S S 4改进型电力机车.docx

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SS4改进型电力机车

SS4改进型电力机车（以下简称SS4机车）和SS6机

车等国产电力机车在预备控制环节上普遍采用了低级

位延时控制（或称快速启动控制）。

其功能主要是调速

手轮低级位时免开通风机，高级位时必须开通风机：

低级位向高级位过渡时延时一定时间后风速保护再投

人控制，保证机车在启动或过分相区后通风机启动过

程中快速启动机车，并向机车连续平稳给流。

1SS4机车快速启动相关电路分析

以SS4机车为例（参见图1），预备继电器电路沟通

的支路有2条，这2条支路主要负责机车的通风保护。

当调速手轮在低级位（1．5级以下）牵引运行时，导

线417无电。

525KT常闭联锁闭合，导线429经525KT常

闭、567KA常开和560KA常闭，使导线432有电，再经4QF

使预备继电器556KA得电动作。

556KA常开联锁向电子

柜输人机车预备完成信号，实现机车不启动通风机而

动车。

当劈相机启动完成以后，导线577有电。

调速手轮

转到高级位（1．5级以上）牵引运行时，司机控制器627AC

沟通导线577～417，使导线417有电，525KT得电并开始

延时，25S以后，其常闭联锁打开，预备继电器556KA的

动作电路通过通风机风速延时保护时间继电器530RT支

路沟通，实现预备完成和风速保护，保证机车在高级位

启动通风机。

导线417有电，同时使牵引通风机自动启

动，在25S内启动完毕，使机车电流连续，防止机车冲

动“窜车”

