HXD1型机车是由德国西门子公司与株洲电力机车有限公司共同研发的重载货物机车，其以双节重联8轴大功率交流传动为主要的动力系统，目前主要广泛应用在我国的大秦线重载铁路。该机车单机牵引可达1万T，双机则可以实现2万T牵引。在实际的运行过程中，HXD1型机车表现出了强大的运输能力，其牵引力强、功率大、速度快、运行平稳等一系列优点，极大地提高了大秦线货物运输能力。但是，该机车在运行一段时间后，高压隔离开关接地故障相对较多，极大地影响了货运运输时效，也存在着较大的人身安全隐患。因此，如何更好地减少高压隔离开关接地故障，确保货物运输时效的同时，保证人员的生命安全，是HXD1型机车运行过程中必须面对与亟须解决的重要问题。

一、HXD1型机车高压隔离开关概述

HXD1型机车高压隔离开关主要是配置在机车车顶上，开关类型为自动操作的BT25.04。高压隔离开关的作用主要是为了确保车顶高压设备的正常运行，一旦车顶设备发生故障，或是机车牵引变压器一侧发生故障，通过高压隔离开关，可以将发生故障的设备进行有效隔离，以确保未发生故障的部分设备正常进行工作，用以维持列车的正常运行，降低安全事故发生的概率。高压隔离开关的重要作用主要表现为以下几点：

第一，在2节机车联运过程中，各自的高压隔离开关都是闭合的，在接通各自车顶的高压线路时，由其中一节车顶的受电弓、主断路器控制2节机车的受流，另外一节机车车顶设备则作为备用，以待使用。一旦投入使用的车顶受电弓、主断路器发生故障，则由备用的设备代替，从而确保机车的正常运行，确保行车安全^[1]。

第二，第二，在1节机车单独运行时，高压隔离开关在断开位置，以此来确保机车车顶尾部的高压连接器不通电，从而有效防止高压电接地，进而对车及人造成损害。

第三，第三，在2节机车联动运行过程中，其中任意一节机车车顶设备因为故障而无法使用时，则可以通过断开2节机车的高压隔离开关，将发生故障的一节机车的高压电隔离，从而确保另外一节机车设备正常运行。

随着HXD1型机车的运行，高压隔离开关故障发生的次数相对较多，如高压隔离开关发生损坏，极易导致主电路接地，进而发生接地故障，从而影响机车的正常运行。而为了有效避免高压隔离开关接地故障，确保机车的安全，往往需要对发生故障的基础进行切除断节处理，这就很可能导致机车的牵引力不足，发生停留与等待救援，也极易导致安全事故的出现。

（一）技术参数

HXD1型机车高压隔离开关使用的基本上都是BT25.04，该类型的高压隔离开关额定电压为30KV，电流则为400A，频率在50Hz。高压隔离开关通常都是以法兰固定在机车顶部10mm的铝板上，其上安装接触闸刀，一端固定在绝缘子上，并可进行转动，另一端则通过底板延伸到机车内部的转轴上。簧片则是通过固定绝缘子安装在底板上。在地板下方位置，转轴上则安装有传动气缸操纵杆，如此可以保证接触闸刀的有效转动。而在转轴的末端则安装有2个凸轮，凸轮是控制左右支撑板上2个辅助触头开关的。同时，底板还有一个支架，用来安装压力气缸，另有一个安装电磁阀的托架。位于底板的更下方，则是相应的控制单元板，用于连接电磁阀与凸轮开关的电源线。另外，底板上还通过M8螺钉连接机车的接地系统^[2]。

（二）工作原理

HXD1型机车高压隔离开关的主要工作原理由两部分组成，分别是分闸过程与合闸过程。分闸过程，则是在高压隔离开关处于合闸状态时，电磁阀接收到分闸信号，待注入电源之后，打开相应的气路，压缩空气通过电磁阀进入压力气缸，通过操纵杆使转轴进行60度旋转，从而隔离开关的分断。转轴转动的同时，主轴上固定的凸轮则通过驱动低压联锁，进入分闸状态，并将完成后的信号传递至司机室。合闸过程，就是当高压隔离开关处在分闸状态时，电磁阀得到分闸信号，待电源注入后，打开气路，压缩空气通过电磁阀进入压力气缸，使操纵杆带动转轴旋转60度，高压隔离开关闭合。在转轴转动的同时，主轴上的凸轮通过驱动低压联锁进行合闸状态，并将完成后的信号传递至司机室。因为HXD1型机车的高压隔离开关并未设置灭弧装置，自身并没有断开电流的能力，这就需要其所有行为都需要在主断路器处在分断的时候进行。

