动车组接触器故障分析及改进.docx

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动车组接触器故障分析及改进

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摘要：动车组接触器是列车上关键的电气部件,其作用为接通或断开电路回路,应用于整车的配电柜、牵引变流器、辅助电源装置等设备中。2015年以来,动车组辅助电源装置频繁报出故障代码“DCHKDA”,复位无法消除故障,给动车组运营带来较大影响。DCHK是主电路中快速放电接触器的电路代号,“DCHKDA”和“DCHKD”分别代表接触器的2类故障,其中“DCHKDA”代码代表DCHK接触器无法闭合故障,“DCHKD”代码代表DCHK接触器无法断开故障。但是动车组返回后DCHK接触器常规检测正常,无法定位具体故障原因。本文引入接触器应用的可靠性试验，从可靠性角度对故障品进行了测试调查,找到了故障原因及改进方向。同时,从软件逻辑优化及硬件开发改进2个方面实现了接触器的可靠性提升,并对硬件优化后的接触器进行了可靠性定级试验,以确保装车应用的可靠性。

关键词：动车组；接触器故障；改进措施

1动车接触器功能及故障介绍

辅助电源装置的额定中间直流电压为DC850V,固定放电电阻R2为5000Ω,快速放电电阻R1为100Ω。无网压输入时(过分相时),辅助电源装置立即封锁门极脉冲,1s后断开输入接触器,中间直流环节首先通过固定放电电阻进行放电,22s之后闭合DCHK接触器接通快速放电电阻进行快速放电。当再次接入输入网压且中间直流电压小于50V时,控制单元发出DCHK接触器断开指令,断开快速放电回路,进入辅助电源装置启动阶段。故障现象为过分相后辅助电源装置频繁报“DCHKDA”故障,复位无效。

2故障原因分析

2.1故障判断逻辑及数据分析

“DCHKDA”放电接触器无法闭合故障的检测逻辑为:控制单元发出DCHK闭合指令,1s之内未接收到辅助触头的闭合反馈信号则触发故障保护。辅助触头与主触头具有联动的关系,辅助触头可反馈主触头的动作状态。分析“DCHKDA”故障存在2种故障情况:一种为发出闭合指令后,DCHK接触器主触头真的无法闭合;另一种为发出闭合指令后,DCHK接触器主触头已闭合,但辅助常闭触头反馈异常(反馈未闭合)。根据时序逻辑,过分相时(无网压),辅助电源装置立即封锁整流、逆变脉冲,中间直流环节通过固定放电电阻进行放电,22s时才给出DCHK接触器闭合指令进行快速放电,因此报出“DCHKDA”故障时刻应为无网压后的第23s。若故障为第一种类型,DCHK接触器主触头真实未闭合,则中间电压一直通过固定放电电阻R2进行放电,中间电压Uc[计算公式见式(1)]应控制在604.5V。

式中:Uc为中间直流电压;U0为中间直流电压初始值,取额定电压850V;C为中间支撑电容,t为放电时间。

此时输入电压为0V,可知处于无电区(过分相时);中间直流电压为DC325V(与第一种故障类型分析结果604.5V不符);辅助触头状态反馈信号为高电平“H”,说明故障情况为第二种,DCHK接触器主触头已闭合(进行了快速放电,中间直流电压为DC325V,远小于DC604.5V),但辅助触头反馈状态(DCHKON)异常,应为低电平“L”,而实际却为高电平“H”。

2.2故障定位测试

根据以上分析，重点检测DCHK接触器辅助触点是否异常。对现场返回的四个DCHK接触器故障进行辅助接触电阻测试。由于辅助触点的接触电阻标准值小于100米，其他三个触点的电阻值在标准范围内。

DCHK接触器辅助触点接触电阻测试未发现常见问题，查找故障原因。在实际应用中，故障反复报告。分析结果可能与辅助反馈触点的频繁动作次数和负载量大有关，这可能导致可靠性应用的偶然失效。这只是一个推测性的分析，需要进一步验证。为此，对上述四种故障接触器进行了可靠性试验，研究其在规定的动作次数下能否顺利完成运行。可编程逻辑控制器（PLC）用于控制接触器的吸合、闭合和中断，并监视接触器的状态反馈信号。实际信号检测板用于检测接触器的状态信号。辅助触点的反馈信号被输入，PLC控制器可接受的数字电平从继电器K1转换为PLC控制器可接受的数字电平。通过动作电压指令信号，接触器线圈每循环工作32000次，四个循环工作128000次。在每次动作中，检测所有辅助触点的动作时间，将阈值设置为0.9s，当动作时间超过标准时，动作停止。

3可靠性改进方案

3.1软件故障检测逻辑优化

本文提出的“DCHKDA”故障原因是辅助触点在动态条件下不可靠，错误的信号反馈给控制系统。非DCHK接触器的主触点不能闭合。从而消除了辅助触点反馈误差检测的问题，提高了接触器的可靠性。由于DCHK接触器主触点闭合（快速电阻放电）与主触点闭合（固定电阻放电）相比，中间电压会有很大的不同，因此可以提高中间电压的判断条件。具体的改进逻辑是，当DCHK闭合指令