525KT得电延时动作还具有快速启动功能。

在机车

启动时或过分相区后，通风机启动使机车高级位有电

流，实现机车快速启动功能。

2存在的缺陷

快速启动保护用时间继电器525KT的电源和通风

机白启动控制用电源均取自于导线417。

导线417有电，

525KT才能够得电动作，起到保护作用；风机也才能够

自启动，机车才可能工作正常。

若导线417因故无电，则525KT不能够得电动作，其

常闭联锁闭合，错误沟通预备电路，并且短接530KT风

速保护支路，使电子柜错误接收到预备完成信号，触发

整流器。

此时，525KT起不到保护作用，通风机也不能够

自启动。

但因预备电路错误沟通，机车在没有通风情况

下牵引运行持续有电流（可能是满负荷运行），造成机

车平波电抗器、牵引变压器、整流器及牵引电动机等大

部件过热烧损。

至少有2种情况可以造成导线417无电：

其一，司机

控制器联锁接触不良，直接导致导线4l7无电；其二，劈

相机自动开关215QA跳开，劈相机启动无法完成，

533KT一直得电，导线577无电，导致导线417无电。

这

种情况下，劈相机和辅助机组均不启动，而机车可以在

持续满负荷电流下运行（见图1）。

虽然预备电路中设计了劈相机中间继电器567KA

的联锁，但因567KA仅仅表示劈相机启动开始，不代表

劈相机启动完成，因此，只要劈相机扳钮404SKI~合，就

存在上述情况。

SS6机车的控制原理与SS4大致相同，只不过代号

和线号发生了变化，与导线417对应的是导线321，与导

线577对应的是导线440，与525KT对应的是1KT，与

556KAX~应的是2KA。

2004年12月6日，洛阳机务段SS6025机车就因为劈

相机自动开关跳断而造成2个平波电抗器过热烧损，构

成机破。

SS40344号以前的机车（称小号车，0344号以后的机

车称大号车）采用辅机保护装置。

电路分析和实际试验

证明，采用辅机保护装置的SS4机车也具有上述同样缺

陷，其中劈相机辅机保护动作（相当于大号车的劈相机

自动开关跳断）时，若接触器跳开，不会引起二次保护

动作，结果与上述完全相同；若接触器跳不开，会引起

二次保护动作，使主断路器跳开，隐患相对较小n

采用LCU逻辑控制单元的机车，由于控制逻辑同

理，经实际检验，也存在上述缺陷。

3改进措施

根据机车现状，在电路中增加一个中间继电器

543KA（定义为低级位中间继电器）。

它在低级位时得电

动作，高级位时释放。

将525KT线圈的控制电源改为导

线415，与线路接触器同步。

543KA的常闭联锁控制

525KT的动作n电路原理见图2

ss4机车由于两节车导线416没有内重联，改造后

后节车存1．5级内通风机没有启动的情况下运行25S后

预备保护没有电流。

为使两节车同步，需要增加一根

416内重联线。

3．1改进后的电路分析

以SS4机车为例，当调速手轮在低级位（1．5级以下，-

机车通风机可以不启动）牵引运行时，~416、415有

电，低级位中间继电器543KA得电动作，其常闭联锁断

开，525KT；G,％0g，实现低级位不启动通风机而动车的

功能。

当调速手轮转到牵引1．5级以上时，导线416失电，

使低级中间继电器543KA失电释放，其常闭联锁沟通

525KT线圈电路，延时25s以后，525KT动作，实现保护

功能（见图1和上面分析）。

SS4机车由于两节车导线416没有内重联，改造后

后节车在1．5级内通风机没有启动的情况下运行25s后

预备保护没有电流。

为使两节车同步，需要增加一根

416内重联线。

3．1改进后的电路分析

以SS4机车为例，当调速手轮在低级位（1．5级以下，

