机车原边电流检测保护原理及过流故障分析

机车原边电流检测保护原理及过流故障分析

周盛桃  陈亚慧

（中车株洲电力机车有限公司  湖南株洲  412001）

摘要：机车原边过流故障是电力机车系统中常见的故障类型之一，可对机车的安全性、可靠性和运行效果产生严重影响。本文旨在研究机车原边过流故障的检测、检查和保护方法，以提高机车系统的安全运行和故障处理效率。实现对机车原边过流故障的准确检测和快速诊断。

关键词：原边电流 检测 诊断 保护

一、基本原理

电流检测是通过测量电路中的电流大小和特性来获取相关信息的过程。有几种常见的电流检测原理，包括电压降法、霍尔效应和电磁感应法。

1、电压降法：电压降法是最常用的电流检测原理之一。根据欧姆定律，电流通过电阻器时会产生电压降。因此，通过测量电阻器两端的电压，可以间接得到电流的大小。通常使用电流互感器或电阻器与待测电路连接，测量电阻器两端的电压并根据欧姆定律计算电流值。

2、霍尔效应：霍尔效应是一种基于磁场作用的电流检测原理。当电流通过导体时，会在周围产生磁场。当将一个霍尔元件（霍尔传感器）放置在电流所产生的磁场中时，霍尔元件会产生一个与电流大小成正比的电压输出。通过测量霍尔元件的输出电压，可以确定电流的大小。

3、电磁感应法：电磁感应法利用电流通过导体时所产生的磁场与感应线圈之间的相互作用。当电流通过被检测导体时，产生的磁场会穿过感应线圈，导致感应线圈中产生电压。根据法拉第电磁感应定律，感应线圈中的感应电压与电流的大小成正比。通过测量感应线圈的输出电压，可以推断电流的大小。

机车原边电流检测的基本原理是通过安装在原边高压电缆上的霍尔电流传感器来测量机车的原边电流值，同时将此电流信号送给TCU，TCU对采集到的电流数据进行判断分析，合主断0.5s后，TCU检测到原边电流有效值大于320A，并超过2.5s进行软件保护；TCU检查到主断已合上信号后，并且检测到原边电流瞬间值大于600A进行硬件保护。

机车原边电流具有两个保护值，当原边电流有效值大于320A 时，主断立即跳开；当峰值电流保护时，主断立即跳开。显示屏上显示TCU保护性分主断、原边电流过流等故障信息。故障消失后，司机按“微机复位”按钮后主断可闭合，机车正常工作。

二、检查方法

1、下载数据分析确认两架TCU检测的值是否一致：若一致，故障点应在公共部分，检查两架原边电流检测板传感器原边内阻是否开路（正常情况下在2Ω以下），原边电流互感器及相关连接线；检查原边是否真实接地。若不一致，故障点应在上报故障架的原边检测电路上，检查相应架原边电流检测板输出端是否开路，检查TCU原边电流检测通道。

2、当机车运行途中出现原边过流时，我们可以先切除报故障架TCU，看另一架是否也会报；若另一架也报该故障，检查原流电流互感器及相关线路；若另一架不报，则可判断为非真实原边过流，故障点应为原边电流检测电路部分。

3、TCU原边电流检测通道检查：对调OUT1、OUT2信号线排查，若此时电流偏差现象转移了，检查电流检测板故障；若电流偏差现象未转移，检查模拟输入A、网侧信号、LCC板及插件箱。甩开OUT1并短接至OUT2点排查（注意：此时检测的电流只有实际电流一半），若此时原边和回流电流一致，则故障点在电流检测板中；若原边和加流电流还是不一致，则故障点在TCU检测电路中，应检查模拟输入A、网侧信号、LCC板及插件箱。

三、故障案例

  2014年8月14日，某机务段HXD1型XXX号机车，担当21605次货物列车牵引任务。9时57分开车，18时41分正常停车，检查机车完开车后，18时46分左右机车突然跳主断，IDU显示屏显示“主变流器2”，查看故障界面显示“TCU1原边过流”、“TCU2原边过流”，咨询段120故障台，经检查发现B车变压器U端法兰处漏油，法兰座两处裂纹，汇报段120故障台和列车调度员，于18时57分请求救援。经120故障台指挥做好无火回送处理后入库报修。

1、分析：下载ERM数据，解析如下：

（1）严重故障记录：数据显示18:43:49网络上报TCU1_原边过流、TCU1_保护性分主断、TCU1_保护性牵引封锁、TCU2_原边过流、TCU2_保护性分主断、TCU2_保护性牵引封锁。

（2）事件记录数据分析：数据显示18:43:49 主断断开，主断断开前后原边电压为27KV左右、I架原边电流由1A变0A、变压器油温在40摄氏度，均正常。

2、检查处理过程：25KV原边高压电缆总成无过热现象，原边电流互感器外观检查良好。检查压力释放阀无动作，布赫继电器未动作。发现主变压器A端子与T型头连接处炸裂漏油。

3、油样化验：常规化验各项指标正常。

四、总结

机车原边电流检测的目的是监测机车牵引系统的工作状态，包括牵引电流的大小、变化和波形等信息。通过对电流进行实时监测和分析，可以及时发现异常情况和故障，采取相应的措施进行保护，确保机车系统的安全运行和性能稳定。同时，本文也为后续的故障诊断和预防维护提供了重要的技术支持。

作者介绍：

周盛桃(1987-)，女,湖南娄底，技师，中车株机公司，长期从事电力机车调试工作。

陈亚慧(1977-)，女,湖南浏阳，技师，中车株机公司，长期从事电力机车调试工作。