浅谈电力机车电气制动基本原理与SS4型机车牵制故障的分析

浅谈SS4改型电力机车实际运用中常见故障以及处理方法的探讨研究
目录
前言
第一章 SS4改电力机车主断路器控制电路浅析以及应急故障分析
1.1主断路器控制分析
1.2主断路器的故障分析判断及处理方案
第二章 SS4改电力机车主断路器控制电路浅析以及
应急故障分析
2.1劈相机的控制分析
2.2劈相机电路故障分析及处理
2.3劈相机机械故障分析及处理
第三章 SS4改电力机车主变压器故障分析及处理预防措施
3.1变压器基本结构：
3.2运行中的常见故障类型
3.3渗漏油的部位
3.4 渗漏油故障的原因
3.5渗漏油现象的处理
第四章 SS4改电力机车主变压器故障分析及处理预防措施
4.1故障现象
4.2原因分析
4.3 预防措施与改进措施
结语
摘要
浅谈SS4改型电力机车实际运用中常见故障以及处理方法的探讨研究
SS4改进型电力机车是在SS4型电力机车的基础上研制的一种机车，由于它的性能好，经济效益高而深受广大运输部门的欢迎，而主断路器、主变压器、劈相机、机车的牵引制动转换鼓都是SS4G电力机车重要部件，当出现故障时都
不可避免的影响机车运行稳定甚至行车安全。

本文简述了SS4改型电力机车部分电路电气原理，从电路控制方面研究主断控制电路、劈相机控制电路、机车牵引制动转换故障的工作原理，分析机车乘务员在运用过程中常见的各种故障,指出运用过程中可行的应急处理办法以及后续处理方法。

关键词：SS4改电力机车主断主变压器劈相机牵制转换
前言
SS4改进型电力机车在职场运行中产生的噪音低，没有强大的噪音动力源，与燃机车相比较没有废气排放，没有有害烟气排放物，工作职场没有煤、柴油等污染物，对周围环境不会产生太大的影响，具有一定的环保作用。

SS4改进型电力机车在能源消耗和能源再利用上也大大优于燃机车，总效率一般都在 82%～85%之间。

电力机车的最大牵引力是628kN，最高时速为100KM/h，它并具有起动平稳、速度快、运送货物量大等优点。

为铁路运输部门提高经济效益和加大市场竞争力度奠定了良好的基础。

SS4改型电力机车电路主要组成为主电路、辅助电路、控制电路，除此之外主变压器也是SS4改电力机车上的一个重要部件，用来把接触网上取得的25kV 高电压变换为供给牵引电动机及其他电机、电器工作所适合的电压，在实际运用中主变压器的故障率虽然不高，可是一旦出现故障就会造成很大损失。

机车主断路器连接在受电弓以及主变压器原边绕组之间，安装在机车车顶中部，是电力机车电源的总开关以及总保护电器。

当主断闭合时，机车通过受电弓从接触网导线获取电源从而才能投入运行，当机车主电路或者辅助电路发生电气故障时还能通过控制电路使主断断开从而减少故障围，降低损失。

劈相机则是SS4改进型电力机车辅助系统的主要电机之一。

它的性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。

在机车运行中牵引、制动是基本工作状态。

当列车需要减速、停车或在长大下坡道上运行需要限制列车的速度时，都必须采取制动措施，控制机车的运行速度。

电阻制动则是制动措施的一种，在运行过程中司乘人员会频繁使用，所以机车牵制转换鼓的转换同样影响司乘人员对运行中控速的判断。

第一章 SS4改电力机车主断路器控制电路浅析以及应急故障分析
1.1主断路器控制分析
1、主断路器的合闸控制：
图1-1 主断路器控制
环节
主断路器合闸控制与受电弓控制为同一条供电支路。

当按下“主短合”按键开关401SK后，导线531经401SK、586QS、568KA、539KT、567KA使导线541有电。

若此时主短路器的风缸风压足够大（大于450kPa），也就是4KF动作，则主断路器的合闸线圈4QFN得电动作，主断路器的动作机构在压缩空气推力的作用下，合上主、辅触头，从而完成主断路器的合闸操作（见图1-1）。

