终端箱端子排脏污导致牵引变压器二次侧接地故障的分析研究

终端箱端子排脏污导致牵引变压器二次侧接地故障的分析研究

张军泰

中车唐山机车车辆有限公司

摘要： CRH380B型动车组运用过程中报出25EF（牵引变压器二次侧接地故障）故障。通过对故障排查发现，故障车MUB端子排表面存在明显污渍（灰尘和湿气）,造成绝缘降低。经分析终端箱底板排水孔和靠近转向架端板处车体排水孔与大气连通，存在外部返喷污垢的现象，同时潮湿空气进入终端箱，在潮湿空气和灰尘的影响下长期积累造成端子排阻值下降，绝缘不良，导致车组报出25EF故障。通过优化终端箱底部排水结构，封堵车体排水孔，从根本上解决终端箱端子排被污染导致绝缘降低问题。

关键词：变压器25EF接地检测

我国的高速铁路发展迅猛,已经建成了世界上规模最大、运营速度最快的高速铁路干线网。CRH系列动车组列车是我国高速铁路干线网上主要的运载车辆,以其运行速度快、运行平稳、安全可靠、到发时间准等优势深得旅客喜爱，成为外出旅行的首选交通方式。

CRH动车组列车采用交流传动系统,主要部件包括受电弓、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机和齿轮传动等。

牵引变压器是动车组牵引系统的重要组成部分,用以把接触网中的25 kV高压电变换为供给牵引变流器及其他电气设备工作所需要的电压。牵引变压器在结构、工作环境、运行方式等方面均与地面变压器有所不同,且时有过压、过流、超载等恶劣的运行工况,使得牵引变压器出现诸多故障甚至击穿烧损。其中变压器二次侧接地故障（故障代码：25EF）是变压器比较典型的一种故障，本文结合实例对变压器二次侧接地故障的产生机理进行分析，剖析其产生的原因，制定后续预防措施，降低动车组运行故障率。

一、25EF故障原理

正常情况下，CRH3C、CRH380B平台动车组牵引变流器中间直流电压应为2700～3600V，接地检测电压应为中间电压的1/4；接地检测具体方式为：U31和U32检测中间电压，接地电压通过电阻102kΩ和34kΩ构成的分压电路-U33检测，理论值为34/(34+102)=25%（接地检测电压与中间电压的百分比），逻辑设定范围为5%～32.5%，当接地检测保护值超出该接地检测保护值设定范围，就会诊断为接地故障。如图1所示：

图1 牵引系统主电路图

具体判断逻辑为：接地检测开始后,当TCU检测到接地检测值超出比值范围（5%-32.5%）持续500ms时，触发接地检测诊断逻辑。首先断开K11(对ACU输入)接触器，如接地值恢复正常（5%～32.5%）则报出外部接地25EC。

如接地值仍不正常则对PWMI(对牵引电机输入)封锁，如接地值恢复正常则报出PWMI电机接地25ED。

如接地值仍不正常，则锁定为变压器二次侧/4QC/中间直流环节接地故障，此时通过具体接地值判断接地位置，若接地比值在小于5%或大于70%区间判断为4QC或直流环节接地25EE；若接地比值在32.5%～70%区间判断为牵引变压器二次侧接地，封锁牵引变流器报出25EF，同时锁闭主变压器

并报出631F。

当TCU报出25EF（变压器二次侧接地故障）后，CCU执行主断路器断开、隔离开关断开、主变压器锁闭保护，确保高压有效隔离。

二、25EF故障应急处置

①确认故障：确认故障，断主断、降弓。②切除故障单元：在HMI屏上切除故障单元受电弓、主断路器、隔离开关，升弓维持运行至前方站停车。③前方站下车检查：申请下车，检查主变压器裙板及相邻车厢终端箱是否存在烟雾和异味，主变压器底板外表面是否存在油膜或油滴。检查正常，维持运行。检查存在异常时，请求救援。④重点监控：在故障车厢进行重点监控。

三、实例分析

2023年05月22日，西安局集团公司CRH380B-3710动车组担当G860次（平潭-西安北）交路，运行中01车报牵引变压器二次侧接地故障（代码25EF）。

（1）故障现场检查

拆卸检查CRH380B-3710动车组02车牵引变压器二次侧插头内部状态良好。

通过对故障点进行分析，对相关位置排查，发现03车1位端右终端

箱内MUB接线端子排绝缘不良.

