齐鹏翔
单位是：神华包神铁路集团有限责任公司机务分公司 内蒙古鄂尔多斯 017000
摘要：针对DF4型内燃机车主电路接地故障进行分析，提出了快捷查找接地位置的方法，并对该方法进行了验证。
关键词：内燃机车；主电路；接地；二极管单向导电性；快捷查找
包神铁路集团机务分公司目前共支配DF4型内燃机车36台，主要承担集团管内各专用线、非电气化区段运输和沿线各站的调车、编组等作业，该型机车在包神铁路集团运用年限较长，基本都已做过第二次厂修，因机车运用地处于鄂尔多斯高原和中蒙边境甘其毛都口岸，多风沙（每年近四个月为风沙天气），昼夜温差较大，工作环境恶劣，导致电气故障较多，其中主接地故障日益凸显，处理难度很大，不仅影响正常的铁路运输生产，而且是机车运用和检修工作的一个难点。基于此背景，本文将对DF4型内燃机车主电路接地故障进行分析，提出快捷查找接地位置的方法，从而减少机车检修停时，提高机车运用周转率。
1 主电路接地故障分析
1.1 主电路组成
DF4型内燃机车采用交-直流电力传动，由柴油机驱动三相交流同步牵引发电机，发出三相交流电，经过一号整流柜三相桥式整流后，输出给六台并联的直流牵引电机，由牵引电机将电能转化为机械能，通过传动齿轮驱动轮对旋转。DF4型内燃机车主电路主要由同步牵引发电机（F）、一号整流柜(1ZL)和牵引电机（1-6D）之间的电气线路组成，同时还包括牵引电机磁场削弱电路、主电路测量电路、空转保护电路、风速保护继电器电路等，如图1所示。
图1 主电路及主接地保护装置原理图
1.2 主电路接地原因分析
在正常情况下，主电路与车体之间是完全绝缘的。当主电路任意一点与车体之间的绝缘材料破损或者主电路裸露的导线与车体相连时，就会造成主电路接地。由于主电路电压高、电流高，一旦出现主接地故障后果较为严重，尤其当存在相位差的两点接地时，会通过车体构成短路回路，造成相应的电机或电器烧损，导致机破或者临修。因此，DF4型内燃机车设有主电路接地保护电路，在一点发生接地故障时，接地继电器DJ动作，使柴油机卸载。造成主电路接地的原因主要有以下几点：
（1）磨损：由于内燃机车为调车机，经常转线。而且矿区铁路线路下沉区多，在运行中通过不良线路、过道岔时，主电路接近车体或两边走廊的大线容易受到振动或者冲击，与机车车体或者走廊踏板摩擦，长时间摩擦后造成大线绝缘层破损，从而导致接地。
（2）老化：机车内部温度高，特别是柴油机间和电气间，长时间运行电气线路绝缘老化造成接地。
（3）潮湿：由于下雨天车体漏雨、天气潮湿等原因，电器、电机、电线路受潮造成接地。
（4）粉尘：牵引电机工作条件较为恶劣，运行中受到雨水侵蚀、齿轮箱油污的侵辱、灰尘及碳粉堆积，造成绝缘降低，高电压击穿大线与电机车体之间的杂质造成接地。
1.3 主电路接地保护电路
主电路接地保护电路由整流装置（4ZL）、接地继电器（DJ）、接地开关（DK）组成，如图1所示。当主电路发生一点接地，通过DJ线圈电流达到500mA以上时，DJ的常闭触点断开，切断LLC及LC线圈电路，柴油机卸载，DJ常开触头闭合，接地信号4XD亮。
机车在正常运用中，DK在“运转”位，其1号触头闭合，接地保护电路以同步牵引发电机中性点（N）为基准进行检测，接地继电器DJ线圈中无电流通过。
当机车正端A点接地时，DJ线圈将得电，其电流的的路径为：
故障接地点A→人为接地点D→4ZL（4）→DJ线圈→4ZL（1）→DK（1）→同步牵引发电机中性点（N）。
当机车负端B点接地时，DJ线圈将得电，其电流的路径为：
同步牵引发电机中性点N→DK（1）→4ZL（3）→DJ线圈→4ZL（2）→人为接地点D→故障接地点B。
当机车主电路直流侧负端接地时，可以将DK打在“故障”位，其2号触头闭合，此时接地保护电路以主电路直流侧负端为基准进行检测。如果主电路正端A点接地，由于其与负端有电位差，DJ线圈将得电动作；如果主电路负端B点接地，由于B点与主电路直流侧负端电位一直，DJ将不会动作。
DK在“中立”位时，1号触头、2号触头都断开，接地保护电路处于断路状态，不再有保护作用，无论主电路任何一点接地，DJ不会动作。在运行中，一般禁止将DK置于“中立”位，只有在检测主电路绝缘时，需要将DK置于“中立”位。
2 主电路接地快捷查找方法