（三）控制原理

HXD1型机车的高压隔离开关作为机车顶部的保护电器，主要目的是确保25KV电路内的高压设备正常运行，并对其进行优化配置，从而发挥设备的作用。一旦机车车顶设备发生故障，能够第一时间对故障设备进行有效隔离，防止故障设备对正常设备造成影响，确保机车的正常运行与安全。HXD1型机车高压隔离开关的存在，有效地降低了因为机车车顶设备出现故障而导致的安全事故。而在发挥高压隔离开关的有效作用，保障机车的运行安全，则主要与运用模式息息相关，HXD1型机车的运用模式有自动、双节、本务、从控四种类型。高压隔离开关必须按照在主断路器闭合前进行闭合，断开之后再断开的控制原理，绝对不允许在通电的情形下进行相关的操作^[3]。

二、HXD1型机车高压隔离开关接地故障原因分析

高压隔离开关接地故障的原因主要是因为高压隔离开关发生故障，从而影响了高压隔离开关中的线路正常接地，而常见的高压隔离开关故障的原因主要有以下几点：

第一，外部环境温度因素。HXD1型机车在运行过程中，因为外部温度低于零下十摄氏度，机车在外停留的时间超过1.5小时，高压隔离开关的闭合过程超过5秒，此时的CCU控制系统便认为高压隔离开关存在着故障，自动转为换双弓模式，显示器则显示高压隔离开关故障。而通过观察得知，外部温度较低时，气缸并不存在漏风现象，控制轴上有霜，这个就导致整个闭合过程时间较长，大概在15秒左右，与CCU的5秒存在着较大的差异，因此，外部温度较低是导致高压隔离开关故障的重要因素之一。

第二，内部放电烧损因素。该类型的故障主要发生在刀杆、静触板、软连线上，有着较为明显的放电痕迹。高压隔离开关发生放电烧损故障主要是在低温闭合过程中较为常见，因为温度低，所以闭合时间较长，当凸轮旋转5度时，辅助联锁动作时，已发送相应的完成信号给CCU，CCU接收到信号之后认为高压隔离开关已完成闭合，可以闭合主断路器。但是实际上，此时高压隔离开关正处在转动闭合的过程中，一旦机车驾驶人员人为主动关闭主断路器，就会在高压隔离开关处出现放电现象，随着高压隔离开关的闭合，放电现象也会越来越严重，直到完全闭合^[4]。

第三，辅助配件质量不合格。在HXD1型机车高压隔离开关接地故障中，高压隔离开关辅助配件不合格也是较为常见的因素。通过调查发现，高压隔离开关的电磁阀经常存在着漏风行为，通过测试得知，发现其紧固螺栓与密封螺栓存在着松动现象，这就导致电磁阀得电后动作相对缓慢，对高压隔离开关闭合也存在着较大的影响。

第四，组装过程存在着问题。高压隔离开关在实际的组装与检修过程中，经常会出现辅助联锁接线松动、开关插座不到位等问题，这也是导致高压隔离开关故障的常见因素，也会导致接地故障。

第五，控制程序不合理。在众多的HXD1型机车高压隔离开关故障中，因为开关拉弧烧损导致的故障也比较多见。此类故障基本上都为闸刀与簧片的侧面有着极为明显的烧损与积瘤现象，簧片固定座与软连线上也存在着烧损与积瘤。正常的电网网压为25KV，而HXD1型机车在满功率运行状态下，高压隔离开关的工作电力为4800/（0.99*0.85*25）228.2A，是额定400A的一半左右。而在低网压时，高压隔离开关的工作电流为4800（0.99*0.85*22.51）253.5A，是额定电流的63%。也就是说，高压隔离开关出现烧损不是过流引起的。而在其运行过程中，受电弓降下的5S后分断高压隔离开关，此时高压隔离开关并无电流通过，但不能够排除残压形成的电流冲击。因此，控制程序不合理也在一定程度上导致高压隔离开关发生故障的重要原因。

