复位操作，待温度下降至140℃时可进行小复位恢复，动车组入库后需进行详细检查。

牵引变压器故障主要分为：1）硬件故障，如初级绕组、次级绕组绝缘损坏、过载或者短路，由于此类故障需将变压器解体进行分析，动车所检修现场不具备作业条件，本文不做重点讲解。2）冷却系统故障，如风冷电机故障、油循环不足等导致变压器温度上升，保护装置动作从而切除变压器。3）控制系统故障，如CLT（本地牵引控制单元）故障、KSAZ（高压接触器）故障、初级绕组电流传感器TAP故障等。4）断路器故障，如辅助断路器DJ1无法闭合、主断路器DJ异常闭合等，此种情况需对断路器及网络控制系统进行检查，本文不做重点讲解。5）网络通信故障，如MPU（主处理单元）故障、MVB（多功能车辆总线）故障、WTB（列车总线）故障等。

1.1 风冷装置故障

运行中冷却风扇发生故障时TCMS数据会记录相应故障代码。此时应首先检测相应电机三相阻值是否均衡，电机内部是否存在短路、过载或者缺相等异常现象，如有异常需更换风机电机；如风机正常，则检查相应的热保护继电器和接触器是否有卡滞、烧损等异常，上下口接线是否正常；如正常需检查中压供电空开及触点是否正常，更换异常部件后变压器切除故障可恢复。

1.2 油冷系统故障

油冷系统主要由油泵电机、油流开关、油位传感器、温度传感器、油散热器、邮箱等组成。油的最高允许温度为115℃，高温油通过油散热器经风冷进行降温，冷却油再次被供至变压器油箱。油冷系统常见故障有：1）油流开关故障。若油流开关检测变压器油量短缺或者循环不足时将切除牵引变压器，此时需检查或调解相应的油流开关。2）油温过高。当牵引变压器油温大于130℃时，CLT要求牵引变压器功率减载至70%；当牵引变压器油温大于140℃时，CLT要求牵引变压器功率减载至50%；当牵引变压器油温大于150℃时，CLT要求牵引变压器高压保护导致变压器切除。此故障需检查变压器冷却液是否充足，如油位偏低需加注冷却油，否则更换温度传感器。3）冷却液不足。油位指示器位于油箱上，能够显示变压器油箱中油位的高度，油位检查应在油泵停机30分钟后进行。如果油位传感器检测到油位过低，则切除牵引变压器。发生此类故障后应检查冷却液位。

1.3 本地牵引控制单元故障

当CLT检测到异常信号时，将信号反馈给主处理单元MPU，相关保护机制动作从而切除牵引变压器。CLT分为相互冗余的CLTA和CLTB两个模块，两个同时发生故障时会导致牵引变压器切除，此时需首先检查配电柜高压箱控制空开20Q04、20Q05是否正常，然后检查CLTA-1、CLTA-2、CLTB-1、CLTB-2四个模块是否正常，对故障部件进行更换后牵引变压器可恢复正常。

1.4 高压接触器故障

高压接触器主要是用于控制牵引/辅助变流器与牵引变压器次级绕组之间的连接和断路。当高压接触器无法闭合时，单车牵引变流器自动切除，此类故障可尝试进行小复位操作，未消除时需对故障高压接触器进行更换；当高压接触器无法断开时，牵引变压器会自动切除，此类故障可尝试进行断蓄电池复位操作，未消除时需对故障高压接触器进行更换。此类故障发生概率较高，结合TCMS数据可以准确判断并处理。

1.5 网络通信故障

TCMS可接收并传输信息及命令，并控制列车上的设备，TCMS可控制子系统，保证被控设备正常运行，发生故障时可自动切除故障设备并将相关故障代码记录在MPU中。

网络通信故障导致变压器切除主要是指WTB或者MVB检测到异常信号导致MPU发出保护指令切除收到影响的牵引变压器，主要有以下情况：01、00车的司机室RIOM模块故障、网关模块故障、牵引MPU故障，03、06车的客室RIOM模块故障，车端连接器脱开或故障。

上述故障发生时往往伴生各种故障，监控屏同时弹出故障报警，此时需下载TCMS数据准确判断故障点，排除干扰故障，实际故障处理完毕变压器可做复位操作恢复。

2 运用修强化措施

1）日常一级检修时，加强对CLT状态指示灯、高压接触开关KSAZ等的状态检查，发现动作不良等问题及时进行调整和更换。2）定期做好牵引变压器检查、清洁工作，包括初级绕组电流传感器、油泵电机、风机电机等的检查清洁，同时做好牵引变压器冷却油状态及油位确认，保证在正常范围内。3）定期做好T型接头检查、清洁，防止爬电等问题的发生，发现T型头靴套表面有明显的碳化或发白现象，立即更换T型靴套。4）结合修程修制改革，利用大数据系统，通过WTDS做好牵引变压器油温等参数监测，发现每日最高油温处于上升趋势且超过90℃时，及时进行变压器滤网除尘，保证其散热良好。5）按照数据下载周期进行TCMS数据下载，及时发现牵引变压器的隐性故障，线上发生牵引变压器切除故障时，车组入库后及时进行TCMS、TCU数据下载分析，重点关注前述TCMS故障代码中的“KV11、KV12、oil、PT100、CLT、KSAZ11、KSAZ21、RIOM、WTB、TAP”等故障信息，结合TCU数据，准确判断故障点，确保故障在库内得到及时解决，保证车组出库质量。

3 总结

实际工作中，由于牵引变压器设计有复杂的高压保护系统（CLT负责对变压器状态保护中检测到的保护干预进行确认），牵引变压器硬件故障极少发生，风冷装置故障、油冷装置故障和KSAZ接触器故障为高发故障，故障发生前期进行复位操作牵引变压器可恢复正常，但由于变压器切除会导致本单元牵引变流器全部切除，严重影响动车组运行状态，检修单位应严格按照计划进行TCMS数据下载分析工作，同时加强远程数据监测，以便提前发现牵引变压器故障隐患，准确判断并及时进行处理，确保动车组运行平稳。本文结合日常检修实际及相应的TCMS故障代码，对导致牵引变压器切除故障的各个方面和部件进行了简单分析，对处理变压器切除故障具有较强的指导作用，有利于提升故障诊断和处理水平，保障动车组检修质量。