HXD3C電氣線路分析解析課件

1、HXD型電力機車城軌車輛教研室 李瑞榮項目一 HXD3C型電力機車電氣線路第1頁，共67頁。學習內容 HXD3C主電路構成與保護控制1HXD3C輔助電路及保護控制 2TCMS控制電路34TCMS與CCBII、LKJ2000之間的接口HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第2頁，共67頁。一、HXD3C主電路機車主電路構成網側電路主變壓器主變流器牽引電動機HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第3頁，共67頁。1.網側電路車頂高壓電路受電弓PG1、PG2（3-3A）車頂避雷器F1、F2(3-4B)25kV 高壓電纜（高壓套管HVB1、HVB2）(3-5B)高壓柜高壓隔離開關QS1 或QS2主斷路

2、器QF1（MCB or VCB）高壓接地開關QS10(3-4F)高壓電壓互感器TV1(3-3F)車內避雷器F3(3-5F)高壓電流互感器TA1(3-6C)HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第4頁，共67頁。1.網側電路主變壓器原邊繞組AX檢測、接地電路原邊過流繼電器KC1低壓電流互感器TA2電度表PWH PJ1網壓表PV1、PV2接地裝置EB1EB6HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第5頁，共67頁。2.機車高壓安全聯(lián)鎖系統(tǒng)高壓接地開關上配有一個藍色鎖芯、一個黃色鎖芯和一個黃色鑰匙。升弓氣路閥關閉時，藍色鑰匙（位于空氣管路柜內）才能拔出藍色鑰匙插入到高壓接地開關后，高壓接地開關才可以打

3、至接地位，高壓接地開關上的黃色鑰匙只有當接地開關打至接地位時才能拔出，并插入到機車鑰匙箱，使鑰匙箱上的其他鑰匙解除聯(lián)鎖機車鑰匙箱上的綠色鑰匙可以打開高壓設備柜門或車頂門HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第6頁，共67頁。3.主變壓器機車采用軸向分裂、心式臥放、下懸式安裝的一體化多繞組變壓器，具有高阻抗、重量輕等特點；采用了真空注油、強迫風冷、氮氣密封等特殊的工藝措施，延長變壓器的絕緣壽命。主變壓器內還設有溫度繼電器、壓力釋放閥、油流繼電器高壓繞組牽引繞組輔助繞組供電繞組額定容量（kVA）9006（9233）8400（7467）606（1160）額定電壓（V）25000145063992（8

4、602）額定電流（A）360（369）966（858）67592（6752）主變壓器的主要技術參數(shù)HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第7頁，共67頁。4.主變流器和牽引電機電路（1）主變流器電路構成機車采用兩組主變流器UM1、UM2主變流器UM1由3牽引變流器（CI）構成每個CI由“整流中間電路逆變”環(huán)節(jié)構成CI電路結構2 個接觸器1 個輸入電流互感器1 個充電電阻1個四象限整流器中間電路1 個PWM 逆變器2 個輸出電流互感器組成一組或幾組CI故障時，可通過TCMS 微機顯示屏的觸摸開關將故障的CI切除冗余控制。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第8頁，共67頁。4.主變流器和牽引電

5、機電路（2）預充電電路AK1 充電接觸器K1 工作接觸器R 充電電阻 2kW 4.814ohm閉合VCB，AK1閉合，開始預充電當中間回路電壓達2000V時，K1閉合，AK1打開，預充電完成HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第9頁，共67頁。4.主變流器和牽引電機電路（3）四象限整流器“開關”、“整流”、和“反饋”三種工作狀態(tài) 通過PWM調制，可使功率因數(shù)接近1中間回路電路2800V（2倍壓）FC支撐電容HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第10頁，共67頁。4.主變流器和牽引電機電路（4）牽引逆變器額定輸入電壓 2800V額定輸出電壓 2150V額定輸出電流 390A最大輸出電流 52

6、0A輸出頻率 0120Hz矢量控制方式軸控HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第11頁，共67頁。5.主電路保護電路（1）原邊過流保護原邊過流繼電器KC1原邊電流的保護值為800A，對應次邊電流為10AKC1 動作，其聯(lián)鎖觸點信號送入TCMS（12-9B），跳開主斷路器。（2）主變壓器保護溫度繼電器KP52，主變壓器的油溫超過100時， 斷開主斷油流繼電器KP49、KP50一個流油繼電器檢測到無油循環(huán)，對應牽引變流器停止功率輸出，牽引功率下降50%兩個油流繼電器都檢測到無油循環(huán)，主變流器均封鎖，停止輸出功率。主變壓器安裝有壓力釋放閥KP62，變壓器內部壓力達到9515kPa 時，壓力釋放閥動

