1、    hxd1型機車電壓傳感器引起主電路接地故障分析    摘 要：結合案例介紹主回路接地故障處理方法，以hxd1機車主回路接地故障案例為主介紹半電壓傳感器故障處理的思路，分析故障原因并總結了故障處理方法，為處理類似故障提供參考。關鍵詞： hxd1型電力機車；tcu；電壓傳感器；主電路接地；故障分析一、概述hxd1型（深度國產化）八軸9600kw貨運交流電力機車，裝備時代電氣自主研發的網絡控制系統、牽引變流器和機車狀態顯示屏。自2013年1月運用以來，因vh3半電壓傳感器故障導致牽引控制單元（以下簡稱tcu）報主電路接地故障偶有發生。本文重點介紹了主電

2、路接地判斷原理，并通過介紹hxd1機車主電路接地故障案例，對故障原因進行了深度分析，并提出了相應的處理方案。二、故障現象2013年出現5起因vh3半電壓傳感器故障導致tcu報主電路接地故障，故障現象如下：hxd1-1010機車b節途中出現tcu2主電路接地故障；hxd1-1020機車a節途中出現tcu1主電路接地故障；hxd1-1032機車a節途中出現tcu2主電路接地故障；hxd1-1029機車a節途中出現tcu1主電路接地故障；hxd1-1034機車a節途中出現tcu1主電路接地故障。三、原理現象（一）主電路主電路如圖1所示，每臺牽引變流器包括有2組完全獨立供電單元，向2個轉向架的4臺牽引

3、電機及本節輔助電路供電。其中r1a、r2a（r1b、r2b）為固定放電電阻，阻值均相同。一方面用于固定放電，當斬波放電電路故障時可以將中間直流電壓（支撐電容電壓）放至安全電壓以下，另一方面用于接地檢測。 r1a、r2a（r1b、r2b）串聯中點接地，中點檢測信號送到tcu判斷主電路是否接地。vh3a（vh3b）為半電壓傳感器，r1a、r2a、vh3a組成tcu1的半電壓檢測電路，r1b、r2b、vh3b組成tcu2的半電壓檢測電路。圖1 主電路圖（二）傳動控制系統主電路接地故障主要由傳動控制單元負責完成接地檢測、判斷及保護。其判斷原理為：在四象限啟動后，中間直流電壓達到1600v時，中間直流半

4、電壓vh3采集的電壓滿足條件vh3>1500v或vh3<300v，tcu判斷為主電路接地故障，發出分主斷請求保護。中間直流半電壓信號檢測流程：中間直流半電壓（1/2ud）由vh3檢測后，經模擬輸入a板（以下簡稱apa）采樣，并將電流源信號轉為電壓信號（采樣測試比例關系見表1）送給網側信號板（以下簡稱lsc），最終由網側控制板（以下簡稱lcc）模/數轉換后，通過軟件判斷電路接地故障。表1 apa中間直流電壓測試孔定義四、故障處理與分析（一）數據分析方法 針對主電路接地故障，主要是分析中間直流電壓的數據，通過分析半電壓、全電壓波形，以及對比兩者之間的關系初步判斷出機車的故障點，一般判斷

5、方法如表2所示：（二）典型案例分析1、hxd1-1010機車tcu故障記錄數據分析。中間直流半電壓值一直呈負值（低于-2000v，<300v），待tcu四象限啟動后，中間直流電壓達到1600v時，滿足tcu主電路接地判斷條件，導致tcu發出分主斷保護請求。當主斷跳開后，tcu開通斬波電路，將中間直流電壓已放置安全電壓以下，此時vh1=vh2=0v，但半電壓vh30，如表2中第5項所示，則基本可以將故障鎖定為vh3檢測通道異常所致。2、hxd1-1032機車tcu故障記錄數據分析。中間直流半電壓值已超出了接地保護門檻值（vh3>1500v），導致tcu發出分主斷保護請求。當將中間直流

6、電壓已放置安全電壓以下時，vh1=vh2=0v，而半電壓vh3>0，如表2中第5項所示，則可以將故障鎖定為vh3檢測通道輸出偏高所致。3、hxd1-1029機車tcu故障記錄數據分析。中間直流半電壓值已超出了接地保護門檻值（vh3<300v），導致tcu發出分主斷保護請求。當將中間直流電壓已放置安全電壓以下時，vh1=vh2=0v，而半電壓vh3<0，如表2中第5項所示，則可以將故障鎖定為vh3檢測通道輸出偏低所致。（三）故障排查方法下載數據分析只能初步判定故障范圍，并不能準確鎖定到某一個故障點。因此，在鎖定故障范圍后，還是需要進一步排查，找出故障點。當機車故障現象為死故障時

7、，可以通過最簡單的對換或更換相關部件的方法進行排查；但當機車故障現象為活故障時（庫內故障不重現），對換或更換部件的方法就無法確定故障點；此時應運用tcu實時監視軟件監測分析的方法進行排查。下面以1029機車故障為例，介紹一下半電壓vh3檢測通道異常故障的排查方法。2013年4月20日，hxd1-1029機車運行途中a節多次出現tcu1主電路接地故障，但機車回段庫內高壓試驗故障不重現。通過分析，機車故障原因可以鎖定為vh3檢測信號輸出偏低所致。如圖2所示，vh3電壓傳感器、模擬入出a板（apa）、網側信號板（lsc）、網側控制板（lcc）及相關連接線路等故障，均有可能引起vh3檢測信號輸出偏低。

8、1、監視故障排查前數據，用于后面排查故障時做參考。故障排查前數據：低壓時，中間直流全電壓為0，而半電壓為-120v，說明低壓時，半電壓信號偏低120v；高壓時，中間直流本電壓約為1780v，而半電壓為622v，說明高壓時，半電壓信號偏低268v（1780/2-622）。2、根據以往的經驗，首先對調故障率較高的部件。將vh3信號線與vh1對調后，低壓試驗監測發現故障現象轉移置vh1檢測通道上了，則可以判斷故障點為vh3傳感器故障。若此時故障未轉移，需進一步對調其它部件監視排查。3、更換故障品后，驗證效果。更換vh3電壓傳感器后，機車高壓試驗中間直流全電壓、半電壓信號值均恢復正常，機車故障已消除。五、結束語1、通過對此類故障的檢查處理，熟悉的掌握了主電路接地相關的原理以及故障處理方法，為以后相關故障排查積累經驗。2、此類故障處理，充分的利用網絡故障數據、tcu故障數據以及實時監控軟件，進一步說明故障數據的重要性，以及應當掌握相關分析數據的能力。3、對于處理能通過故障數據來分析的類似故障