地铁列车电气故障分析

地铁列车电气故障分析

常言心

合肥市轨道交通集团有限公司运营分公司 安徽 合肥 230041

摘要：随着我国经济的快速发展，交通工程越来越强大，数量也越来越多，车辆电气智能化程度越来越高，即便在列车系统故障诊断功能比较完善的情况下，车辆在运营中仍然会发生一些意想不到的电气故障，导致维保人员在分析故障的过程中出现走弯路现象。结合对地铁车辆的质保和设计经验，分析电气故障的发生机理，把控诊断过程，总结电气故障的维保策略，支持维保人员通过故障现象即能“嗅到”故障本质，并在排故过程中以少而简的测试手段即可定位故障点，以便及时消除故障。

关键词：电气故障；车辆维保；排故

引言

列车供电装置是列车供电系统的重要组成部件之一，列供主要给客车车厢提供稳定的DC600V电源，该供电方式为机车集中整流，旅客车厢分散逆变的方式，各客车车厢的三相交流电由客车的三相逆变器提供，加热设备等其他取暖设备由DC600V之间供电。

1列车故障情况概述

某城轨列车在调试出库的运行过程中，由于某种原因，停车库内接触轨发生断电，库外接触轨正常供DC1500V高压电。此时，列车第一个牵引单元（1车、2车、3车）位于库外的三轨区域，受流器与库外三轨接触，第二个牵引单元（4车、5车、6车）位于库外和库内轨道的过渡区域及库内三轨区域，4车、5车受流器处于过渡位置，未接触到三轨。6车受流器与库内轨道接触，因某些因素，切除了4车、5车、6车的牵引变流器和辅助变流器（SIV），利用第一个牵引单元将车辆牵引出库，当4车的受流器刚刚接触到库外三轨时，产生火花，此时1车、2车、3车的高速断路器跳开，电网跳闸，列车显示网压为0V，三轨再次供电，激活列车发现第一牵引单元的SIV故障无法启动，牵引变流器通风机不工作，列车无法牵引。

2案例分析

2.1某地铁17号线空调交流AC380V三相不平衡故障的调查分析

2.1.1故障描述

2019年7月以后，地铁17号线部分列车在运营中，列车网络上报空调动力交流AC380V三相不平衡故障频发。通过调取故障列车网络监控的高压DC1500V和中压AC380V供电参数，列车上报三相监测不平衡故障在EVR（事件记录仪）数据记录的故障发生时间点段，车辆供电参数正常，三相不平衡也未超标。车辆供电参数包含以下数据：电网电压、电网电流、辅助逆变器SIV（以下简称“辅逆”）输入电压、辅逆输入电流、辅逆中间电容电压、辅逆R相桥臂电流、辅逆S相桥臂电流、辅逆T相桥臂电流、辅逆U相电流、辅逆V相电流、辅逆W相电流、辅逆输出UV线电压、辅逆输出UW线电压。车辆供电参数正常，AC380V供电三相不平衡也未超标，可以初步判断列车上报的三相不平衡故障是假故障，问题出在三相监测继电器上。

2.1.2三相不平衡故障再现及处理措施故障车辆

在更换三相监测继电器后，在后续运营中还是多次上报三相不平衡故障。车辆空调系统上报三相不平衡故障会导致有故障的机组保护电路启动，空调功能降级或失效，在夏天会导致乘客舒适性下降，影响车辆运营。更换三相监测继电器治标不治本，维保人员通过上调三相监测继电器的三相不平衡设置来消除车辆上报三相不平衡故障。三相监测继电器的三相不平衡（Asym)原设置为7%，早期车辆上报三相不平衡故障后，在未检出车辆三相供电故障后，将Asym调整为10%后，故障消失一段时间。但在车辆后续运营中又多次上报三相不平衡故障，在未检出车辆三相供电异常后，接着再将Asym调整为15%后故障消失，但在车辆后续运营中又多次上报三相不平衡故障，上报故障的空调机组启动保护电路，空调功能降级或失效，发生故障的时间是夏天气温最高时段，乘客投诉等使空调AC380V三相不平衡故障已成为影响运营、迫切需要关闭的难题，但一时也找不到发生故障的直接原因。另外，Asym调整到15%是有一定风险的操作，如果AC380V确实发生区间（7%，15%）的三相不平衡故障，但系统监控指标为15%，列车网络会默认正常，不会上报故障，实际将对空调三相负载设备产生更大的损伤。