其中586QS是主断路器的隔离开关。

568KA 是零位中间继电器，当全车所有司机控制器处于零位时，568KA得电动作，其常开点才闭合。

539KT是主断路器控制延时继电器，它受恢复中间继电器562KA常闭点的控制。

合闸操作前，导线531经562的常闭点，使539KT得电作，其常开点闭合；当合闸操作时，562KA 得电动作，使常闭点打开，539KT失电，延时1s后，其常开点打开，切除合闸线圈4QFN及主接地继电器97、98KER恢复线圈长时间通电烧毁。

567KA 是劈相机中间继电器，操作启动劈相机前567KT处于失电状态，其常闭点闭合，沟通主断路器的合闸回路，以避免过无电区后，由于不关闭“劈相机”按键，是劈相机处于单相闭合而堵转。

所以，要使主断路器能顺利闭合，必须具备如下条件：
①、全车所有司空器处于零位，即568KA得电动作；
②、主断路器本身处于正常开端状态；
③、劈相机按键处于断开位，即567KA处于失电状态；
④、主断路器风缸风压大于450kPa。

2 、主断路器的分闸控制：
①、人工分断：
主断路器的分闸控制单独由603QA自动开关提供电源，当按下“主断路器分”按键开关400SK时，导线556经400SK、4QF常开接点（此时已闭合），使导线542有电，主断路器分闸线圈4QFF得电动作，促使主断路器分断。

②、故障自动分断：
主断路器除具有人工分断功能外，还具有当机车某些部件或系统发生故障后，自动使主断路器分断功能。

具体的控制过程将在保护一节做详细说明。

1.2主断路器的故障分析判断及处理方案
1.主断路器不闭合
（1）LCU故障，转另一组。

（2）确认司控器手柄回“0”，“零位”灯亮；劈相机扳钮关闭，567KA释放；145塞门开放，储风缸压力500Kpa以上。

（3）对于空气主断，重新合主断仍不闭合则确认受电弓降下，钥匙断开后，人为闭合。

（4）过分相时，司控器手柄回“0”，关闭各辅机扳钮，降弓过分相。

2.主短路器断不开
（1）如两节车都断不开，则检查操纵节机车主断路器自动开关603QA及“主断”扳钮是否正常。

（2）降弓过分相，注意加强仪表观察及走廊巡视，发现异常立即降弓。

3.无显示跳闸
（1）除零压，将236QS置故障位。

（2）转电子柜A/B组。

（3）断开603QA不在跳闸时，降弓过跨。

（4）将保护切除。

（5）主断本身故障时，关145塞门、开168塞门。

人为合主断，关各辅机扳钮，降弓过跨。

注意事项：（1）、人为合主断前必须确认567KA未吸合，过分相时先关各辅机扳钮，再降弓过跨。

（2）、人为合主断后，由于各保护动作时主断
不跳闸，司机应密切注意故障显示屏及各仪表的显示，副司机加强机械
间巡视。

（3）、自起PX机时司机注意看故障显示屏PX机灯显示，副司
机确认PX机起动正常。

4.过流灯亮，跳主断
（1）过流灯亮伴随牵引电机灯亮时，倒B组或切除相应架的牵引电机，拔相应主整流柜的75#或76#插头。

（2）零或电压上升至500V跳闸，原边过流灯亮拔75#或76#插头。

（3）跳原边过流灯亮，确认无异状，二次合闸还跳，切车节维持运行
5.“压力过高”灯亮，“主断”跳
（1）如101KC动作，确认无烧损现象和焦糊气味，重新合闸一次，仍跳，检查101KC无异状，切除该节车。

（2）如一合闸即跳，显示“原边过流”，101KC未运作，则切除该节车。

如牵引力不足，则切除故障整流柜，保持3/4的牵引力。

（3）如手轮离“0”即跳，显示“原边过流”，则拔下整流柜75、77或76、78插头，注意包好插头，避免短路（判断不清哪一架有问题，可试拔，
牵引车足够时，切除该节车）。