常用的主电路接地查找方法就是在柴油机停机后，用1000V兆欧表测量主电路绝缘电阻来确定接地点。将DK置于“中立”位，转换开关置于“牵引”、“向前”位，使用青稞绝缘纸将牵引制动转换开关上的所有主触头垫住，从而把牵引电动机励磁绕组、电枢绕组分开。用兆欧表分别夹在各牵引电动机相对应的分流器、磁场削弱电阻接线上，测量电枢绕组、励磁绕组绝缘电阻。当测量出某一电路绝缘电阻较低时，将该电机引出线与接线端子分开，单独测量电枢绕组、励磁绕组绝缘电阻，确定接地点。但是，由于主电路大线拆装较为复杂，检修工时明显增加。所以，本文提出了利用整流二极管单向导电性快捷查找主接地位置的方法。
2.1 方法的提出
在柴油机停机后，将DK置于“中立”位，所有转换开关置于向前、牵引位，将数字式万用表置于“电阻”档位，此时数字式万用表提供一个大约3V的直流电源，红表笔代表此电源的正端，黑表笔代表负端。利用其中一个表笔接X1/10的177#线，另一个表笔接地，这样形成的电流回路大部分会经过整流二极管，由于整流二极管的单向导电性，可以判别正、负端接地，缩小接地故障范围。在较小接地故障范围内，仔细寻找或者甩线查找具体接地点。
（1）假设正端A点接地，用红表笔接X1/10的177#线，黑表笔接地，其等效电路如图2，此电路可导通，测得电阻100Ω左右。
图2 用红表笔接177#线，黑表笔接地的等效电路
再反过来用黑表笔接X1/10的177#线，红表笔接地，其等效电路如图3，由二极管的单向导电性克制，此电路并不能导通，电阻为无穷大。
图3 用黑表笔接177#线，红表笔接地的等效电路
此时，接地点在牵引电动机接触器之前，有制动电阻、风速保护继电器电路等。
（2）用红表笔接X1/10的177#线，黑表笔接地，测得电阻无穷大；再反过来用黑表笔测测X1/10的177#线，红表笔接地，100Ω左右。那么属于负端接地，接地点在牵引电机接触器之后，这个范围较大，可以进一步缩小范围。
① 将牵引制动、向前向后转换开关均置于“中立”位，用数字式万用表“电阻”档位，用黑表笔接X1/10的177#线，红表笔接地，如果仍然接地，那么接地点在主电压测量电路、一号整流柜负端。
② 如果不再接地，将1HKG、1HKF转换开关置于“中立”位， 用数字式万用表“电阻”档位，用黑表笔接X1/10的177#线，红表笔接地，如果接地，那么接地点在4、5、6牵引电机线路中；如果不再接地，那么接地点在1、2、3牵引电机线路中。把接地点相关的牵引制动、向前向后转换开关置于“中立”位，将励磁绕组、电枢绕组分开，用数字式万用表“电阻”档位，一个表笔分别接对应牵引电机分流器、磁场削弱电路，另一个表笔接地，确定接地点所在范围。当测量出某一电路绝缘电阻较低时，将该电机引出线与接线端子分开，单独测试电枢绕组、励磁绕组绝缘电阻，确定接地处所。
（3）用红表笔接X1/10的177#线，黑表笔接地；再反过来用黑表笔接X1/10的177#线，红表笔接地。如果测得电阻都很小，只有1Ω以下，说明接地点在整流柜二极管之前的交流侧，那么就是同步牵引发电机电枢绕组、1号整流柜交流侧接地造成接地。
（4）用数字式万用表“电阻”档位一个表笔接X2/4的571#线，另一个表笔接地。测得电阻如果小于1Ω，则为主电路过流保护电路接地。
（5）用数字式万用表“电阻”档位一个表笔接LC接触器，另一个表笔接地。测得电阻如果小于1Ω，则为同步牵引发电机励磁绕组端接地。
通过以上方法，主电路中的一切电器设备（包括保护电路、测量电路和主发电机励磁绕组）发生接地故障时，检修人员都可以迅速、准确查找接地点。
2.2 实例验证
实例1：2018年6月DF4型7769机车运行途中DJ动作，乘务员将DK置于“负端”位维持回段。利用主电路快捷查找方法发现主电路第三牵引电机电枢绕组部分接地，更换牵引电机。
实例2：2018年3月DF4型7771机车回段提报机车主电路接地，检查为正端接地，电阻制动装置顶部一片百叶窗脱落，将制动电阻与车体相连，导致机车主接地。
3 结论
本文提出的主电路接地故障的快捷查找方法，在结合实际情况综合分析时，可以较快地判断接地点的范围，有利于减少机车检修人员的工作量，避免误判、少走弯路，大大缩短机车检修时间。
参考文献：
[1] 吴维胜，刘杰, 薛斌. 东风4型内燃机车电路解析与电气故障处理[M]. 北京:中国铁道出版社,2008
[2] 吴鸣. DF4型内燃机车主电路一点接地的判定方法[J]. 机车电传动, 2005(4):72-74.
论文作者:齐鹏翔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/28
标签：电路论文; 电阻论文; 绕组论文; 表笔论文; 机车论文; 电机论文; 电枢论文; 《防护工程》2018年第24期论文;