7、作，同時在微機顯示屏上顯示。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第12頁，共67頁。5.主電路保護電路（3）主變壓器牽引繞組過流保護輸入電流互感器ACCT控制、監(jiān)視變流器充電電流及牽引繞組短路電流動作保護值為1960A保護發(fā)生時四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖輸入回路中的工作接觸器斷開向微機控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷信號通過復位開關可進行恢復（SB61/SB62,10-8B）3 分鐘內連續(xù)發(fā)生兩次故障將被鎖定必須切斷CI 控制電源，才能恢復(QA46,9-6B)HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第13頁，共67頁。5.主電路保護電路（4）主接地保護電路保護接地信號檢測傳感器GCT1接地電阻

8、GR11、GR12動作保護值為10A保護發(fā)生時四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖輸入回路中的工作接觸器斷開向微機控制系統(tǒng)發(fā)出跳主斷信號可通過TCMS屏切除相應的逆變器，若確認只有一點接地，可將控制電器柜上對應的接地開關GS1打至“中立位”HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第14頁，共67頁。5.主電路保護電路（5）牽引電動機過流保護輸出電流互感器CTU、CTW對牽引電機過載及牽引電機三相不平衡起控制和監(jiān)視保護作用動作保護值為1400A保護發(fā)生時四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖輸入回路中的工作接觸器斷開主變流器控制單元向微機柜TCMS 發(fā)出CI 過流信息，實施跳主斷HXD3C電氣線

9、路廣州鐵路職業(yè)技術學院第15頁，共67頁。5.主電路保護電路（6）原邊電壓保護原邊電壓顯示網壓檢測TV1網壓表PV1、PV2受電弓升起后顯示風壓機車控制系統(tǒng)自檢正常后，通過微機顯示屏也可觀察到原邊電流和網壓HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第16頁，共67頁。5.主電路保護電路（6）原邊電壓保護當原邊網壓高于32kV 且持續(xù)10ms 或者是高于35kV 且持續(xù)1ms 時，CI 實施保護四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖輸入回路中的工作接觸器斷開向微機控制系統(tǒng)發(fā)出原邊過電壓信息當原邊網壓低于16kV且持續(xù)10ms CI實施保護四象限脈沖整流器和逆變器的門極均被封鎖輸入回路中的工作接觸器斷

10、開向微機控制系統(tǒng)發(fā)出原邊欠壓信息過壓與欠壓保護HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第17頁，共67頁。5.主電路保護電路（7）瞬時過電壓保護當中間回路電壓3200V時，OVTR導通，電流流過OVR，釋放能量。當中間回路電壓3200V時，DCPT過壓保護環(huán)節(jié)動作，四象限變流器及逆變器門極封，工作接觸器K打開。當中間回路電壓=825V 或=825V 或=270V 時逆變器門極被封鎖逆變器停止輸出HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第32頁，共67頁。3.輔助電路保護（4）110V 電源裝置輸入電源的短路過載保護每組PMU，均可向110V 電源裝置提供DC750 電輸出電源回路通過熔斷器DF 進

11、行短路過載保護熔絲額定值為32ADF 出現(xiàn)熔斷后 輔助變流器將通知微機控制系統(tǒng)TCMS，進行110V 電源裝置輸入電源的轉換 微機顯示屏也進行相應故障顯示和記錄HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第33頁，共67頁。學習內容 HXD3C主電路構成與保護控制1HXD3C輔助電路及保護控制 2TCMS控制電路34TCMS與CCBII、LKJ2000之間的接口HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第34頁，共67頁。1.控制電路概述（1）構成機車控制與控制監(jiān)視系統(tǒng)（TCMS）機車行車安全綜合信息監(jiān)控系統(tǒng)克諾爾的CCB-電控制動系統(tǒng)機車外圍電路包括1 個主控制裝置和2 個顯示單元主控單元采用冗余設計