第二章 SS4改电力机车主断路器控制电路浅析以及应急故障分析2.1劈相机的控制分析
所有辅机的控制电源由605QA自动开关提供，劈相机的控制是完成其它辅机控制的先决条件。

SS4改型机车的劈相机控制有手动起动和自动起动两种方式，它是通过方式选择开关591QS进行选择的。

当591QS打在“0”位时，即为手动位，当591QS打在“1”位时，即为自动位。

（如图2-1）
（1）、手动控制：
按下“劈相机”按键开关404SK ，导线560经404SK 与591QS ，使导线564有电，劈相机中间继电器567KA 得电动作，其常开点闭合。

导线560经567KA 的常开点，使导线561有电。

它分成几条支路：第一条支路，导线561经劈相机起动中间继电器566KA 的常闭点，使分相接触器213KM 和劈相机起动延时继电器533KT 得电动作，为劈相机的接触器201KM 闭合作好了准备；第二条支路，导线561经213KM 的辅助接点，使导线572有电，经劈相机故障隔离开关242QS 以及劈相机辅助保护接点215EF ，使201KM 得电动作，劈相机的主回路构通，
开始起动，若起动正常，则劈相机的起动继电器283AK 动作，其常开点闭合；
第三条支路，导线561经283AK ，使导线568有电，劈相机起动中间继电器566KA 得电动作，其常闭点打开，切断213KM 和533KT 的供电回路，甩掉劈相机起动电阻，使劈相机进入正常工作状态，同时，566KA 的常开点闭合；第四条支路,导线561经215EF 和566KA 的常开点，使566KA 继续得电自锁；第五条支路，导线561经533KT 的常闭点，使导线577有电，为其它辅机正常工作作好准备。

至此，劈相机的控制顺利完成。

这是单节车的情况，当两节车重联时，通过重联线N564使另一节车的567KA 得电动作。

起动另一节的劈相机过程与单节相同。

（2）、自动控制： 所谓自动控制是指司机操作主断路器合闸后，劈相机自动起动，无需人为操作劈相机以及其它辅机的按键开关。

这一功能主要用于机车过分相区时，减少司机的操作步骤。

当主断路器闭合后，其辅助联锁的常闭点打开，导线565失电，劈相机自动延时继电器528KT 失电，延时1S 后其常闭点闭合 ，导线562经591QS 和528KT 的常闭点，劈相机开始其动。

以后的过程与手动控制完全一样，不再重述。

（3）、劈相机故障时的控制：
若劈相机故障，则将242QS 打到“2”位，也就是用通风机1代替劈相机，此时，通风机1通过分相电容起动后代替劈相机的功能，使其它辅机依旧能正常工作。

具体控制过程如下：
①、将242QS 打到“2”位。

图2-1 劈相机电路控制
环节
②、将296QS打到电容位随后的操作过程与起动劈相机相似。

即首先按下404SK、567KA得电动作。

导线560经567KA，使导线561有电。

第一路，导线561经566KA，使213 KM和533KT得电，起动电容接入；第二路，导线561经213KM、242QS，使导线695有电，经通风机1的辅机保护接点219EF，使通风机1的接触器205KM得电动作并自锁，通风机1开始起动，当其发电机电压打到283AK的整定值时，283AK动作；第三路，导线561经283AK使566KA得电动作，并通过其本身的常开点自锁；地思路，导线561经566KA的常闭点切除213KM和533KT的供电回路，甩掉通风机1的起动电容，使通风机1进入正常工作状态；第五路，导线561经533KT，使导线577有电，为其它辅机的正常工作作好了准备。

以上介绍的使198号以前的SS--4改型机车的劈相机控制电路，自199号机车开始，增加了一个时间继电器527KT。

其作用是，当劈相机起动时，283AK动作，566KA常闭打开，用527KT的常开点短接566KA的一组常闭接点561与571，让533KT和213KM继续得电，延时1s后，527KT的长必点打开，533KT和213KM 都失电。

分相起动电阻或分相起动电容退出辅助回路。

这样，分相起动电阻或分相起动电容比原有电路多了1s工作时间，进一步改善了劈相机的起动性能。

（4）、“低压试验”控制及库辅助电路三相电源试验：
机车“低压试验”时，将242QS打在“0”位（即“试验”位），并闭合按键404SK，则567KA、566KA得电闭合，533KT失电打开，其常闭联锁接点闭合，577有电，即可进行其它辅机接触器操作试验。

