某型动车组真空断路器控制原理及故障分析

郑平贵 熊玲利 胡智鸿

摘要：详细介绍某型动车组真空断路器的工作和控制原理，并对车辆运行中出现的真空断路器断开的故障进行分析。

关键词：动车组;真空断路器;控制原理;故障分析

引言：本文就该动车组真空断路器（以下简称“主断”）的结构、控制原理进行介绍，并对运行中出现的分主断的故障进行分析。

主断是否能正常闭合是车辆调试的难点，有硬件和软件原因;而硬件包括了外围控制线路是否正确，软件包括了各条件是否满足、逻辑是否正确、网络是否给出主断闭合的使能信号。

一、真空断路器工作原理及结构

某型动车组项目采用25 kV， 50Hz供电系统，整列车有2个真空断路器，由硬件控制和软件控制组成。真空断路器在列车中主要用于供电网与车辆主变压器间的接通和断开，同时兼顾车辆过载和短路保护。由于采用了真空灭弧方式，大大延长了断路器的使用寿命;采用启动电磁阀打开气路气动驱动合闸，保持线圈得电产生电磁力保持合闸状态，脱扣弹簧在保持线圈失电时快速脱扣分闸的科学分合闸逻辑秩序，保证了车辆可靠运行。

内部动作原理： 是通过压缩空气来驱动真空包动静触头的分合来实现机车主电路的通断。控制這一过程的主要为合闸装置和分闸装置，合闸装置带有空气管路，在动触头快速合闸过程中提供必需的压缩空气。包括装在储风缸边上用以调整提供压缩空气的调压阀，用于监控储风缸最小合闸压力的压力开关，用于控制断路器气动驱动机构气流通断的电磁阀。驱动气缸最终把压缩空气转化为机械力，通过调压阀调定的气流量来保证合适的合闸速度，驱动的速度取决于气流量。而保持线圈用于保证断路器完成合闸后保持在合闸状态，当保持线圈失电时，其失去电磁力，断路器在弹簧脱扣机构的作用下分闸。

二：真空断路器的常见故障及处理措施

在列车监控屏反馈主断故障信息后，先判断其是否为列车外围电路引起的条件不满足导致主断合闸或分闸异常，再检查列车风压及控制电压是否正常，在确认风压与电压正常后，对主断辅助联锁行程开关信号反馈情况进行确认。一般情况分内部故障和外部故障，下面分两种情况进行分析。

导致主断合不上的内部原因：

1）110 V 控制单元坏，无法保持在合闸或者合闸异常。导致控制单元对电磁阀输出电压异常。在进行主断试验时，万用表测量主断内部电磁阀插头输入电压是否异常，如异常进行更换即可。

2）电磁阀损坏导致压缩空气不能推动执行机构动作，用万用表测量电磁阀阻值是否正常，机械是否正常动作。如异常进行更换电磁阀即可。

3）压力开关损坏。压力开关为重要风压检测设备，当风压达到压力开关的额定风压（280～290 kPa）时，主断控制电路才会接通，主断才能得电动作，首先要检查是否有风压，即慢慢拧开调压阀，检查是否有气流，若无气流，则列车风压异常或者管路异常。这时可以短接压力开关插头内部的1、3 点，再进行主断动作试验，如动作恢复，说明是压力开关问题，须更换一个已调节好的压力开关。压力开关的工作范围必须在工作状态下才能调节。

导致主断合不上的外部原因：

1网络模式下：

动车组的主断电气控制回路由硬件电路和软件控制组成。硬件电路由主断合允许回路、合主断控制回路组成;软件控制由 （数字量输入输出模块）、列车网关、牵引控制单元等组成。

在每个司机室操纵台有1个主断分合扳键开关，如果所有合主断的条件满足了，在主控端司机室，受电弓升起（网压正常前提），司机可以通过主断扳键开关闭合主断，给网络模块一个主断合的高电平.

网络模式下，合主断信号是否到网络，主断使能继电器是否吸合，主断控制继电器是否吸合，是主断合的必要回路和条件。分主断操作可以通过按司机室主断扳键开关来分断，给网络模块主断分的高电平。网络模块接受到主断分指令或者合主断条件不满足时，主断也会断开。

2分析软件控制逻辑

某动车组的主断控制是基于TCMS控制系统平台来实现的，主断闭合与断开的控制逻辑条件大部分在软件中体现，外围电路主要用来反馈信号和输出指令。

在主断能合上之前，以下条件必须完全满足：见图6

1受电弓/HVB的MCB（=21-F101）是合上的;

2空气压力足够（压力开关=28-A02）;

3在控制车和重联车没有任何紧急停车按钮是激活的;

4没有降弓命令;

5压力释放阀没有动作;

6 2个受电弓隔离阀在“投入”的位置;

7司机没有给出“断HVB”命令;

8没有过分相请求;

9网压在17.5 kV～31 kV范围内;

10原边电流保护没有动作

11油温在正常的范围内

12没有分HVB故障;

13没有合HVB故障;

14没有油位“警报”信号;

15HVB自检已经完成并且没有故障;

16部件自检已经完成;

17没有合HVB禁止;

18主手柄在“0”位（过分相过程除外）;

19应急供电模式选择（=34-S101）开关在“正常操作”位置;

20整列车的高压接地开关处于工作位;

21主断断开后延时6秒;

在动车组的司机室监控屏上有主断闭合条件是否满足的界面，条件满足时将显示绿色，不满足时显示红色。根据界面的反馈来判断是否可以合主断。

三 总结

在车辆调试过程中，对于主断的故障，首先通过司机室HMI界面判断合主断的条件是否满足，然后通过原理图分析找到主断使能继电器是否得电、主断控制住继电器是否得电，进一步分析有哪些条件会导致合不上主断。外围控制电路的故障因素有很多，有主断控制线路本身故障引起，这里包括了控制线路错接或虚接、电气设备故障、网络设备故障等;有软件控制逻辑中车辆状态反馈信号及输出信号不正常引起的，可以通过主断合允许条件界面及IO信号界面来分析和排除。

对于真空断路器本身故障，首先确认：

a）测量真空断路器的保持线圈阻值是否正常

b）检查真空断路器的电磁阀是否工作正常

c）检查真空断路器的管路塞门是否正常

d）检查真空断路器的反馈信号是否正常

故障排除后，先进行模拟网压的低压测试，真空断路器能正常闭合;再进行高压测试。

结束语

主断合不上和跳主断是列车静态和动态调试及运营中时有发生的故障，故障的原因很多。当发生故障时，首先通过车辆显示屏HMI确认故障信息，确认车辆当时状态。根据原理图排除硬线问题，找准方向，对症下药，必定会节省许多宝贵的时间。

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[3]廖乡萍.BVAC.N99系列交流真空断路器使用维护说明书[Z].株洲：南车株洲电力机车有限公司，2009.