2.1.3现场调查故障及处理措施

笔者在接到相关领导指示后赴某地铁17号线朱家角基地调查空调AC380V三相不平衡故障，在现场查看了3列车，并调阅EVR事件数据记录和ABB公司提供的检测报告。在车辆DC1500V高压和中压AC380V供电参数正常的前提下，笔者根据经验初步判断三相监测继电器没有永久损坏，而是三相监测继电器受到环境因素影响而导致的监测功能下降。即在车辆空调柜内这个特定环境下三相交流电监测功能下降，监控参数有漂移，而往往导致此类现象的因素有元器件老化、磁场、温度、湿度、盐雾、压力、压降、安装方向、振动、冲击、电路接线等因素导致的监控电路特性发生变化。笔者在现场发现三相监测继电器和相邻元件在安装上没有留有间距。三相监测继电器安装，并且故障发生时间是在夏天7月以后，需要落实该型号三相监测继电器对安装间距的要求。

查阅该型号三相监测继电器的技术参数，三相监测继电器在安装时需要和相邻元件保留最少10mm的间距。根据三相监测继电器安装空间要求，笔者建议先连夜普查所有列车的三相监测继电器安装间距，并对安装间距小于10mm（包括0间距）的三相监测继电器进行整改，保留间距至少10mm。经后续反馈，整改后，运营列车在后续运营跟踪时间内未上报三相不平衡故障，影响17号线乘客舒适性的空调频繁上报交流AC380V三相不平衡故障问题最终关闭。

在车辆供电参数都正常的情况下上报三相不平衡故障，如果把Asym调高到10%后故障消失，后续运营过程中再报三相不平衡故障，再把Asym调到15%后故障消失，后续运营过程中再报三相不平衡故障，但Asym调到15%已是上限值，不能再往高调整。此现象可初步判定三相监测继电器的内部因素造成的测量参数偏移，此偏移现象是由于忽略了安装的间距要求（未留间距或间距较小导致的元件表面散热性能下降），造成三相监测继电器的表面温度升高后，元件内部的温度相应升高，从而造成元件内部对温度环境有要求的电子元件工作曲线偏移，造成假故障现象。

2.1.4对三相不平衡故障的反思

三相不平衡故障实际是由安装不到位引起，并最终导致影响乘客舒适性的运营问题。在设计阶段，安装图纸未明确元件安装间距要求或者对安装间距要求未予以重视。在首检或后续调试阶段也未发现问题。在17号线运营数年后，元件由于老化、温度、湿度、电磁、振动、冲击、外力和工作环境等原因，导致内部电气或电子元件技术参数曲线下降或漂移，并最终引发车辆运营故障。因此，在项目设计阶段，电气原理设计人员在确认三相监测继电器的选型后，应提供三相监测继电器安装技术要求接口给电气安装设计人员，并在图纸上体现安装技术要求，则可避免上述运营问题的发生。综上，接口问题是造成地铁车辆电气故障的主要因素之一。

结束语

地铁车辆维保工作平凡但责任重大，需要相关维保人员能够保持积极进取的工作态度，养成终身学习的习惯，弥补自己的短板，有着处理地铁车辆复杂问题的“敏锐嗅觉”，在处理问题的过程中有着把控全局的控制力，减少走弯路现象，处理问题不能治标不治本。

参考文献

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