机车通风机可以不启动）牵引运行时，导线416、415有

电，低级位中间继电器543KA得电动作，其常闭联锁断

开，525KT不得电，实现低级位不启动通风机而动车的

功能。

当调速手轮转到牵引1．5级以上时，导线416失电，

使低级位中间继电器543KA失电释放，其常闭联锁沟通

525KT线圈电路，延时25s以后，525KT动作，实现保护

功能（见图1和上面分析）

3．2改进电路在故障情况下的运行

改进后电路因与通风机自启动控制电路不是同一

个电源，避免了上述缺陷。

对改进电路在故障情况下的

运行分析如下：

若故障使导线577失电，使导线4l6、417无电，调速

手轮离开零位525KT得电，25s后保护动作，机车无电流。

若故障使导线416失电，则低级位运行525KT得电，

25s后动作，预备风速保护53OKT支路投人控制。

此时

必须启动通风机运行，否则机车无电流。

若故障使导线416得电，则525KT不能得电，预备风

速保护失效。

但因导线417可以正常得电，机车通风机

口]以正常自启动通风，危害小

若故障使导线415失电，则由于导线415还控制线路

接触器的闭合（此时，线路接触器不会闭合），无危害。

若故障使~415得电，则此时调速手轮必然是零

位，电子柜还有零位保护，并且25s后风速保护投人，无

危害。

3.3装有LGU的机车改进措施

采用LCU的机车由于采用逻辑控制装置取代了继

电器，改进相对简单。

在硬件条件不变的情况下，通过

程序软件的改变可以实现控制功能的完善。

由于管理权

限限制，改进需要主机厂和LCU制造厂家共同来完成。

4．1低压试验

（1）正常试验同原试验办法。

在调速手轮牵引进级

试验中，1．5级以下确认低级位中间继电器543KA动作；

调速手轮牵引置1．5级以上确认543KA释放，525KT得电

延时25S动作，556KA释放预备灯亮，自启动风机中间

继电器549KA动作n

（2）首次改造后模拟故障试验。

人为断开劈相机自

动开关215QA，调速手轮牵引置1．5级以上，确认543KA

不动作，525KT得电延时25s动作，556KA释放预备灯

亮，自启动风机549KA不动作（若改造前进行此项试

验，则525KT不得电保护，556KA释放，预备灯不亮）。

4．2高压试验

（1）正常试验同原试验办法。

在调速手轮牵引进级

试验中1．5级以下预备灯不亮，543KA动作，机车有电

流；调速手轮牵引置1．5级以上风机自启动，543KA释

放，525KT得电延时25s动作，机车连续有电流。

（2）首次改造后模拟故障试验。

人为断开劈相机自

动开关215QA，闭合劈相机按键开关，劈相机不启动，

“劈相机"灯亮。

调速手轮牵置1．5级以上，543KA不动

作，通风机不会自启动，机车有电流；525KT得电延时

25s动作，556KA释放预备灯亮，机车无电流（若改造前

进行此项试验，则525KT不得电保护，556KA不释放，预

备灯不亮，机车持续有电流）。

4．3实际改造

每台SS4机车改造需要2个中间继电器，少量短接

线（大约20m，416号内重联线用机车备用线）。

具体方法

是：

从1号端子柜到l端辅助柜上增加一根导线416号，

在1端辅助柜上适当位置安装低级位中间继电器

543KA，并对525KT进行接线改造。

每台SS6机车改造需要一个中间继电器，少量短接

线（大约10m）。

具体方法是：

从1端司机室中央端子柜

到1端辅助柜上增加一根导线357号，在l端辅助柜上适

当位置安装低级位中间继电器543KA，并对IKT进行接

线改造。

2005年2月21日在SS4359号机车上进行了安装试

