摘 要：根据HXD3型电力机车现场情况，分析APU辅助变流器常见故障及原因，并提出对策。
关键词：HXD3电力机车；APU辅助变流器；常见故障；
文章编号：1674-3520（2015）-05-00-01
目前，HXD3型交流传动货运电力机车是我局的主型干线机车，担负着重要的牵引任务。在运用中机车上的辅助变流器（简称APU）为机车的通风机、油泵、水泵、空气压缩机等重要部件提供电源。如果辅助变流器出现故障，将导致机车跳主断、途中停车等后果，严重影响机车运行质量。
一、APU辅助变流装置原理及性能参数
（一）基本原理
HXD3型机车配备2台辅助变流器。辅助变流器APU通过四象限整流器单元把牵引变流器二次线圈提供的交流电转换为电压恒定的750V直流电，一方面为110V蓄电池充电装置PSU提供电源，另一方面供给由IGBT构成的PWM脉宽调制逆变器单元，通过逆变器最终转换为三相交流电源提供给辅助电动机组。HXD3型机车配备的2台辅助变流器，每台的额定容量均为230kVA，分别由牵引变压器的2个辅助绕组供电，辅助绕组的电压均为399V。APU1主要是为6台牵引电机通风机和2台复合冷却器通风机提供变压变频（VVVF）电源，APU2主要为了给2台压缩机电机、2台牵引变压器油泵、2台主变流柜水泵、2台司机室空调、2台辅助变流器风机提供恒压恒频（CVCF）的电源。同时APU2还经过隔离变压器，分别向司机室辅助加热设备、卫生间及压缩机加热回路和低温预热设备提供交流220V和交流110V电源。在正常情况下2组辅助变流器全部投入使用，基本上以50%的额定容量运行。辅助变流器APU1工作的变压变频方式，辅助变流器APU2工作在恒压恒频方式，分别向机车辅助电路供电。当某一套辅助变流器发生故障时，机车微机系统（TCMS）通过检测，自动发出指令，断开故障APU对应的输出接触器（KM11或KM12），再自动闭合故障转换接触器（KM20），切除故障APU，把发生故障的APU的负载切换到另一组APU，由改组APU承担起机车全部的辅助电动机负载。此时，该辅助变流器按照恒压恒频方式工作，从而确保机车辅助电动机供电系统的可靠运行。
基本性能参数
APU构成 整流器单元1台+逆变器单元1台 ×2组 机车
输入电压单相 单相交流399V
输入频率 50Hz
中间直流环节电压 直流 750V
元件类型 IGBT（1700V，1200A）
输出电压CVCF 230KVA-380V-50Hz- p. f. = 0.85
VVVF 230KVA-380V-50Hz-p. f. = 0.85
频率可变范围 0.2～50Hz
电压可变范围 2 ～380V
冷却方式 强制风冷方式
（二）辅助变流器装置通风冷却系统
机车的2台辅助变流装置，分别安装在2台牵引变流装置柜内，具有各自独立的通风冷却系统。每台辅助变流器通风系统的通风过程如下：冷却空气由车顶侧滤网进入辅助变流器装置柜进风口后，经柜内通道、离心通风机、散热元件到柜排风口然后从车底排入大气。
辅助变流器通风支路的冷却空气走向如下：
车外空气→车顶滤网→辅助变流器装置柜进风口→通道→离心通风机→各散热元件→风道→柜出口→车底大气。
离心沉降过滤器性能：
（1）风速为4m/s时：
平均水滴20 μm过滤效率为90%以上；
尘埃60μm以上的过滤效率为80%以上。
（2）额定风量：0.5m3/s。
二、常见的HXD3型机车APU故障类型分析及原因
（一）负载故障造成APU报警，显示APU故障
原因分析：2014年12月3日，HXD3-0875机车运用途中司机发现辅变流灯、水泵灯亮、辅接地灯亮，合不上主断。司机处理无效，请求救援。故障原因：第一牵引风机电机内部接地造成APU1接地，当APU1故障时，机车微机控制监控系统（TCMS）自动切换到APU2，由于第一牵引風机被附加到APU2上，所以又引起APU2接地，辅接地灯亮；当APU1、APU2故障时造成水泵停转，显示水泵灯亮；当每一组辅助变流器的输出回路中，负载接地时，向微机控制系统发出跳主断的信号，造成停车。拆解第一牵引风机，发现电机轴承塌架。轴承塌架后电机扫膛打坏绕组，造成电机接地。
（二）APU污损故障
故障发生时TCMS显示屏显示“APU污损”。原因：虽然辅助变流器通风系统有滤网对空气进行过滤，但经过长期积累，仍然会导致APU整流、逆变单元冷却用的散热器散热片上集聚大量灰尘，堵塞散热片通风和散热的通道，散热效果差，造成APU温度升高。机车运行中检测到APU温度过高，就会自动报警，TCMS微机屏显示APU污损，并自动切除故障的一组APU，另一组APU承担全部负载。当另一组APU同时出现温度过高时，则无法维持运行，将会造成机破。我们分解了三台运用一年以后的辅助变流装置，发现散热器上灰尘很多。
三、处理措施
（一）牵引风机出现异常及时更换
机车出入库时由地勤检查人员对牵引风机工作状态进行检查，风机运行时振动大的电机，必须立即更换电机轴承。机车乘务员途中发生APU故障报警、跳主断，应急处理首先从微机屏甩除APU1、2，从控制柜断开脱扣开关甩除8个风机及2个油泵、2个水泵，然后闭合主断，逐个恢复甩除的装置。恢复到哪个负载又出现故障时，甩掉该负载恢复其它装置维持运行。减少对运输的影响。
（二）吹扫散热片灰尘
在两次C4级修程（对应以前的二年检）之间增加一次吹扫范围：拆下离心通风机，使用压缩空气将辅变流装置散热片上的灰尘吹扫干净。
每年3月至10月出入库整备时测量风速，将风速仪置于机车辅助变流器出风口下部，测试出风口风速不低于3.5m/s。低于3.5m/s时采取清理通风滤网等措施直到风速达到标准。
（三）对APU不启动的处理
1、同期网压信号线接反，可将92号与100号线对调，
2、KM11或KM12信号异常或未输入，需确认该信号是否已输入到CN5-26中，或者检查KM11、KM12上信号是否已经输出了；
3、DCPT故障，需检测确认DCPT的电阻阻值和输出值是否正常。
四、实施效果
通过采取以上5项措施，效果良好。截止目前，尚未发生因辅助变流器故障而造成机破的重任事件。
参考文献：
[1]《HXD3型电力机车》中国铁道出版社，2010.
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