许馨文
中国铁路上海局集团有限公司南京东机辆段 210046
摘要：国产大功率交流电机的发展促进了交流传动电力机车的产生，2010年大连机车厂首次研发成功HXD3C型电力机车，该机车是客货通用型电力机车，很好地弥补了中国铁路交通运力不足的问题，电力机车的最核心部分是电传动系统，该系统由牵引变压器、主变流器、牵引电机组成。为了保证机车在运行过程中的可靠性和安全性，本文具体分析电传动系统的主要电路系统结构组成，并且依据分析出的电路系统结构找出电传动系统产生各种故障的具体原因以及处理故障措施，为实际检修电传动系统过程中提供理论性参考依据。
关键词：HXD3C电力机车；电传动系统；电路系统；故障分析；处理措施
1.1机车参数
HXD3C型电力机车是第一种可以为列车提供电力的车型，接触网额定电流是单相、25KV、50Hz的交流电，通过变压器降压变成860V的交流电，电传动方式是交流-直流-交流传动方式，车厢输入电流是直流电，额定输入电流是667A，额定输入电压600V。电机传动轴采用六轴配置，每一根轴的输出功率是1200KW，总体输出功率是7200KW。列车的最高运行速度为120km/h，列车常规运行速度为62km/h，机车总体供电电路系统由主电路系统、辅助电路系统、直流供电电路系统、机车控制电路系统、制动系统控制电路、列车安全监控控制系统等组成，本文对前三个电路系统的结构组成以及工作原理进行分析。
1.2主电路系统
主电路系统的主要作用是将接触网输入的电流通过降压整流处理传递给列车，主要分为两个部分：网侧电路和主变压器、牵引电机和主变流器。
（1）网侧电路和主变压器[4-5]。网侧电路是连接接触网和车厢变压器的中间电路，其主要结构包括并列的两个受电弓、高压电压互感器、高压和低压电流互感器、主断路器、过流继电器、一个高压接地开关和两个高压隔离开关、电能表、接地保护装置、避雷器等等。受电弓将接触网的25KV交流电引入列车，经过高压隔离开关、主断路器、高压电流互感器、主变压器原边绕组、低压电流互感器、并联接地保护装置、最终流向列车钢轨。网侧电路中的高压元件会安装在车厢内高压配电柜中，避免恶劣的外部环境引起元件损坏保证网侧电路运行的可靠性。主变压器的副变绕组总共有10个，前六个副边绕组是牵引供电绕组，不仅需要对牵引电机供电，还需要对主变流器供电。牵引供电额定输出电压为1450V，输出电流为966A；后面两个副边绕组是辅助绕组，额定输出电压为399V，输出电流为759A；最后两个副边绕组是供电绕组，额定输出电压为860V，输出电流为675A，为了避免主变压器工作过热损坏，主变压器安装有强迫风冷设施。
（2）牵引电机和主变流器[6-8]。从牵引绕组过来的电流会经过主变流器进行处理，电流处理过程是整流-中间电路-逆变，六个牵引电机的控制电路是相对独立的，当某一个牵引电机发生故障时，控制系统会切断电机电能的供给，剩余的牵引电机工作过程完全不受干扰，实现列车长期运行的可靠性。主变流器的整流电路是四象限整流器，其工作原理是通过调节脉冲宽度实现对交流电幅值和相位的控制，使输出到中间电路的交流电波形保持正弦波形。中间电路由电容器、过载电压限制电路、接地保护电路组成，中间电路的主要作用是保护电路和消除二次谐波电流，保证电流传递的稳定性。逆变器是基于脉冲宽度调制的方法将单相交流电转变成三相变频交流电，而且逆变器可以迅速地将列车牵引状态转变成列车制动状态，列车的制动方法采用再生制动方式，在列车制动过程中收集制动能量供给列车再次使用。
1.3辅助电路系统
辅助电路系统是给列车辅助设备提供电能设置的，辅助电路系统主要由两台独立的变流器、滤波电路、接触器、自动开关和与辅助电路连接的各种列车辅助设备，第一台变流器输出三相变频变压交流电，该变流器输出的电流主要为牵引风机电动机和冷却塔风机电动机供电；第二台变流器输出三相恒频恒压交流电，该变流器输出的电流主要为空压机电动机、主变压器油泵、司机室空调、冷却用主变流器水泵、车体通风设备、辅助变流器冷却风机供电。辅助变流器的结构组成与主变流器相同，也是由四象限整流器、中间电路、逆变器组成。辅助变流器的输出电流还会经过LC滤波电路进行辅助滤波，减少输出电流的谐波分量，是输出电流波形保持三相正弦波形。
2故障分析与处理措施
如果电力机车的电传动系统发生故障，列车在运行过程中是无法很好地进行修复作业的，所以定期检修电传动系统排除可能引发故障的危险因素，在列车每次投入使用之前进行空载实验保证没有任何故障才能确定执行运载任务，在常规的电传动系统故障中选择较为经典的故障类型进行分析。
（1）接地保护电路故障。故障排除办法如下：当发现某一组电路的接地保护出现故障，首先尝试重新复位供电，如果依然无法恢复正常，则将该侧供电电路连接断开，将配电柜转换开关转换到另一组，接通供电电路观察是否恢复正常，如果上述办法均无法恢复正常，则直接断开电路将电力负载接入到未故障的供电电路中，如果另一组供电电路也出现接地保护故障，将配电柜的转换开关从投入位转换成隔离位，重新接通供电电路并且密切观测电路电流电压的变化，如果出现异常变化，应立即断开电路，如果上述方法均无法恢复正常，则断开所有供电电路摘下供电电缆检查是否出现故障并对列车重新进行空载实验。
（2）过载保护故障。列车运行过程中出现电路过载故障时，可以重新安装熔断器，恢复供电观察是否会重新出现故障，如果频繁出现故障，则断开供电电路，通过配电箱的转换开关将电路负载接入到另一组供电电路中，再由维修小组检查出现故障的具体部位。
（3）直流侧电压异常。在直流侧输出电能过程中会偶尔出现电压异常的情况，一般只会持续1-2s，这属于正常现象，但是如果直流侧电压持续性异常，首先可以观察输出的600V直流电是否出现异常，如果出现异常需要立即断电避免对电路元件造成损害；如果未出现异常则可以将电路负载接入到另一组供电电路中，维持列车运行。
3结论
列车电气化发展是高速列车未来的必然发展方向，而电传动系统作为电动机车的核心部件，系统的安全性和可靠性不言而喻，换句话说如果电传动系统运行过程经常发生故障，系统可靠性不佳不仅会威胁列车乘客的生命安全，而且还会严重阻碍电传动系统的未来发展，所以对于定期保养检修电传动系统对于列车的整体运行工作都是十分重要的。
参考文献
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作者简介：（姓名：许馨文，性别：男，籍贯：江苏溧阳，出生年月：1992.10.01。学历：本科 职称：助理工程师 工作单位： 中国铁路上海局集团有限公司南京东机辆段，研究方向：电力机车 电传动系统