三、HXD1型机车高压隔离开关接地故障典型案例

发生在2019年的HXD1型机车高压隔离开关接地故障案例相对较为典型，西线某机班在10月30日使用HXD11008号机车，牵引11205次（编组为6辆、总重在3792t）。在当日的15时15分，铁路运转指挥中心接到调度所电话，针对11025次机车区间停车情况进行询问。指挥中心与驾驶人员取得联系后得知，该机车在运行至花果与小花果区间时，驾驶人员发现机车无气压，并立刻采取紧急停车措施。在15时13分将机车停留在K143+202m处。之后驾驶人员询问车站，并被高职接触网停电，随后的弓网检查正常。在15时17分由车站通过驾驶人员接触网正常可以升弓，驾驶人员在进行相关的检测后，得知一切正常则升弓，在升弓后听到车顶发生响动。指挥中心随后立即派人前往进行检查指导，但故障依旧不能排除，驾驶人员于15时25分请求救援。

待救援人员到达现场并调查后发现，该组机车A节高压隔离开关原边支撑绝缘子发生明显的破损放电痕迹，通过对车载微机进行查询得知，该部位发生过两次原边电压偏低二级保护与一级保护、BCU牵引封锁，并未发现放电、接地等相关故障信息。在深入查询之后发现，在第一次出现原边电压偏低的时候，主断路器断开，接地点被隔离，系统允许合主断路器，驾驶人员再次进行该操作，导致高压隔离开关再次放电，进而出现第二次的原边电压偏低故障，进而导致高压隔离开关接地故障的出现。

四、HXD1型机车高压隔离开关接地故障改进方案

第一，对于高压隔离开关闭合不到位与时间异常的问题，应采取以下措施。一是对新采用的油脂进行实验，发现新型油脂在冬季的适用性与适应性相对较强，能够有效代替高压隔离开关气缸内的原油脂工作，可以有效解决高压隔离开关闭合时间长与不到位的问题。此外，利用检修修程，让检修人员对高压隔离开关中的气缸及电磁阀安装加热套，也能够确保气缸及电磁阀的正常工作，减少闭合不到位与时间长的问题^[5]。

第二，对于高压隔离开关发生烧损，应当对其进行电路改造。通过将A组辅助联锁的3、4触头接到插座的T、S端子上，将B组辅助联锁的1、2接至插座R、P端子上，通过两组触头的对调，确保CCU接收到的信息更为精准。此外，驾驶人员也必须在进行主断路器闭合操作时对机车各部件闭合状态进行确认，从而有效防止高压隔离开关闭合导致的烧损。

第三，对于辅件不合格的问题，一定要在检查出问题的第一时间让厂家进行整改，并将其纳入管理标准，防止后续出现类似问题。同时，要求检修车间对电磁阀进行紧固性检查，确保电磁阀扭力标准符合国际标准。另外，一定要加强对机车的高压隔离开关的日常检查，一旦发现问题要第一时间进行处理，并严禁故障机制出库并投入运行。

第四，对于组装及检修工艺问题，首要的就是要制定明确的检修工艺流程，并通知相关的厂家装车要求单，确保机车质量。待机车到段之后，则需要组织检修车间在此进行检查，从而有效防止接线松、虚等问题。同时，形成明确的组装及检修工艺标准与流程，并下发至各个车间，将其作为日常管理工作重点予以落实，减少HXD1型机车高压隔离开关接地故障的出现。

第五，对于控制程序不合理的问题，要根据机车的实际运行情况，制定不同的控制程序。同时，收集程序运行数据，并结合结果定期对程序进行优化，以防止此类问题的再次出现。

总结：

HXD1型机车高压隔离开关接地故障问题对机车安全运行有着较大的影响，为了有效降低此类故障发生的概率，一定要结合高压隔离开关故障发生的原因，选择合理的针对性措施，有效确保机车运行安全。

参考文献：

[1]邹异民,陈哲,恒放,等.高压隔离开关故障分析及对策[J].科学技术创新,2022,(02):49-52.

[2]杨健.关于HXD_1型机车高压隔离开关接地故障的分析及改进方案探究[J].铁道机车车辆,2020,40(S1):63-65.

[3]徐圣恩.浅谈HXD1型电力机车高压隔离开关故障[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2017,(09):153-154.

[4]齐明浩.HXD1型电力机车高压隔离开关故障与解决对策探究[J].中国高新技术企业,2016,(33):51-52.

[5]姚生茂.HX_D1型机车高压隔离开关故障分析及改进[J].电力机车与城轨车辆,2013,36(02):70-71.

作者简介：郑伟（1989.10-）男，四川内江人，大学本科，助理工程师，研究方向：铁路机车电工检修专业。