摘 要：介绍HXD3D型机车真空断路器的功能、结构和动作原理，针对HXD3D型机车真空断路器转换阀漏风故障进行原因分析，并提出改进措施，通过改进彻底消除真空断路器转换阀漏风故障。
关键词：HXD3D型机车；真空断路器；转换阀；改进措施
HXD3D型电力机车自2014年8月配属济南铁路局济南机务段以来，逐步取代原有DF11型内燃机车，成为济南铁路局快速牵引旅客列车的主力车型，但在运用初期暴露出一些质量问题，真空断路器转换阀漏风故障就是其中之一。为彻底消除HXD3D型机车真空断路器转换阀漏风故障，通过原因分析，提出改进措施，确保列车安全正点运行。
1 HXD3D型机车真空主断路器介绍
HXD3D型客运电力机车目前采用22CBDP1型真空主断路器，主断路器是电力机车的重要电气部件，是整车与接触网之间电气连通、分断的总开关，当机车发生各种严重故障时，主断路器的主触点QF1迅速断开，迅速、可靠、安全地切断机车总电源，保护机车设备，起到机车最后一级保护作用，是机车上最重要的保护设备之一。该断路器与35KSDP1型接地开关直接装配（见图1 ），安装在车内高压电器柜中。
22CBDP1型真空主断路器是以真空作为绝缘介质和灭弧介质，利用真空状态下的高绝缘强度和电弧扩散能力形成的去游离作用进行灭弧，其结构特点为单断口直立式、直动式气缸传动、电空控制，是一种新型的电力机车主断路器，适用于干线交流25 kV各类型电力机车。与空气断路器相比，具有结构简单、工作可靠、动作速度快、绝缘强度高、维修方便等优点。采用真空断路器可以彻底避免以往空气断路器灭弧室瓷瓶爆炸，非电性电阻瓷瓶爆炸，隔离开关轴折断主阀卡位、漏风，控制线圈烧损等惯性故障，减少机车事故，保证铁路运输安全。同时可延长主断路器的检修周期，减少维修工作量，降低检修成本。
图1 真空主断路器和接地开关组件
2 真空主断路器工作原理
HXD3D型机车真空断路器工作原理见图2。干燥的压缩空气通过进气接头进入断路器后分为两路：一路通过调压阀进入储气缸；一路经过节流阀进入下绝缘子内腔中起到吹扫作用，保证下绝缘子内腔干燥、清洁，确保断路器安全工作（断路器正常工作时，在断路器基座中始终会听到压缩空气排出的声音）。
图2 22CBDP1型真空主断路器工作原理
压缩空气经过调压阀后，将气压调节到483～497 kPa。闭合主断路器时，电磁阀线圈得电，打开电磁阀，储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入转换阀控制腔，打开转换阀，另一路通过转换阀送入风缸，驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器动触头上移，使真空断路器闭合。断开主断路器时，电磁阀线圈失电，电磁阀和转换阀均在弹簧作用下复位，将风缸内的压缩空气释放掉，绝缘推动杆和主断路器动触点在机械装置弹力作用下向下移动，在小于40 ms的时间内将真空断路器主触头断开。
3 主断路器故障及拆解检查情况
2014年8月，济南机务段配属的HXD3D型机车真空断路器发生多起转换阀漏风故障，导致机车辅助空压机给辅助风缸打风时风压上不去，造成机车无法升弓。
故障案例：2014年9月23日，HXD3D0304机车在徐州库内准备出库时，乘务员发现受电弓无法升起，换弓试验也无法升起，进一步检查发现，辅助风缸无法建立风压，辅助压缩机一直处于打风状态，导致机车出库换车。
机车回段进行真空断路器拆解检查及试验，发现在断路器开断位，在初始供风压力较低状况下，转换阀发生泄漏，当压力升高到一定值时，操纵断路器动作，泄漏故障消失，进一步拆解转换阀，检查发现活塞侧密封体高出正常安装位，且在外力作用下能够复位，去除外力出现反弹现象。通过以上检查情况，确认该故障是由转换阀故障引起的。
4 具体原因分析
根据现场故障现象及检查结果，分析认为存在两方面原因导致主断路器漏风。
4.1 活塞体与密封体间隙装配过程中封入气体
转换阀活塞与密封体采用嵌入式安装（见图3（a）），并在接触面涂乐泰胶后用工装压紧进行粘接，粘接过程中在活塞与密封体间隙中封闭了少部分空气，机车在高温环境下运行时，这部分空气受热膨胀，造成密封体在气压作用下向外凸出（见图3（b））。
图3 转换阀活塞与密封体安装方式
4.2 转换阀正常开断位
转换阀主要动作机构组成见图4，当活塞密封体发生凸出时，活塞受底板阻挡不能向右侧移动，只能通过阀杆将提升阀推向左侧，造成密封面出现间隙，从而出现空气泄漏（见图5）。
当进入转换阀左侧的空气压力达到一定值时，压缩空气作用在提升阀表面的力与弹簧合力大于活塞与密封体间间隙的空气张力时，又将密封体压回原位，使提升阀的密封能力恢复，因此出现供风压力高时转换阀漏风故障消失的现象。
图4 转换阀主要动作机构
图5 密封面出现间隙
图6 转换阀改进后的结构
5 改进措施
原因分析可知，发生转换阀漏风主要是因为活塞体与密封体间的间隙在装配过程中封入气体造成的。因此，将封入气体排出是解决问题的关键。具体做法如下：
（1）在活塞体上增加一个φ1.5 mm的斜孔，直通活塞体内孔底部；
（2）将密封体底部外圆尺寸缩小2 mm，便于底部空隙与φ1.5 mm孔相通。
改进后的结构见图6。
6 结束语
通过对HXD3D型电力机车真空断路器转换阀漏风故障的原因进行分析，提出针对转换阀漏风故障的处理措施。结合故障案例从主断路器动作原理出发，对主断路器转换阀漏风故障提出改进措施。通过改进，成功解决了HXD3D型机车真空断路器转换阀漏风故障，对提高机车质量具有促进作用。
