王永俊
中国铁道科学研究院研究生部 北京 100000
摘要：高速动车组是当今世界高新技术的集成，是高速铁路标志性设备。我国通过技术引进和消化吸收，大大促进高速列车的国产化和再创新步伐。CRH5A型动车组是技术引进200km／h等级典型动车组，对其牵引系统进行深入研究，有助于加大高速动车组国产化程度和提高城际列车的自主创新能力。牵引变压器是 CRH5 型动车组的重要组成部分，它的工作状态直接影响动车组运行状态，开展 CRH5 型动车组牵引变压器的切除诊断研究，利于快速查找牵引变压器的切除的原因，对提高处理牵引变压器切除故障具有巨大帮助。
关键词：CRH5型车；牵引变压器；自动切除
如今 CRH5 型车的运行已经趋于稳定，但在车辆的整列调试以及车辆运行过程中，列车的牵引变压器切除的故障还时有发生，如果不能及时、快速、准确的查出故障点，在调试工序会延误调试工期，在各运用所则会导致车辆晚点，造成很多严重后果。
一、高速动车组牵引结构特点
CRHl在正常运行情况下单弓受流：采用二重四象限整流器减小IGBT承受的最大电压并减少引入电网的谐波：CRHl采用常用的两电平整流逆变电路，并采用架控方式控制三相异步交流电机提供驱动转矩。接触网电压25kV，工频50Hz。变流元件采用IGBT，直流侧电压稳定在1650V。
CRH2丰变压器二次侧ACl 500V、50Hz。脉冲整流器采用单相3点式PwM变频器结构，开关元件为IGBT。输出直流电压2600V～3000V。再生制动时，脉冲整流器接收滤波电容器输出的直流3000V电压，将电能回馈给电网。感应电机采用矢量控制方式，独立控制电机扭矩电流和励磁电流，提高了电流的控制性能。
CRH5的每个丰变压器带六组副边，分别为六组四象限变流器供电(并联二重化)，每辆动车上由两组并联；之后接两组牵引逆变器，各自带一台电机。受流方式为单弓受流。
二、CRH5 型车高压供电系统
CRH5 型动车组配备了完善的网络控制系统，主要由网关、主控制单元（MPU）、牵引控制单元（TCU），辅助控制单元（ACU）、本地控制单元（CLT）、制动控制单元（BCU）、远程输入输出模块（RIOM）等构成。其中，网关通过列车总线实现了两个牵引单元中 MPU 之间的数据传输；其他网络设备如 TCU、ACU、BCU、CLT、RIOM 则通过车辆总线，实现了与 MPU 之间的通信及数据传输。牵引变压器主要负责将接触网的 25000 伏交流电转换成 1770V 交流电，供给牵引辅助变流器能量，牵引辅助变流器通过电压转换来实现列车牵引电机及其他中、低压负载的用电需求。牵引变压器的工作由两个互为冗余的本地控制单元 CLT 进行控制和监控诊断，CLT 通过车辆总线与 MPU 进行数据传输，来保证牵引变压器的共正常工作。牵引变压器配置了完善的保护系统，如果它的保护系统或其他高压系统发生异常，CLT 则会发出牵引变压器切除指令，以达到保护牵引变压器和车辆其他高压设备的目的。
三、牵引变压器切除原因
当高压系统出现故障或网络监测系统故障，网络系统会发出牵引变压器切除指令，来保护主变压器和其他高压设备。牵引变压器自动切除的因素很多，研究变压器切除的原因，对于处理变压器切除故障具有很大意义，本文从以下方面对牵引变压器切除进行分析。
1、冷却系统故障。
