变流器例行试验系统和故障处理

变流器例行试验系统和故障处理

张创业 尚锋亮 孟丹

中车永济电机有限公司 山西 永济 044502

摘要 为了满足轨道交通变流器例行试验要求，根据变流器供电方式组建电源和负载试验系统，并针对例行和整车试验中出现的故障，给出分析和处理方法。

关键词 试验系统 仪器仪表 故障分析和处理

0 引言

近来轨道交通变流器种类越来越多，不同变流器供电方式也不相同，机车和动车牵引辅助变流器采用单相四象限供电，地铁和城轨变流器采用直流电源供电，内燃机车牵引辅助变流器采用三相桥式二极管不可控整流,船舶变流器采用六相桥式二极管不可控整流。

本文中变流器试验站根据供电电源种类，配套了三种供电电源，牵引和辅助变流器采用阻抗模拟负载，并对例行和整车试验出现的典型故障从故障现象、故障分析和故障处理三方面进行详细描述。

1 例行试验系统

1.1四象限交流供电试验系统

单相交流电源从三相10kV电源取电,经三相变单相特种变压器输出单相电源,再经单相调压器和串联电抗器满足牵引变流器四象限供电电压和漏感要求。辅助变流器供电方式分为两种，一种由牵引变流器中间直流母线供电，另外一种由牵引变压器二次供电。由变压器二次侧供电的辅助变流器输入电压304V～401V远小于牵引四象限供电电压，因此在调压器后端接单相降压变压器，满足辅助变流器供电要求。牵引逆变器带三相阻抗负载，辅助变流器带三相电阻负载。

1.2 直流供电试验系统

直流电源从三相380V电源取电,经三相调压器输出0-650V,再经整流变压器、十二脉波整流器和串并联柜，给牵引辅助变流器提供0-3000V（并联）和0-6000V（串联）电源。牵引逆变器带三相阻抗负载，辅助变流器带三相电阻负载。

1.3三相交流供电试验系统

三相交流电源从三相380V电源取电,经三相调压器输出0-650V,再经双分裂整流变压器输出两组电压相位角差30°三相电源。试验内燃机车变流器时，只用一组三相交流电源，试验船舶变流器时，使用两组三相交流电源。牵引逆变器带三相阻抗负载，辅助变流器带三相电阻负载。

二、故障分析和处理

2.1.1故障现象

某直流供电辅助变流器在例行试验过程中，中间直流母线升到2500V以上,辅助变流器控制单元报“中间最大电压”和“斩波最大电压”故障，多次试验故障相同。

2.1.2故障分析

（1）用示波器检测中间直流母线电压和输出电压电流波形，输入电压在1000V、2000V时辅助变流器工作正常，电压升到2500V时，中间直流母线无过电压出现。

（2）将另外一台已完成例行试验变流器重新进站试验，故障相同相同，可以判定是试验站问题导致。

（3）测量控制电源正负线两端电压正常，正对地电压逐渐变化，负对地电压为零。断开控制电源测量负对地电阻为零，而正常情况下电源负线与地之间有电容隔离，处于浮地状态，检查接地电容已击穿。

图1 直流供电系统图示

由于试验站高压直流电源负线直接接地(见图1)，控制电源负线接地后，辅助控制单元抗干扰能力下降，导致电压升高时控制单元误报输入电压过高故障，封锁逆变器脉冲后造成DC600V中间母线电压过高。

2.1.3故障处理

更换新的控制电源接地电容后，辅助变流器试验正常。

2.2 辅助变流器启动后自动停机故障

2.2故障现象

某动车变流器检修后，厂内试验工作正常，在动车段运行一段时间后，出现1号车辅助变流器启动后运行10s自动停机，牵引切除故障。下载ACU和MPU故障记录无任何辅助故障记录，用其他车辅助变流器供电，辅助负载运行正常。

2.2.1故障分析

（1）上位机检测辅助启动后，检测输出三相电压电压数值正确；

（2）由于现场测试条件限制，更换控制单元和辅助功率模块后，故障依旧存在。

（3）多次试验后，发现每次故障都出现在辅助输出接触器KTLU闭合后，用上位机软件查看KTLU反馈正常。

查看辅助变流器原理图，发现KTLU反馈信号一路反馈给ACU，另一路反馈到整车网络。用万用表测量XC2:10 KTLU闭合状态输出电压为0，可判定KTLU 该辅助触头故障。断电后用手按压KTLU 接触器辅助触头无法闭合到位。

2.2.3故障处理

更换KTLU接触器辅助触头后，辅助变流器运行正常。

2.3 变流器冷却管路进水压力异常故障

2.3.1故障现象

某牵引辅助变流器整改完后，进例行试验站二次试验，冷却系统水压信号试验时，变流器进水口压力异常，控制单元检测压力0.3bar，正常值为1.5bar。

2.3.2故障分析

由于该变流器之前已完成例行试验，检查例行试验报告数据正确。检查冷却管路阀门已全部打开，水泵供电电源相序正常，水泵运行时无异音，考虑主要是器件故障损坏导致。

（1）更换压力传感器后，故障未消除；

（2）由于压力传感器输出电流信号与压力变化是线性变换，可用直流电流源在压力传感器信号线负线和控制单元模拟地之间给定电流，检测控制单元采样是否正确

根据压力传感器技术参数，压力和输出电流为线性变换，可以求出输出电流和压力值变换公式。例如已知某型号压力传感器检测压力范围-1～9bar输出4-20mA ，按照公式1

y=kx+b ……………………（1）

式中：

y—控制单元检测压力值，bar

x—压力传感器输出电流值，mA

已知x=4时y=-1，x=20时y=9可求得：

……………………（2）

根据公式2计算压力值和控制单元采样值进行比较，控制单元采样值和理论计算值相吻合，排除控制单元故障。

检查变流器进水口管路过滤网，滤出管路里面杂质，拆除过滤网后查看内腔有很多杂质和铁屑，几乎全部堵塞。

2.3.3故障处理

用牙刷清理完滤芯上杂质，并用冷却液清理干净，恢复冷却管路，水泵运行后，变流器进水口压力检测正常。

3 结束语

本文阐述变流器例行试验系统电源和负载组成，并对变流器例行和整车试验出现典型故障进行故障分析和处理。只有熟练掌握变流器工作原理以及整个试验站系统组成，才能更清晰和准确分析变流器故障。

参考文献

[1] 王兆安 黄俊主编 电力电子技术[M] 机械工业出版社 2001.4

[2] 刘连根 交流传动牵引变流器的技术发展[J].机车电传动，2001,(2)7-11

[3] 郭世明 动车组检测与故障诊断技术 西南交通大学出版社 2008.9

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