但此时劈相机接触器201KM被切断，由此，又可将辅助电路库用插座
接上三相380V电压，直接起动压缩机和各通风机，而无须起动劈相机。

2.2劈相机电路故障分析及处理
1、接触器故障分析及处理
劈相机通电后，劈相机转子不转，而且无任何反映，初步判断为劈相机接触器没有动作，这时应该拆下劈相机接触器201KM，检查其触点在通电情况下是否全部闭合良好，如果无任何反应，证明接触器已损坏，应立即更换新的接触器。

在机车整备中还有一种情况是按下劈相机按键开关（404SK）后，劈相机起动信号显示不灭，到机车辅助室就会听到劈相机发出嗡嗡声，观察劈相机转轴不转或转动很慢，用手触摸感觉发热严重，这时应初步判断劈相机“走单相”，应该立刻检查劈相机接触器（201KM）和起动电阻接触器（213KM），看看是否还在动作，如果有不动作的状况，应该立刻更换接触器，从而保证劈相机能够正运转。

如果接
触器没有问题，表明电机部有故障，用万用表测量该电机三相电阻可查出哪项开路，应立即对电机进行检修。

如果在机车运行中劈相机接触器出现故障不能及时处理，后果是很严重的，甚至会造成重大事故。

比如劈相机接触器201KM强烈放电造成接触器着火烧毁，而接触器触头严重松动是造成劈相机接触器“强烈放电”的根本原因，它对接触器的破坏集中在触头与导电片的电气接触面上。

它对接触器的破坏性集中表现在：①接触器在闭合瞬间，高达数百安的辅助电动机起动电流，将被迫从安装螺钉上流过，因此产生的电动斥力和焦耳热触，极易成接触器“强烈放电”。

接触器闭合和断开时，将引起触头振动，在触头与导电片间产生金属桥和电弧，造成电气磨损，一旦导流截面减少到不能承受强大的辅助电动机起动电流时，接触器也会“强烈放电”。

②触头松动将加剧本身的塑性变形，形成静触头以弧形接触面与导电片接触，导流面被局限在安装孔附近一个不稳定的小区域更加重该处的电气磨损。

2、电器元件误动作
控制劈相机的电器元件误动作一般有两种情况，一种是劈相机起动后，从机车的信号显示屏上看，劈相机起动信号显示不灭，机车设置的过流保护延时不能提前动作，劈相机停止工作，表明辅机过流保护提前误动作。

这时判断可能是辅机保护插件出现问题，应拔出辅机保护插件，按下劈相机接触器手动按钮，若劈相机能正常起动，则说明劈相机过流保护出现故障应更换保护插件；另一种情况是劈相机起动后，劈相机起动信号显示—熄灭—又显示，劈相机在某一转速下“爬行”或降速至停转，辅机保护动作，初步分析为起动继电器提前误动作，劈相机转速没有达到额定转速的0.9倍，起动继电器就将起动电阻切除，如果劈相机起动后，起动信号显示不灭，劈相机剧烈抖动、电磁噪音大，会看到起动电阻发红或烧断，这说明起动继电器晚动作或不动作，即起动电阻迟甩或甩不开，应立即切断电源，否则劈相机会被烧坏，所以应尽快检查和排除起动继电器故障。

这时可以人为地按下起动继电器的凸键而让其动作，使常开联锁闭合，使566KA吸合，切断213KM线圈电源，甩开起动电阻，若是215EF常闭联锁故障，则可暂时把该联锁短接维持机车运行，入库处理完后再恢复正常。

有时也不排除继电器本身机械故障：如批示件显示不正确或锁钩误动作等
3、劈相机接线错误
从SS4改进型电力机车的辅助电路图可以看到，劈相机电动第一相U1端子与机车202母线相连，劈相机的电动第二相V1端是与机车201母线相连的。

