姜宏亮
中车大同电力机车有限公司 山西省 大同市037038
摘要：对HXD2型电力机车的牵引电机运行原理进行了简单的阐述，并选择某电力机务段为实例进行分析，探讨了HXD2型电力机车电机隔离故障及其原因，并结合笔者工作实践经验，就HXD2型电力机车电机隔离故障的处理对策进行了研究，以供参考。
关键词：HXD2型电力机车；电机故障；隔离技术
引言：HXD2型电力机车属于大功率交流传动8轴货运电力机车，机车轴式为2（BO-BO），额定牵引功率10000kw，电制动功率10000kw，运行速度最高可达120km/h。该型号电力机车主要用于铁路煤矿运输生产当中。以大秦线某电力机务段为例，自投入使用该电力机车后，时常发生电机隔离故障。在牵引电机隔离的情况下，机车的牵引力会受到较大影响，并且该区段的条件相对恶劣，对维护正常的行车与运输秩序存在较大的难度。而在再生工况下，机车制动力则会受到影响，该区段的下坡道使用空气制动的情况比较多，因此列车制度距离较长，进而导致列车运缓，同时还存在因为电机隔离导致动轮过热的可能。根据调查，目前不管是原装进口机车还是国产机车，牵引电机隔离故障这一问题均有发生。因此我们有必要针对此进行探讨与研究，提出相应的应对措施。
一、牵引电机主控制回路原理
HXD2电力机车采用的是交直交电传动式的主电路，受电弓受流源自于牵引供电网，利用主断路器向主变压器输入27.5kv交流电。在变压作用下主变压器牵引绕组实现2100v交流电输出，利用预充电接触器向四象限整流器CVE输入端进行电流输入。四象限整流器整流后，会有3775v的直流电压流向中间直流环节。三相逆变器流入电压后，PWM脉宽调制会将直流电压转换为电压与频率可调控的三相交流输出，并将三相交流电源提供给牵引电机，从而有效控制三相异步牵引电机的速度参数。
在HXD2电力机车主牵引变流器各部分中，中间直流电路的作用在于二次滤波、储能与保护；三相逆变器则是实现直流与交流的VVVF转换，为异步牵引电机提供驱动力。考虑到该型号电力机车电路的运行方式，在牵引过程中电网会向电机输入能量，实现电能与机械能的转换；当处于再生制动工况时，异步牵引电机处于发电状态，在四象限整流器作用下中间直流回路会向牵引绕组馈电，从而向电网回馈制动过程中形成的电能，最终使机车再生电气制动得以实现。
二、牵引电机隔离故障分析
1 功率模块故障
功率模块质量、热循环等问题都有可能引发功率故障；再比如主变流器通风机震动，也会对功率模块的正常运行造成影响。根据功率模块的结构，源自于整流器与逆变器等功率模块的牵引电机隔离故障大致原理相同。根据牵引电机主控制回路的运行模式，不难发现变流器功率模块如果出现故障，那么牵引电机主控制回路就会发生保护，进而导致电机隔离故障产生。
2 主接触器故障
接触不良是该部分故障的一个主要特征。具体来讲，就是机车运行过程中主接触器发生故障后，回库检查却未发现异常。主接触器故障还有可能是控制系统反馈有误造成的，出现这类问题就会导致主接触器跳开。
3 列车管压力传感器故障
列车压力管传感器在减压时容易发生故障，出现线性度不良等特征。对于4轴列车管压力传感器而言，通过压力值对比，其在运行过程中如果发现差异较大，那么就会发生隔离。
4 牵引控制单元故障
牵引控制单元故障主要涉及到两个部分，即电源板故障与接触不良。与此同时，受到风机震动的影响，牵引控制单元后部压力反馈线也时常会发生断裂，从而导致电机隔离故障发生。
5 牵引电机接线盒进水
如果机车机械间维护不当，在雨季出现漏雨问题，那么雨水就会通过牵引电机大线进入到接线盒，进而发生短路并导致牵引电机隔离。对于牵引电机接线盒进水问题，在机车运行过程中应该做好接线盒维护措施，并做好机车机械间的漏雨防护，在发生故障后也要第一时间解决隔离问题才能够重新启动牵引电机。
6 牵引电机风机故障
某机务段HXD2电力机车运行后，据统计更换的牵引电机风机数量达到数百个。在大部分情况下，牵引电机风机发生故障，主要是受到以下两方因素的影响：第一，风机电机两端轴承的设计形式采用了免维护措施，但是在运行时这一设计形式与实际情况并不相符，从而导致牵引电机通风机电机轴承存在缺脂干磨、固死等问题；第二，牵引通风机电机后端波纹垫圈的弹力异常，从而导致电机轴向窜动。
三、牵引电机隔离故障处理对策
根据牵引电机隔离故障类型的不同，应该根据实际情况采用不同的处理对策，具体如下所述：
对于功率模块故障而言，应该加强其质量把控，在生产过程中如果发现问题就必须进行更换处理。如果功率模块发生热循环与主变流通风机震动导致的烧毁故障，那么应该对机车系统软件与主变流通风机进行整改；如果是因为灰尘造成功率模块污染而发生故障，则应该加强该模块的清理与养护。
对于主接触器故障而言，主要应对措施为加大检修力度，做好维护工作，确保主接触器的运行工作达到一个良好的状态。其次，系统中与主接触器相关的程序也有一定的优化空间，可以对相关参数进行设置与调整，例如反馈延时阀值等，从而改善主接触器运行状态。
对于列车管压力传感器故障而言，首先应该做好软件的更新工作，对偏差阈值进行及时的调整；其次还应该进行信号处理装置的设置。
对于牵引控制单元故障，则应该对其板卡质量进行强化，同时通过BTE测试台做好测试工作，及时分析牵引控制单元运行中的潜在问题，及时联系供应商做好整改工作，严格控制其故障发生。
对于牵引电机风机故障，现阶段主要应该从以下两个方面入手：对电机后端波纹垫圈进行及时更换、对端盖结构进行优化改进以及对轴承进行更换；其次，在日常检修过程中，也要做好相应的试验工作，如果风机音响出现异常，则应该及时分析问题并对轴承进行更换处理。
四、结束语
总而言之，HXD2电力机车在运行过程中，牵引电机的运行工况在很大程度上决定了整个机车系统的运行状态。受到多方面因素的影响，机车在运行时难免会出现不同程度的故障。对于机务段机车维修工作人员，应该结合实际情况对故障问题及原因进行细致的分析，在第一时间对故障进行处理，同时采取有效的技术措施对机车系统进行优化，提高电机运行效率与质量，为机车的正常运行提供有力支持。
参考文献：
[1]马中云,郭鹏飞,王海棋.HXD2型电力机车电机隔离故障技术分析与研究[J].铁道机车与动车,2016,(9):43-44.
[2]王玉梅.HXD2B型电力机车牵引电机隔离故障的判断与处理[J].铁道机车与动车,2017,(11):30-33.
[3]马秀军,吴建东.HXD2型电力机车电机隔离故障技术分析与探讨[J].商情,2019,(47):181.
[4]刘帆.HX_D2型电力机车电机隔离故障分析与整治对策[J].太原铁道科技,2009 :14-16,20.
[5]吴文奇.HXD2型电力机车主接触器故障的研究及整治方案[J].中小企业管理与科技,2015,(32):286-286.
[6]王昊,郝鹏.HXD2型机车单缓故障研究及其改进措施[C].//中国铁道学会.2014年铁路重载运输技术交流会论文集.2014:145-148.