验；2005年3月14日，在SS6023号机车上进行了安装试

验u安装后按照前面介绍的试验办法进行了全面试验

（包括模拟劈相机自动开关跳断和司机控制器联锁接触

不良故障），完全达到预期要求，取得了圆满成功。

运用

至今，效果良好。

5结语

部分国产电力机车采用低级位免开通风机的控制

方式，由于其保护方式的缺陷，在劈相机三相自动开关

跳断或司机控制器联锁接触不良的情况下，机车预备

电路被错误沟通，机车风速保护失去作用，机车可以在

没有通风的情况下持续长时高级位运行，构成大部件

烧损隐患。

通过改进设计完善了机车控制逻辑，有效避

免了这种隐患。

参考文献：

[1]张有松，朱龙驹．韶山4型电力机车[M]．北京：

中国铁通

出版社．1998

0引言

为防止电力机车受电弓通过中性区时拖带电弧烧损

绝缘件和接触网导线，或造成其他供电事故，电力机车通

过分相绝缘时．应将调速手柄回“O"位，断开主断路器和

辅机．滑行通过分相绝缘后．才可合闸并重新起动辅机恢

复正常运行。

因此，电力机车牵引的列车在每通过一次分

相绝缘后就必须重新起动一次劈相机，若其中某一次劈

相机不能正常起动．则无法完成机车调速操纵前的预备

环节。

这样不仅造成机车速度迅速下降，而且劈相机起动

故障因涉及面太广，主往使乘务员对该故障的处理无从下

手．导致机车被迫停车，请求救援。

在机车劈相机不能正

常起动的情况下，为了使机车乘务员能迅速判断机车故

障点并维持运行．本文结合西昌机务段多年来的跟踪添

乘处理方法及机破临修的经验教训，对SS3型机车劈相

机不能正常起动原因进行分析，并提出应急处理方法。

l劈相机起动故障现象

机车劈相机正常起动现象为：

闭合劈相机按键开关，

劈相机lPx，2Px应正常起动，运转正常。

起动过程中，辅

助电压表波动两次，信号灯相继显示“劈相机1”、“劈相

机2”后熄灭。

根据现场经验，SS3型机车劈相机不能正常起动故障

大致可分为：

不起动、不能切除起动电阻以及单机起动

（起动电阻因各种因素未真正接入）等3类情况。

从检查

试验来看，又可分为两种情况：

低压试验正常，高压时不

正常以及低压试验电器动作就不正常。

乘务员可根据在

闭合劈相机1

（2）ZKZ5按键开关后跳闸否、信号灯的显

示情况、有无起动声音、起动声音沉闷否、辅电压表下降

后回升否等有关故障现象，结合电器动作情况进行准确

判断后再进行处理。

2故障应急处理

劈相机不能正常起动故障判断处理较困难，因此如

何判断劈相机起动故障所在，并进行应急处理，确保机车

维持运行，十分必要。

根据西昌机务段多年来的处理经

验，认为关键在于判断在何种情况下劈相机不能正常起

动，然后再采取相应的措施。

在处理劈相机起动故障时，

会出现以下几种情况：

1）闭合劈相机按键开关，主断路器跳闸，但信号屏上

却无任何信号指示。

这说明辅机保护电子插件（俗称辅

保）的二次保护板（“4断”）误动作造成跳闸。

应急时可将

“4断”辅保板电源开关打向“故障”位，切除二次保护，维

持运行，有时间时再更换备用辅保板。

2）闭合劈相机按键开关，主断路器跳闸，信号屏上

“零压”信号指示灯亮或闪亮，说明零压保护动作跳闸。

应

断开劈相机按键开关重新合闸，合闸后听到主变压器的

交流振荡声后，可将I端低压柜上的零压保护故障开关

LYK置“故障”位，再起动劈相机，切除零压保护，维持运

行。

运行中一发现接触网电失压（可通过查看辅压表

的显示进行确认），应立即断开所有辅机按键开关。

3）闭合劈相机按键开关，万物起动声音，“劈相机1”、

“劈相机2”信号灯均不亮，说明电器动作不正常，劈相机