发电相WL端子与203母线相连，起动电阻接在U相与W相之间。

如果劈相机任意两根线互换，这都会使劈相机反转。

如果劈相机反转，则表明有两根线接反，就应判
断为劈相机接线错误，立即打开劈相机接线盒。

但有一种特殊情况：当三相接线相互反接时，劈相机转向与正常转向一致，即：劈相机电动第一相V1端子接机车201母线，劈相机电动第二相V1端子接203母线，劈相机发电相W1端子接机车202母线，V相作为发电相与起动电阻连接，由于起动电阻与V相绕组不匹配，劈相机起动困难，且由于V相绕组匝数最少，即使劈相机启动起来，由于三相电压严重不对称，使负载电机启动困难，这时劈相机带不动负载，对此我们检修人员也应打开劈相机接线盒，认真检查劈相机联线，并加以更正。

4、起动电阻值变大
起动电阻变大会引起劈相机起动困难。

起动电阻值变大会使劈相机起动转矩变小，劈相机额定起动电阻值为0.79Ω，如果电阻的制造公差较大，或者由于每次起动时间较长，都会使劈相机起动电阻发烫或烧红，电阻氧化，有效截面积变小，次数多以后，劈相机起动电阻值会逐渐变大，在低网压下使劈相机起动困难，甚至不能起动，这时我们检修人员就应用兆欧表测量劈相机起动电阻值，如果大于0.79Ω，则改用另一组起动电阻，电阻值偏大的劈相机起动电阻须及时更换。

例：如机务段在检修SS4改进型电力机车时，由于没有形成中修检修能力只能作状态修，机车运行公里数已超出中修规定的公里围，劈相机电阻由于长期处于超期使用，致使大量电阻部衰变呈几何型发展。

导致劈相机电阻过热并烧损，电阻更换频繁，影响了机车正常运输，浪费了大量人力物力，所以我
们要加强对机车劈相机起动电阻的检测和维护
5、网压过低和输入电压严重不对称
劈相机起动“吃力”，噪音大，起动时间过长，引起过流保护动作，应检查电压表，观察劈相机输入电压，如果低于270V，表明网压过低，应立即停止劈相机起动。

另一种情况是劈相机噪音大，发热严重，检查电机三相电压，如果低网压时，电压不对称度大于10%，高网压时大于7%，表明电压不对称度超标，谐波增大，谐波损耗增加。

如果劈相机输入电压在270V至460V正常围，则应根据劈相机的故障判断处理。

在一般情况下，劈相机连续起动次数应不超过3次，如仍然不能起动，一定要查明原因消除故障（1）更换起动电阻（2）检查连线是否接错，方可再行起动劈相机。

6、劈相机故障，通风机兼作“劈相机”分相起动
第一台牵引通风机3MA的电容分相起动电路是为劈相机发生故障而设的电路，在机车运行中，劈相机一旦发生故障，司机在无法查清原因的情况下，为保证其它辅机继续正常工作，即可切除劈相机，而以起动电容253C对风机电机3MA直接进行分相起动，这时要把劈相机故障转换开关242QS打向“1FD”位，即把283AK
监测劈相机发电相电压引入线接到通风机电机3KA的第三相上，同时必须
把闸刀开关296QS倒向起动电容位（因起动电阻不能起动通风机），起动过程由起动继电器283AK控制，起动完成后283AK常开联锁闭合，使213KM线圈失电，其主触头打开，切除起动电容，即可投入其它辅机运行，值得注意的是在运用牵引通风机3MA替代劈相机作电容分相起动时，司机操纵与使用劈相机时相同，由于两节车的辅助电路未重联，因此可以一节车做劈相机电阻起动，另一节车由牵引通风机3MA电容分相起动。

我们在使用这种方法时，接触网电压必须要在22KV 以上时，才能用电容分相起牵引通风机电机。

2.3劈相机机械故障分析及处理
劈相机轴承工作质量的好坏，直接影响着机车的行车安全。

劈相机在运行中，轴承出现故障，往往会造成劈相机严重损坏以至于整机报废。

为了保证电力机车的行车安全，就必须保证劈相机的轴承工作的可靠性。

造成劈相机轴承出现故障的原因是多方面的，主要有以下几种：
1、轴承有异音
在机车运行中，要严格区分轴承噪音与轻微的有害异音是比较困难的，我们只有在不断地探索和实践中积累经验，才能较准确地分清各种异音排除故障。