更换03车1位右MUB接线端子排后车组高压供电，检查故障消除，01车牵引变流器接地电压值恢复正常，接地电压值为24.1%（正常为5%-32.5%），牵引测试正常。

（2）故障检测及分析

03车一位端右侧终端箱内MUB接线端子排的1点和2点分别连接TCU1和TCU2的负线，测量1-2点之间的绝缘阻值低，且故障时刻两个TCU的负线存在压差，通过绝缘电阻产生分压，01车TCU1负线电压增大，最终导致01车TCU检测中间电压接地值为32.9%超出正常范围（5%～32.5%），报出25EF故障。如图2所示：

图2 高压系统框图

对CRH380B-3710动车组25EF故障端子排进行检查，故障端子排表面存在明显污渍（灰尘和湿气）。

对故障端子排绝缘阻值进行复测，绝缘板不同位置阻值为7.59-550MΩ，说明绝缘板间阻值降低。测量1-3接线柱之间绝缘阻值为4.32M

Ω，较故障当天测得的绝缘阻值375KΩ有所上升。

为验证灰尘和水汽对端子排绝缘影响，选取更换下车的故障端子排同车的3车2位右端子排，进行原始状态阻值测量、表面喷雾状水模拟故障状态下阻值测量，清洁可视表面后阻值测量以及拆解并清洁所有表面污渍和水渍后阻值测量，将湿无纺布垫于端子排底座下部模拟车体金属导体与地相连测量对地阻值等工况，按照两两针脚之间、针脚对湿无纺布之间、针脚对地之间的顺序进行阻值测量。

原始状态下测量阻值均在14MΩ以上，在表面均匀喷洒雾状水，阻值迅速降到1MΩ以下；表面擦干以后阻值均大于1MΩ，通过拆解、清理端子排缝隙及表面脏污和水渍后，阻值恢复。

测量结果表明，端子排表面及缝隙存在的脏污和水汽可直接影响接线柱间及接线柱对地的阻值。

通过现车及图纸排查，车体设置的排水孔，终端箱底板上的排水堵（排水堵侧面开缝）与大气相通，灰尘和潮湿空气可进入终端箱。

（4）故障结论

通过现场检查与数据分析情况，判断终端箱底板排水孔和靠近转向架端板处车体排水孔与大气连通，存在外部返喷污垢的现象，同时潮湿空气进入终端箱。在潮湿空气和灰尘的影响下长期积累造成端子排96-X581.09（供应商：魏德米勒）阻值下降，绝缘不良，导致车组报出25EF故障。

四、整改措施

针对终端箱端子排被污染导致绝缘降低问题，通过以下措施进行解决：

（1）终端箱底板排水堵更换为橡胶管排水套堵

将终端箱底板上排水堵拆除，原位置改装橡胶管排水套堵，同时设外罩防橡胶套堵受击打。采用4个M8非金属嵌件防松螺母安装，扭矩15N·m。套堵是鸭嘴橡胶管，可防止外界异物进入终端箱，同时能排出终端箱内积水。橡胶管排水结构在CRH380B动车组02/03/04/06/07车蹲式便器下方终端箱底板已经应用。

（2）车体加改方案

车体直通外界的ф10排水孔处于终端箱底板和斜隔墙交界处，车内开孔处于型材立筋处。鉴于现场施工条件以及结构限制，考虑采用密封胶（西卡265）封堵的方案。

由于车体直通外界的排水孔封堵，需在终端箱内型材立筋新开排水孔，将冷凝水排到终端箱底板上，经终端箱底板的排水堵排出。

五、结语

通过本文深入分析及上述处理办法，可有效解决因终端箱端子排被污染导致绝缘降低报25EF的故障问题。动车组在线路上运行同时也伴随着很多不可预见性的故障及问题，相信随着我们对动车组源头质量问题的不断整治，我们的高速动车组安全性、稳定性和舒适性会更高；会变得更人性化、谱系化和智能化。

参考文献：

1. 张曙光. CRH3型动车组[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2008.

2．任建华, 李兴钊. 电力机车牵引变压器故障解析[J]. 铁 道机车车辆, 2012, 32(1): 73-76.

    3.彭俊彬.动车组牵引与制动.中国铁道出版社，2009

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