未通电。

应首先断开劈相机按键开关闭合，看起动否，

若起动则维持运行；若任不启动，则应确认I端低压柜内

劈相机时间继电器1PXSJ、劈相机起动电阻接触器QRC

吸合否（注意：

6C系列三相电磁接触器吸合与否，可通过

其红色动作指示件来判断，冒出（升上）为吸合，缩进（掉

下）为释放）。

若1PXSJ，QRC吸合，可将故障开关1PXK

置“故障”位，切除1PX，起动2PX维持运行；若1PXSJ，

QRC未吸合，说明导线431无电，可人为断合几次自动开

关5ZK，并将LYK置“故障”位后再起动劈相机，切除零

压保护，维持运行，有时间时再进一步处理；若1PXSJ，

9RC不吸合，但劈相机中间继电器PXZJ已吸合，说明

PXZJ吸合过早，原因可能是1DYJ故障，可在起动时人为

闭合1PXSJ，待1PX起动3s后松手，维持运行。

4）闭合劈相机按键开关，“劈相机1”信号灯亮，1PX

无起动声音或起动后停机，说明辅保1GJZ动作或1PXC

自锁不良。

应急时可将故障开关1PXK置“故障”位，切除

1PX．起动2PX维持运行，有时间时再进一步处理。

5）闭合劈相机按键开关，“劈相机1”信号灯亮后不

灭，1PX起动声音沉闷，劈相机不能切除起动电阻，原因

口]能是1DYJ故障、取样电阻1BLR开焊虚接、

1PXD3，1PXD4—1PXK一1DYJ回路接线松脱或接点接触不

良。

应立即断开劈相机按键开关（必要时断开主断路器），

断电后经检查无异状后再闭合劈相机按键开关，起动时

待1PX起动3s后人为闭合I端低压柜内劈相机中间继

电器PXZJ，若正常，维持运行，有时间时再进一步处理。

6）闭合劈相机按键开关，1PX起动正常，2PX不能正

常起动。

分两种情况处理：

一是无起动声音，“劈相机2”信号灯也不亮。

应首先

将II端低压柜上的故障开关2PXK置“故障”位，切除

2PX，再闭合“强泵风”按键开关，看压缩机起动否，若起

动，维持运行，有时间时再进一步处理；若压缩机也不起

动，说明导线431—439回路有断路点，原因可能是1PXC，

PXZJ，1PXSJ等3个联锁中某一个接点接触不良或接线

松脱。

此时恢复2PXK置“运行”位，再将故障开关1PXK

置“故障”位，切除1PX，通过1PXK联锁短接导线431—

469，并将1DYJ转接到2PX上，在QRC吸合后，接通导

线469~439，使2PXC线圈得电吸合并自锁，这样使2PX

利用起动电阻分相起动，维持运行，有时间时再进一步处

理。

二是“劈相机2”信号灯亮，2PX无起动声音或起动后

停机，说明辅保2GJZ动作。

应急时可将故障开关2PXK

置“故障”位，切除2PX，维持运行，有时间时再更换备用

辅保板。

7）闭合劈相机按键开关，“劈相机1”、“劈相机2”信号

灯亮后不灭，两台劈相机起动声音都沉闷，说明切除起动

电阻过早而导致了1PX，2PX均单相起动，原因可能是取

样电阻2BLR开焊虚接。

应立即断开主断路器，断电后经

彻底检查无异状后，可合闸并起动劈相机，起动时人为闭

合1PXSJ，待1PX起动3s后松手，若正常，维持运行。

8）闭合劈相机按键开关，劈相机1PX，2PX正常起动，

运转正常，但其他辅机均不起动，说明导线440无电，原

因多为439—2PXSJ一440回路联锁接点接触不良或接线

松脱。

应急时可在断开劈相机按键开关后，人为短接导线

439—440，再顺序起动劈相机和其他辅机，维持运行，有

时间时再进一步处理。

9）机车以较高速度运行时，每通过道岔和线路不平．

顺处总出现所有辅机停机，重新起动又恢复正常，此故障

多为1PXC自锁不良造成的。

应急时可将1PXK置“故障”