轴承发出异音，分析其原因主要有：缺少润滑油，轴承部有伤或损坏，轴承中侵入杂质，那么检修人员就要对号入座，逐个进行判断和处理。

首先，轴承如发出干磨声，而且声音中含有与转速无关的不规则金属声，判断为轴承润滑脂过少，需要补充润滑脂，但应该注意润滑脂的质量，选用合适类型的润滑脂，并且保证润滑脂的纯度、不变质，保护其清洁度。

补充润滑脂后干磨声基本消失，轴承恢复正常运转；其次轴承发出“咕噜、咕噜”声，其周期与转速成正比，我们判断为轴承的滚柱或滚珠表面有伤痕，则需要及时更换；还有轴承若发出不连续的“梗、梗”声，则表明轴承圈或外圈破裂，也应及时更换；再者轴承如发出的声音小，而且不规则与转速无关，但也会产生“咕噜”声，表明轴承侵入了杂质，这时检修人员应该拆下轴承进行清洗。

如要更换新的轴承，首先要进行
简单处理。

因为新轴承上虽然涂有防锈油，但是在包装和运输过程中有可能混入细砂和灰尘，若带着污物转动，将会在轴承滚道上留下痕迹，防锈油除不净，也不利于润滑油膜的形成。

这些都会引发轴承故障。

因此组装前应对轴承进行彻底清洗除去污物，保证轴承的正常运转。

2、轴承过热
从轴承过热的情况分析来看主要几点；
①润滑脂过多，轴承运行阻力加大，温度增高；润滑脂过少，轴
承干磨，温度也升高，因此引起轴承发热。

根据异音（和规定，轴承润滑脂应装满轴承室的1/2—2/3，二极电机装满1/2即可，四极及以上电机装满2/3即可）可判断是否应补充润滑脂。

②电机或负载转动部分不平衡量太大，电机两端轴承都出现发热现象，振动大。

如果负载是风叶，则风叶发出的声音不均匀，且随转速的变化而变化。

或轴
承过热或振动过大，需拆下电机检查修理，调整电机不平衡度。

②定子、转子相擦，轴承及电机表面均严重发热，振动大，运行中能听到“嚓、嚓”声，表明电机定子、转子相擦，该电机出现故障须及时处理调整定子与转子之间的间隙。

④两端轴承装配不平衡，电机两端轴承同时出现发热、动作大、噪音大。

停机后，用手扳动转动部分比较吃力。

检查端盖螺栓是否有松动，地脚螺栓是否有松动。

拧紧后，如仍出现轴承严重发热，需对电机进行检查及重新装配，调整电机轴承水平度。

⑤轴承若出现以下情况应立即更换轴承；
a轴承破裂或部有缺陷，这时轴承发热严重，伴随有振动，异音出现；
b轴承“走圈”或“走外圈”，轴承出现严重过热，噪音增大，并有明显的不连续的金属干磨声，这样会使轴承固死，引起电机绕组烧损。

这表明轴承“走圈”或“走外圈”；
c轴承中浸入杂质或锈蚀，根据轴承的异音可判断出原因，应拆下轴承进行清洗，如严重锈蚀，必须更换新的轴承；
d轴承滚道出现伤痕以及滚道呈现深蓝色或棕褐色，这说明轴承在运行中温度过高，此时滚道可能因退火而变软损伤；
e圈出现大面积疲劳剥离；
f轴承工作面损坏。

表现为疲劳损坏、电流腐蚀、裂纹、保持架磨损等。

3、劈相机有异常噪音或振动过大
（1）劈相机转子断条
电机运行中出现笼形转子断条，机身抖动较大，有时高时低的“嗡嗡”声，转子发热严重。

用钳形电流表测量三相电流，电流表指针周期性摆动，电机转速比正常转速稍低。

如果轴承温升过高，需及时对电机进行修理或更换转子。

（2）劈相机铁心松动。