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HXD2B电力机车电气系统的故障判断与处理
摘要：本文总结了如何通过分析机车数据来判断HXD2B型机车牵引电机隔离故障的原因，并给出了隔离故障的处理方法。
关键词：HXD2B型机车；牵引电机；隔离；处理。1.问题的提出
HXD2B型交流传动货运电力机车是中国铁路干线货运主型机车之一。该型机车由中国北车集团大同机车有限责任公司与法国阿尔斯通公司联合研发，其设计以阿尔斯通PRIMA6000机车为原型车，采用CO-CO轴式、中间走廊、整体独立通风系统，分布式微机控制系统IGBT功率模块变流器，异步牵引电动机，牵引电机采用滚动轴抱式悬挂装置，牵引装置采用独立轴控方式，单轴功率为1600KM，总功率为9600KM，最大运行时速达到120km/h。该机车主要针对铁路重载运输而设计，可实现单机牵引5000-6000t货物列车。具有恒功范围宽、轴功率大、功率因数高、谐波干扰小、维护率和全寿命运营成本低、运营安全可靠、适用范围广等优点。
徐州机务段目前有40台HXD2B型机车，主要承担着徐州至连云港之间的货运交路。在日常的运用中，牵引电机隔离故障，对机车的正常运行有一定的影响。因此，对牵引电机隔离故障的原因进行分、总结，有着重大的意义。及时、准确的对产生的故障进行判断和处理，更是保证机车的正常运行的必要措施。2.机车电气系统原理2.1主电路及结构
HXD2B型电力机车的牵引电传动系统主要是由网侧电路、主变压器、牵引变流器和牵引电机组成。整个系统采用单轴独立控制方式，通过交—直—交变流技术对牵引电机进行牵引和再生制动控制，采用FIP网络与机车其他设备进行通信。全车共有6套相同的变流器电路装置，每套牵引变流器装置包括一个四象限整流电路、一个中间电路（预充电电路、二次滤波电路、电压抑制电路、接地电路、安全放电电路）和一个三相逆变输出电路，在电路中接有多个电压和电流传感器，对各种信息进行采集，传输给TCU、MPU、RIOM，经过它们之间计算处理，做出各种正确的决定，为相关的控制和保护电路提供实时信号，主变流器原理如下图2-1所示：
2-1主变流器原理图
主变压器牵引绕组输出了2100V的交流电压，通过整流器输出3775V的直流电，在整流器之后加有支撑电容，支撑电容除了在预充电电路中的作用外，还主要起到吸收中间电路纹波的作用，使得四象限整流器与逆变器之间实现平衡。
在四象限整流器整流后，输出的直流电还带有部分谐波，这对后面的三相逆变器不利，所以再次通过二次滤波器将其滤除。二次滤波器由LC串联谐振电路组成，并联于中间直流电路。
三相逆变电路，用于将中间电路的DC3775V电压通过调制控制，变换为电压和频率可变的三相交流电输出，为牵引电机提供三相交流电源，实现三相异步牵引电机的速度特性控制。2.2辅助电路
辅助电源取自2轴、3轴、4轴、5轴共四条牵引变流器装置的中间直流电路，进入对应的辅助变流器SCV1、SCV2、SCV3、SCV4，经过辅助变流器转变成380V的交流电源，这些辅助变流器分别有对应的控制单元(ACU1、ACU2、ACU3、ACU4控制。
辅助变流器主要由输入电路、中间电路和输出电路组成，如下图2-2所示。其中输入电路主要由输入熔断器、电压传感器
等组成；中间电路主要由三相逆变器及输出电流互感器组
成；输出电路主要由三相隔离变压器、滤波器及电流互感器、输出接触器和故障切换接触器等组成。
2-2辅助变流器原理图
辅助变流器SCV2、SCV4转换出的电源为变压变频型（VVVF）；SCV1、SCV3转换出的电源为定压定频型（CVCF）。
3.典型的牵引电机隔离故障判断及处理
在日常的运用中，牵引电机隔离是发生的最为频繁的故障，对机车的正常运行有一定的影响。因此，我们对机车产生故障的原因进行分析，对产生的故障点进行判断和处理，并加以总结，保证机车的质量。
下面对几种典型的牵引电机的隔离故障进行详细的分析。3.1牵引电机接线盒进水
2015年11月9日，2B-43机车运行中出现牵引电机隔离，机车回段后，下载机车运行数据进行分析，显示故障代码如下：DA_RETSOND:InverterIGBT(static，即逆变器IGBT静态；DM_ISOESS：Motor5isolation，电机5隔离。
IGBT是整流和逆变模块中的基本元件，IGBT其实就是一个开关，非通即断，靠栅源极的电压来控制通断状态，加正压时IGBT导通，加负压或者不加电压时IGBT关断。此处逆变器IGBT静态指的是逆变器中的IGBT元件短路，可通过查看故障代码的参数来判断故障，故障语句中各参数含义如下表3-1所示：
表3-1IGBT参数说明
此处故障语句中的参数值为：e_ip_h1ond=1、e_ip_b1ond=0、e_ip_h2ond=1 、 e_ip_b2ond=0、e_ip_h3ond=1、e_ip_b3ond=0,即逆变器三个桥臂在工作中都有一个不运行，考虑到OND模块与OND-H同时故障的可能性不大。
上车对故障进行排查，在排查的过程中打开牵引电机的接线盒时，发现第5牵引电机的接线盒中进水，擦干积水并晾干后，恢复接线盒盖，做试验电机未隔离，下载数据分析后数据良好，于是我们断定此故障是电机受潮所致。在阴雨天气里经常出现此类的电机隔离故障，经过大量的数据分析、故障处理总结，验证了此判定的正确性。
电机受潮一般是由于机车机械间内漏雨，水顺着牵引电机大线流入电机接线盒内造成的，对于此类故障的出来方法是：打开牵引电机接线盒，擦干积水并晾干，恢复接线盒盖，修复机械间内漏雨处。3.2模块故障
主变流器中的模块有TCU、整流模块（CVE）和逆变模块（OND/OND-H），这些模块都经常出现故障 . （1）OND-H模块故障
2016年1月3日，机车2B-36牵引电机1隔离后，下载机车数据分析，显示故障代码如下：DA_DFUHR:DCLinkovervoltage即直流链路过压,DM_ISOESS1：Motor1isolation，电