位，切除1PX，再顺序起动2Px和其他辅机，维持运行，有

时间时再进一步处理。

3结束语

SS3型机车在运行途中劈相机不能正常起动确实是

一种比较难以判断的机车故障。

以上是多年来跟踪添乘

处理这种故障的办法以及机破临修的经验总结，经过近

3年来的现场检验，多次在最短时间内防止了机车机破，

取得了显著效果。

不过处理这类机车故障，一定要注意当

时的故障现象，具体问题具体处理。

1概述

神朔铁路上，SS4改型机车劈相机起动电阻烧损是

常见故障之一。

机车运行中发生起动电阻烧损故障后，

应急处理方法是将第一牵引风机代替劈相机运行；但

是由于此时牵引风机是带负载起动，此时若接触网电

压较低，第一牵引风机将不能代替劈相机起动，只能甩

单节维持运行；而切除了一半机车牵引力，遇牵引困难

区段将会造成列车坡停。

2原因分析

劈相机起动时必须在第二电动相与发电相绕组间

接人起动电阻，当劈相机起动完成后将起动电阻断开。

劈相机起动电阻为TZQ2A型1Crl3A14合金电阻带，

额定电压380V，额定电流200A，额定电阻值标称值

为O．79Ω（20。

C），电阻带允许最高工作温度640℃，自

冷却方式。

劈相机起动时流过电阻的电流很大，如果劈

相机起动完成后，起动电阻较晚断开或不能断开，将会

造成起动电阻温度急剧上升而导致烧损。

劈相机起动

电阻较晚断开或不能断开的原因有以下三个方面。

2.1劈相机起动控制电路故障

劈相机起动控制电路中的中间继电器、接触器

213KM、劈相机起动继电器283AK、时间继电器533KT

发生故障都会造成起动电阻甩不开。

在机车运用现场，

起动电阻甩不开绝大多数原因为533KT触点不艮。

533KT为JT3系列直流电磁继电器，其触头容量小，触

头无密封装置，粉尘易附着触头，无灭弧装置。

现场检

查发现533KT触头常常覆盖有导电性能差的黑色表

面氧化膜，并有电化学腐蚀现象，造成触头接触电阻过

大，电路不能接通，283AK无工作电源，从而导致劈相

机起动完成后起动电阻不能甩开，造成起动电阻烧损。

2.2起动电阻值偏离标称值

图l为SS4型机车X一280M一4型劈相机起动时的

试验曲线，图2为变压器辅助绕组次边300V时起动

电阻的起动时间关系。

由图可知，网压高则起动时间

短，网压低则起动时间长；起动电阻值为O．79Ω时，劈

相机起动力矩最大，需要的起动时问最短。

神朔铁路接

触网电压最高29kV，最低l9kV，网压变化大。

当接触

网电压较高时，劈相机起动时间短，司机室主台显示屏

“劈相机”亮一二秒即灭，即劈相机起动过程完成。

如果

起动电阻值偏离标称值，则起动时间延长，电阻流过的

电流时间也长，产生的热量来不及散发，在极短时间内

起动电阻迅速上升到熔点，造成电阻烧损。

起动电阻值

大于1.0Ω和小于O.3Ω时，劈相机不能正常起动。

子断条、内部有短路、轴承损坏、接线错误）时，劈相机

转速达不到额定转速的o．9倍，劈相机起动继电器的

两个输入信号（劈相机发电相电压UCN,B6-X6绕组电

压UAB）Uc／UAB<0．9，劈相机起动电阻将一直接人电

路，导致起动电阻甩不开。

3防止劈相机起动电阻烧损的措施

（1）起动劈相机时，密切注意司机室主台显示屏

“劈相机”灯的显示和劈相机起动情况，起动时间不能

过长。

劈相机起动时，如果“劈相机”灯亮后不灭，劈相

机剧烈抖动，电磁噪声大，应立即断开主断路器，重新

起动。

一般隋况下，连续起动次数不超过3次，如仍起

动不了，应查明原因待故障消除后再行起动。

（2）开尔文电桥法测量起动电阻263R值，偏离

0.79Ω正负10％范围禁止使用。

日常检查起动电阻带

不能有如下情况：

电阻带断、联结螺母松动、导电异物

嵌入电阻带、接头联结板接触不良有锈蚀。

如检查发现

赳动电阻有上述现象应及时处理。

（3）经常清洗、更换车体侧墙百叶窗过滤器，使通

风机吸人的空气洁净。

保持各电器无灰尘，特别是保持

子断条、内部有短路、轴承损坏、接线错误）时，劈相机

转速达木到额定转速的o．9倍，劈相机起动继电器的

两个输入信号（劈相机发电相电压UcN，B6一x6绕组电

压UAB）UCN／UAB<0．9，劈相机起动电阻将一直接人电

路，导致起动电阻甩不开。

3防止劈相机起动电阻烧损的措施

（1）起动劈相机时，密切注意司机室主台显示屏

“劈相机"灯的显示和劈相机起动情况，起动时间不能

过长。

劈相机起动时，如果“劈相机”灯亮后不灭，劈相

机剧烈抖动，电磁噪声大，应立即断开主断路器，重新

起动。

一般情况下，连续起动次数不超过3次，如仍起

动不了，应查明原因待故障消除后再行起动。

（2）开尔文电桥法测量起动电阻263R值，偏离

0．79Ω正负10%范围禁止使用。

日常检查起动电阻带

不能有如下情况：

电阻带断、联结螺母松动、导电异物

嵌入电阻带、、接头联结板接触不良有锈蚀。

如检查发现

起动电阻有上述现象应及时处理。

（3）经常清洗、更换车体侧墙百叶窗过滤器，使通

风机吸入的空气洁净。

保持各电器无灰尘，特别是保持

533KT等时间继电器触头的清洁，常用酒精擦拭触头。

（4）时间继电器533KT联锁改造。

原车设计采用的

是型号为JT3—12／5的533KT，其常开联锁531—281只

有一对触头。

为提高触头接触的可靠性，其型号选用

JT3—21／5，并将533KT常开联锁相临的另一对触头并

联接人电路，这样533KT常开联锁531—281有了两对

触头，大大提高了其联锁接触的可靠性。

4快速投入备用起动电阻的改造

当劈相机起动电阻烧损后，如果接触网电压过低，

第一牵引风机不能代替劈相机起动，而乘务员又不能

快速将备用起动电阻投入使用，则只有切除单节车维

持运行，这可能会造成列车堵塞区间，所以机车乘务员

快速将备用起动电阻投入使用是非常必要的。

劈相机

起动电阻有三个抽头，即机车共有两组劈相机起动点

阻，备用电阻的一端接231导线，另一端悬空，当起动

电阻烧损后，将导线换接到另一抽头，但是运行中出现

起动电阻烧损需使用备用电阻时，必