牵引变压器的冷却系统主要由冷却油、两个冷却泵和两台冷却风扇组成。当主变压器正常工作时，本地牵引控制单元 CLT 会发出冷却泵启动命令，启动两台冷却泵使冷却油在冷却油路中循环流动，来帮助牵引变压器散发热量。同时，CLT 会根据冷却泵的状态和检测的油温，按照一定的逻辑关系，来控制两台冷却风扇半速或全速启动，来提高或补充牵引变压器的散热功能。如果两台冷却泵同时故障或油温超过 60 度时两台冷却风扇均不启动，则会导致牵引变压器自动切除。
2、油检系统干涉。牵引变压器的油检系统分为油位检测和油流检测两个方面，牵引变压器内部配备有三个油位传感器和两个油流开关。油位传感器用于检测牵引变压器的油位高低，油位传感器的触点根据油位的高低会产生相应变化，从而改变 CLT 所接受的反馈信号状态，CLT 则会根据反馈信号的状态来诊断油位的高低。油流开关用于检测冷却油的流动状态，油流开关的触点会根据冷却油的流动情况发生变化，从而改变 CLT 所接受的反馈信号状态，CLT 则会根据反馈信号的状态来诊断油流是否正常。当牵引变压器油位低或两个油流开关触点状态均不正常时，则会导致牵引变压器切除。
3、高压系统设备故障。由于牵引变压器是高压系统的重要组成部分，当高压系统中的一些高压设备发生一些特定故障时，也会影响牵引变压器的运行。例如，当牵引辅助变流器发生出现问题时，网络系统会重新配置相应的高压接触器来断开此故障变流器与牵引变压器之间的连接，但是如果此高压接触器由于线路故障或机械故障原因没有完成断开操作时，网络则会诊断高压接触器断开失败，从而导致牵引变压器自动切除。与此类似的隔离断路器断开失败、主断路器断开失败也是造成牵引变压器自动切除的重要原因。
4、牵引变压器绝缘不良。变压器的使用寿命是由绝缘材料的使用寿命所决定的，变压器故障基本上都是由于绝缘损坏而造成的，影响变压器绝缘性能的主要因素包括温度湿度、过电压等，同时铁芯绝缘不良、铁芯叠片之间绝缘不良、绝缘材料损坏、绝缘油老化都会造成绝缘故障的重要原因。牵引变压器的检测系统通过比较原边电流传感器 TAP 与副边电流传感器 TAP1 采集电流有效值的差值大小，来诊断牵引变压器原边的绝缘性能；通过牵引辅助变流器内部电流传感器 TA3 采集电流有效值的大小来诊断变压器副边绕组的绝缘性能。牵引变压器原、副边绕组绝缘不良同样是牵引变压器切除的重要原因。
四、牵引变压器切除故障查找方法
牵引变压器自动切除，是一个常见且不易诊断的故障，我们一般会通过观察、测量电压、更换部件、查看记录等方式来判断故障点。这些方式一般需要花费大量的时间，但是借助逻辑图中的逻辑变量方式来快速判断变压器切除的原因，可以减少处理故障的时间，大大地提高工作效率。列车网络逻辑图记录着列车的所有功能、诊断、指令的逻辑关系，在逻辑图中我们可以查找到牵引变压器切除的指令变量，通过这个指令变量逻辑关系，我们可以搜索到此指令变量的因变量，只要了解到所有因变量的含义我们就能迅速判断出主变压器切除的原因。这样我们就能缩小查找范围，以利于快速的查找故障。通过对逻辑图的研究，我们总结出牵引变压器切除的指令变量与因变量有关，当发生牵引变压器切除故障时，只要对因变量进行监控，则可以初步判断出故障原因。当牵引变压器发生自动切除故障时，我们使用特定软件对下表中的相关因变量进行监控，对车辆进行小复位操作，则可根据“变量含义”初步的判断出故障点所在，然后根据“处理意见”进行故障点的确认及处理。逻辑图中牵引变压器切除指令的相关因变量及含义，对于牵引变压器切除故障处理有很大帮助，通过实践证明，逻辑变量判断变压器切除的原因是非常有效的。
参考文献：
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