国产化HXD1型电力机车油流继电器失效处置研究

张能孝

(中国铁路太原局集团有限公司机务部 山西 太原 030013)

0 引言

中国铁路太原局集团有限公司太原机务段20台国产化HXD1型电力机车在“太中银”线运行以来，因牵引变压器油流继电器失效，造成机车牵引封锁问题时有发生，直接影响“太中银”线路的运输生产，为了彻底解决此项故障，减少对运输的影响，通过对机车控制原理进行分析，制定了应急处置措施、改进方案，同时提出了优化策略。

1 故障案例

2019年5月13日，太原机务段HXD1型1427号机车运行在“太中银”线靖边站时，B节车多次发生“油流故障”，机车B节牵引力切除，处置无效后请求加补。机车回段后试验B节车报出“油流故障、牵引无流”。检查B节车的油流继电器时，指针正常摆动、油流正常，测量引出接线柱反馈信号，发现油流继电器在油泵正常工作、油循环油流正常，油流继电器微动开关触点时好时坏。

2 工作原理

HXD1型电力机车主变压器采取卧式结构车下安装的方案，变压器箱体内部件由主变器绕组、滤波电抗器组成[1]。变压器采取油冷却的方式，变压器油将变压器器身、电抗器浸泡，作为变压器的冷却、绝缘介质。变压器油泵工作时，变压器油经变压器油管将热的变压器油循环至冷却塔散热器冷却。变压器油循环是否正常，直接关系到变压器的运行安全。油流继电器安装在油泵和冷却塔之间的油管中，用来监测变压器油循环状态，若变压器油循环异常或油流继电器失效，会引起机车牵引封锁后主断路器跳开。HXD1型电力机车油流继电器原理图如图1所示。

图1 变压器工作原理示意图

3 故障原因分析

油流继电器叶片动作如图2所示。当油泵工作时在油管中形成油流，油流促使油流继电器叶片动作。当油流压力达到某一值时，油流继电器叶片压迫微动开关闭合；当油流量下降到某一值时，叶片带动微动开关断开。油流继电器微动开关动作，电信号会传送给CCU，CCU根据当时工况，判断并在DDU显示屏显示油流故障。当油流继电器微动开关故障、油循环不正常、变压器油变稠循环不良时，油流继电器会出现失效问题，引发牵引封锁。

图2 油流继电器工况示意图

3.1 油流继电器微动开关失效

因油流继电器选型不合理和配件材质等方面的因素，运行中油流继电器微动开关卡滞、接触不良或者油流继电器叶片动作不灵活、叶片不能使微动开关可靠动作，均能使油流继电器失效。

3.2 油循环不正常

当油泵接触器释放、油泵电机故障、变压器油管路蝶阀开通不到位时，会出现变压器油循环故障，导致变压器油流继电器不能正常工作。

3.3 低温天气油循环不良

受温度影响，温度越低，变压器油流动性越差，油管内油流量、压力越低。在油泵转速不变的情况下，温度越低越容易出现油流压力不足问题，导致油流继电器不能正常动作。

4 应急处置及改进方案

4.1 对油流继电器微动开关进行检测

一是结合修程拆开油流继电器接线，使用微电阻测量仪测量油流继电器微动开关接触电阻，当电阻大于500 mΩ时，对油流继电器进行更换处置；二是在日常整备运行中，机车DDU显示屏报油流继电器故障时，有针对性地检查油泵、油管路蝶阀正常后，更换油流继电器。

4.2 增加油流继电器故障隔离开关

基本思路是在油流继电器微动开关两端并联一组故障隔离开关，当机车报油流继电器故障时，在保证油泵正常工作且循环正常的情况下，闭合故障隔离开关，维持运行，可大幅减少故障影响。实施方案是在低压柜安装油流继电器故障隔离开关，开关两侧分别接92-X143.27(线号410531.07)、92-X143.57(线号240521.99)。当运行中报油流继电器故障时，停车确认油泵、油循环工作正常后，将油流继电器故障隔离开关闭合，维持运行。此方案简单、实施容易、成本低，实施前需要对乘务员进行应急处置培训，防止油循环异常时闭合油流继电器故障开关。

4.3 改进油流继电器

保留原机车油流继电器方案不变，选用可靠性更高的油流继电器，使其工作可靠、低温特性更好。此方案周期长、费用高。

4.4 加装电流继电器

采用电流继电器替代油流继电器，通过监测油泵电机电流状态间接监测变压器油循环状态。方案是对油泵电机三相电源增加电流继电器，电流继电器反馈信号与原油流继电器并联。通过检测油泵电机电流状态，间接反映监测变压器油循环状态。但此方案电流继电器参数设定至关重要，并且测量结果是间接监测油流状态，无法真实反映油循环状态，还需要加装电流继电器，工作量大，费用高。

4.5 优化机车软件控制

优化油流继电器故障控制策略，当油流继电器故障时，确认油泵、油循环正常后，通过司机室DDU控制界面人为转入油流继电器故障模式运行。

5 结束语

油流继电器不参与机车控制温度设定值理论上是可行的，但因目前试验范围不够广泛，试验环境和试验机车工况存在诸多差异，从温度参数的设定到控制逻辑还需要不断试验、完善。

目前，太原局湖东电力机务段HXD1型电力机车采取电油流继电器的方案成功解决了HXD1型机车油流继电器失效问题。但国产化HXD1型电力机车构造、设计与原进口HXD1型电力机车机车存在差异，改造方案若没有厂家人员的技术支持，无法通过软件优化、增加电油流继电器的方式。就目前机务段技术能力要短时间解决、减少油流继电器失效影响靠自身能力只能采取增加故障隔离开关的方案，2019年底对1台机车进行了试改，经过3个月运用效果良好。

因此，针对油流继电器控制方案的改进，需要根据机车运行环境、工况等试验数据，结合从经济性、适用性、可维修性等方面选择合理的改进方案。从油流继电器故障原理可以看出，机车运用环境对机车设计选用零部件和控制策略非常重要，机车设计、改进时要考虑机车的运行环境、控制方式，还要针对改进，同步对故障应急处置方案进行优化，从而减少机车故障影响。