HXD1型电力机车主断路器无法闭合的原因分析和故障处理

段 辰，查玉均

(中国铁路呼和浩特局集团有限公司 包头西机务段，内蒙古 包头 014040)

1 问题的提出

HXD1型机车是我国实现铁路轨道交通装备从直流传动向交流传动的转换后研制的首款大功率交流传动货运电力机车。呼和浩特局集团公司包头西机务段于2019年配属该型机车，目前配属HXD1型机车37台，入驻浩吉铁路10台，担当包西线、大包线、包惠线、包环线、京包线的万吨货物列车的牵引任务。自HXD1型机车投入运用以来，多次发生机车主断路器无法闭合的故障，给万吨货物运输带来不利的影响，为迅速排除机车主断路器无法闭合的故障，确保铁路运输生产安全、正点，特探讨其原因分析和故障处理方案，以供同行学习、交流。

2 HXD1型电力机车主断路器的构造和工作原理

HXD1型电力机车主断路器采用BVAC.N99D单极交流真空断路器，它是机车电源的总开关，承担机车正常工作时电路的分、合闸，同时按机车控制指令在故障发生时起保护性分闸。真空断路器结构如图1所示。

1—底板； 2—插座连接器； 3—110V控制单元 ； 4—辅助触头； 5—肘节机构； 6—保持线圈； 7—风缸； 8—电磁阀； 9—调压阀； 10—储风缸； 11—垂直绝缘子； 12—绝缘操纵杆； 13—传动头组装； 14—高压连接端(HV1)； 15—水平绝缘子； 16—真空开关管组装； 17-高压连接端(HV2)

HXD1型电力机车真空断路器是利用压缩空气进行操作并利用真空进行灭弧的高压电器。110V控制单元是控制主断路器的整体动作，电磁阀控制储风缸内的压缩空气的通断，压力气缸是机械力产生的处所，保持线圈是断路器合闸状态的保持的电器，肘节机构是实现真空断路器分闸时的快速脱扣，保证断路器快速的分断的结构。其工作原理可以分为闭合过程和分断过程两个过程。

图2 真空断路器动作示意

2.1 BVAC.N99D型真空断路器的闭合过程

当司机把主断扳键开关搬到“闭合”位时，主断路器的电磁阀得电，开放储风缸进入的气路，储风缸压内的缩空气经电磁阀进入压力气缸，压力气缸内的活塞向上移动，恢复弹簧压缩，高压触头向左移动闭合，在此过程中高压触头弹簧被压缩。当压力气缸内的活塞到达最大行程后，压力气缸上方的保持线圈得电动作，而电磁阀失电释放，压力气缸内的压力空气被排出，主断路器完成整个闭合过程。

2.2 BVAC.N99D型真空断路器的分断过程

当司机把主断扳键开关搬到“断开”位时，压力气缸上方的保持线圈失电释放，压力气缸活塞在恢复弹簧、肘节机构弹簧的弹簧力作用下向右移动，高压触头迅速断开，同时真空开关管对高压触头立即灭弧，防止高压触头烧损。

3 主断路器无法闭合的故障原因分析及处理方法

通过对主断路器无法闭合故障机车检查资料的统计和分析，HXD1型电力机车主断路器无法闭合的故障原因，主要有以下几个方面。

3.1 扳动主断扳键时，没有搬到位或搬动保持时间短，电磁阀没有得电或得电时间短，没有开放储风缸气路或开放时间短，活塞没有移动或上移不到位，主触头没有闭合

HXD1型机车主断板键开关为自复式扳键开关，刚配属HXD1型机车时，因对该型机车不熟悉，主断闭合时，发生过数起没有闭合到位或闭合时间短，主断闭合不上的故障。

处理方法：闭合主断时，先将主断板键开关下搬至断开位2s以上，松手待主断板键开关自动复位，向上合主断扳键，在闭合位停留2s以上，储风缸气路会完全开放，高压触头闭合。

3.2 微机显示屏显示灰色的主断路器图标，但主断不能闭合

处理方法：发生这种情况，先检查主断的自动脱扣开关是否跳开，如果跳开，闭合自动脱扣开关再次闭合主断即可。如果是在自动过分相时发生的，可以人工操作扳键开关，先“分主断”，后“合主断”，一般情况下主断能够闭合。

3.3 微机显示屏显示黄色的主断路器图标

处理方法：遇到该种现象，先将主手柄回“零”位，按压司机室操作台上的“微机复位”按钮，按压时间必须要在1s以上；当主断路器图标呈灰色时，人工操作扳键开关，先“分主断”，后“合主断”。如果微机复位没有效果，手动点击微机显示屏上的主要数据按钮，再继续点击显示屏显示的封锁条件按钮，然后点击显示屏显示的主断状态按钮，根据主断状态信息，进行故障处理。

如果没有提示或显示“TCU分主断请求”，先降下机车受电弓，依次对TCU1、TCU2复位。TCU1、TCU2复位后，按压“微机复位”按钮，搬动主断扳键开关，继续闭合主断。

3.4 微机显示屏如果显示机车发生过流、接地、短路、过压等故障现象，主断路器对机车保护分断

处理方法：司机按照微机显示屏显示机车发生的故障，对相应的控制电源自动脱扣开关进行断合操作，然后进行微机复位处理。如果不能解决机车故障，需要对机车进行停车大复位处理。断开司机室“控制电源开关”进行大复位处理时，断开控制电源开关时间应在10s以上。如果仍然无法闭合，换弓操作，维持运行。

4 机车故障处理时必须注意的安全事项

主断路器是机车的高压电器，为确保司机在故障处理时的人身安全，因此需要遵守以下的安全注意事项：①如果需要对高压设备进行检查处理时，需要对机车按规定的程序进行接地。②如果需要打开牵引变流柜门对内部部件进行检查处理时，即使受电弓已经降弓，仍然需要对牵引变流柜内有电容的电器进行放电处理。③机车故障处理时，刚停止工作的电器温度很高，要防止发生烫伤。④受电弓升起时，不要碰触高压屏柜的柜体，更不能触摸带电的设备和拆除电器设备的保护盖板，防止发生触电事故。⑤如果部件带电，进行故障处理时，必须始终佩戴合适的绝缘用品，使用绝缘工具。⑥处理机车故障，选择微机复位的方法处理时，必须将主手柄回“零”位然后进行；选择微机系统大复位的方法处理故障时，不仅需要断开主断路器，还得停车和降下受电弓进行大断电处理。⑦微机复位时，按下微机复位按钮的时间应在10s以上；微机系统大复位时，首先应根据铁路线路的情况，选择并确定好具体的停车地点，然后应注意复位的时间间隔>20s。否则，不仅无法排除机车故障，还会因排除故障耽误列车运行。

5 结束语

包头西机务段位于河套平原与土默川平原接壤处，北依阴山，南临黄河，处于京包、包兰、包西、包白、包神铁路交汇处，承担内蒙古西部煤炭、钢铁、水泥等大宗货物的向外运输任务。2013年开始，先后配属HXD2型电力机车97台，主要担负唐包、浩吉线的电煤万吨大列的牵引任务。党的十九大明确提出打赢蓝天保卫战，“公转铁”是国家提出打赢蓝天保卫战的重要举措。2019年12月开始，为服务国家“公转铁”战略，先后又配属37台和入驻10台共计47台HXD1型机车，主要任务是将内蒙古西部生产的煤炭，以开行万吨大列的方式进行运输。因此，提高HXD1型机车运用效率，迅速排除机车故障，确保铁路运输生产安全、正点，就是勇担交通强国铁路先行使命。