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GKD1A 电传动内燃机车主电路接地故障诊断及处理

李小华，章伟成

( 新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338001)

摘 要:分析 GKD1A 电传动内燃机车主电路接地保护电路的工作原理，总结主电路接地故障的处理方法，从而提高了故障诊断及处理水平，确保了机车主电路上的主发电机、牵引电机等重要设备的运行安全。

关 键 词:电传动内燃机车; 主电路接地故障; 诊断; 处理

1 前言

根据新余钢铁集团有限公司三期技改后生产装备升级对铁路运输能力提出的新要求，新钢运输部陆续引进了大连机车车辆有限公司制造的 GKD1A型电传动内燃机车。该车型采用交直流电力传动方式，机车的柴油机通过联轴节驱动同步主发电机发电，将柴油机的机械能转换成电能; 同步主发电机发出三相交流电，经三相桥式整流柜整流成直流电后，经直流电牵引电动机再把电能转变为机械能，通过传动齿轮驱动机车轮对转动，实现机车的牵引拖动。机车的四个轮对上各装有一台牵引电机，四个牵引电机分成两组，每组两台电机。两组电机之间采用并联形式，每组内的两个电机采用串联形式。

机车的主电路主要由同步主发电机 F、牵引电机 D1 ～ D4、三相桥式整流柜 ZL1 等组成，是大功率、高电压、大电流的电路，是直接产生机车牵引力和速度的电路。一旦主电路发生接地故障，机车将报警并进行自锁保护，使机车无法正常运行，直接影响运输生产。因此，采用正确的接地故障排查及处理方法，及时消除故障隐患，对运输生产来说非常重要。

2 主电路接地故障分析

正常情况下，机车电路与车体钢结构间绝缘电阻不小于 0． 5 MΩ。机车运行中，若有不同电位的两个点同时与车体部分短接( 我们称之为接地) 时，将产生很大的短路电流而造成事故。因此，在主电路中一点发生接地故障时，就应采取措施保护。为此，在机车电路设计中，设置了主电路接地保护电路。

图 1 为主电路的电路简图，图中牵引电机部分是截取了两组并联牵引电机的其中一组来简化表示。该电路主要由单相桥式整流装置 ZL4、接地检测继电器 DJ 和接地开关 ZDK1 组成。其中 ZL4 中的“2”点，经 172 号线直接与车体的钢结构连接，作为主电路有接地故障时的电位接收点; ZL4 中的“1”点经接地开关 ZDK1 与同步主发电机 F 的中性点 N 相连。

机车正常运行时，接地开关 ZDK1 置于“运行”位，此时开关的触点组 1 接通，主电路无接地点，ZL4的 1，2 两端电位差极小，接地检测继电器 DJ 线圈的电流极小，DJ 不动作。

一旦主电路中某点接地时( 如图 1 中 A 点发生接地) ，ZL4 的 1，2 两端出现一定的电位差，则有电路: 接地点 A( + ) —车体—172 号线—ZL4( 2 －3) —173 号线—DJ 线圈—171 号线—ZL4 ( 4—1 ) —167号线—ZDK1( 触点组 1) —164 号线 － 主发电机中性点—ZL1( 三相桥式电路中的一相) —接地点 A。当接地继电器 DJ 线圈中的电流大于 500 mA 时，DJ 动作，保护电路将切断主发电机的励磁电流，主发电机停止发电，牵引电机失电，机车卸载，无法进行牵引运行，同时“接地”信号灯及“卸载”信号灯亮。

3 主电路接地故障处理方法

主电路接地故障发生后，接地检测继电器 DJ 动作，机车卸载，此时需将司机控制器手柄回至“0”位，并断开机控开关，按以下方法排查主电路接地点。

1) 立即检查机车上部的主电路电气设备，如未发现有明显接地处，可恢复接地继电器 DJ，解除报警联锁，重提司机控制器手柄、闭合机控开关，如接地不再动作，则故障为主电路瞬间接地，机车可继续运行; 如 DJ 仍动作，应将司机控制器手柄回至“0”位，进行下步检查。

2) 将接地开关 ZDK1 切换至“接地”位，手动使DJ 解锁，DJ 线圈与同步主发电机中性点相连改为与三相桥式整流柜 ZL1 负端相连，此时提升司机控制器手柄，观察 DJ 是否动作。如 DJ 不动作，则说明是主电路接地点电位较低，此时加在 DJ 两端的电压不足以使 DJ 线圈动作，将 ZDK1 保持在“接地”位，机车可以暂时维持运行，但此时应注意保持主发电机处于低电压运行状态，待机车运行回工段后重点查找主电路低电位线路; 反之如 DJ 还动作，则再进行下步检查。

3) DJ 还动作，说明主电路接地点电位较高，例如同步主发电机电枢绕组、牵引电动机电枢绕组等处接地。将主手柄回“0”位，接地开关 ZDK1 保持在“接地”位，利用牵引电机故障转换开关 ZDK2，ZDK3逐一检查两组电机支路。当某个转换开关打到“故障”位时 DJ 不再动作，就说明该转换开关所断开的主电路有接地故障，就此缩小检查范围，对该电路进行详细检查，如条件限制，一时无法消除故障点，则可保持该路故障转换开关置于“故障”位，切除接地电机电路，采用单组牵引电机维持机车运行，此时必须注意运行过程中牵引电机电流不得过大，待机车回工段后消除故障。

4) 主电路接地故障中的瞬间接地故障排查难度最大，比如我们遇到的几起主电路瞬间接地故障，故障表现为: 在机车运行过程中，突然出现接地继电器动作，机车卸载，查看电器柜内无明显故障痕迹，恢复接地继电器后，故障消失，一切正常，但接地故障却在后期重复发生。该故障通常由机车振动、高电压等因素激发，故障点瞬时虚接车体，漏电引发接地保护动作，具有不确定性、瞬时性的特点，难以缩小故障检查范围，兆欧表测量也很难发现虚接点。该类故障的排查应本着先易后难的原则，首先，应重点查找电器元件的接头部位、运动部位，接线柱、插头插座的接线部分，然后考虑用替代法对主电路的电气线路进行全面检查，排查线路原因。针对机车电器特点，结合多年检修经验，我们发现了 3 个故障易发点。

1) 检查牵引电机碳刷部位，消除因碳刷从刷握中脱出导致的接地软故障，该故障易在更换电机碳刷后发生。

2) 检查方向转换开关 HK，重点检查该器件的软连线部位，消除因软连线飞刺对车体漏电导致的接地软故障。

3) 检查车体下部插座，消除因插座内部接线受潮、积灰对车体漏电导致的接地软故障。

4 结语

主电路接地故障检查工作是一项细致、繁琐的工作，掌握有效的故障排查方法对提高检修效率、及时消除故障有很大的帮助，具体工作可从以下 5 个方面入手。

1) 需对主电路及接地保护电路原理全面了解、掌握，对电路布局清楚，才能及时地发现、解决接地故障。

2) 要能准确判断主电路及相关电器运行状态是否正常，是否有异味和异常状态，各连接点和连线是否有过热氧化变色现象。

3) 要了解接地检测继电器 DJ、接地开关 ZDK1和故障转换开关 ZDK2、ZDK3 的性能和使用方法，做到转换解锁正确。

4) 在使用兆欧表时，要切断所测电路与低压电子电路的链接，避免因高压串入烧损电子器件，引发电气次生故障。

5) 日常工作中，需重视维护保养工作，防止因器件污损引发漏电而产生的主电路接地故障。