12、一套為主控制環(huán)節(jié)（Master），一套為熱備控制環(huán)節(jié)（Slave）HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第35頁，共67頁。1.控制電路概述（2）控制電路主要功能順序邏輯控制升、降受電弓，分、合主斷路器，司機控制器的換向、牽引、制動，輔助電動機的邏輯控制，機車庫內動車邏輯控制，主輔變流器庫內試驗邏機車特性控制恒牽引力/制動力+準恒速特性控制定速控制輔助電動機的控制除空氣壓縮機外，機車各輔助電動機根據(jù)機車準備情況，在外部條件具備的前提下，由TCMS 發(fā)出指令，與輔助變流器同時啟動、運行氣壓縮機則根據(jù)總風缸壓力情況，通過控制接觸器的分合來實現(xiàn)控制HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第36頁，共6

13、7頁。1.控制電路概述（2）控制電路主要功能CCB-制動機的電空網絡控制。 機車粘著控制：包括防空轉、防滑行控制、軸重轉移補償控制。 故障診斷、顯示與保護：通過設在司機室的微機屏顯示機車正常運行的狀態(tài)信息，網壓、原邊電流、機車工況、級位、機車牽引力、機車速度等正常的設備工作狀態(tài)主變流器、輔助變流器等；正常的設備開關狀態(tài)主斷路器、輔助接觸器、各種故障轉換開關；顯示機車即時發(fā)生的故障信息，發(fā)生故障的設備、故障處理的方法等，并將故障發(fā)生時的有關數(shù)據(jù)記憶。機車重聯(lián)控制：最多可以實施同型號的3 臺機車重聯(lián)。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第37頁，共67頁。2.控制電路電源（1）低壓電源柜構成UR

14、1 、UR2 11kW 的高頻充電單元輸入電源來自UA11、UA12中間回路750V電源UR1給蓄電池充電，UR2給機車控制電路供電充電單元故障后由系統(tǒng)自動切換XCS3 蓄電池充電插座HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第38頁，共67頁。2.控制電路電源（2）控制電源控制與分配QA61蓄電池自動開關QA59控制電路接地保護開關通過RS485 網絡向TCMS 提供故障信息及輸出電壓、電流和蓄電池充放電電流等狀態(tài)信息，并通過微機顯示屏進行信息提示同時通過硬線向TCMS 發(fā)送故障信號兩級低壓保護88V,蜂鳴器報警,微機顯示屏彈出低壓故障預警信息,狀態(tài)顯示模塊“蓄電池虧電”燈亮400kPa(340

15、-380)弓頭氣路無破損HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第47頁，共67頁。受電弓控制邏輯HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第48頁，共67頁?？焖俳倒刂齐娐樊敊C車受電弓出現(xiàn)風壓泄露問題時，需要立即降弓。為了保證在降弓前，主斷路器先斷開，機車控制系統(tǒng)采集了受電弓風管壓力開關KP63、KP64 的信號。當壓力開關動作時，機車控制系統(tǒng)會立即分主斷，然后停止對升弓閥YV41 或YV42 的輸出控制，防止拉弧放電對弓網的損壞。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第49頁，共67頁。4.司機指令控制（4）主斷路器控制主斷路器扳鍵開關SB43（SB44）（10-6B）有“主斷合”、“0”和“

16、主斷分”三個位置“主斷合”為自復式，正常位置為“0”位運行位主斷閉合條件（QF1得電）（12-4F）輔助庫用開關置運行位（432線，12-9B）QS10打開（425線，12-7B）CI正常（580、581、582、680、681、682線，13-5F）牽引手柄0位時閉合SB43（516線，10-6D）自動過分相后速度5km/h沒有按下緊急制動按鈕主變溫度100（438線，KP52，12-10B）HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第50頁，共67頁。4.司機指令控制（5）壓縮機控制壓縮機控制扳鍵開關SB45（SB46）（10-6B）“0”、“合”、“強泵”位，“強泵”位是自復位置“合”位：風

17、壓低于680kPa時，KP51-1、KP51-2（23-5E）均閉合，空氣壓縮機接觸器KM13、KM14 （12-2E）依次得電閉合，空氣壓縮機1、2 依次投入工作風壓低于750kPa但高于680kPa時，僅KP51-2閉合，僅操縱端壓縮機工作UM11或UM12故障時，僅操縱端壓縮機工作總風壓力過低時，可按下控制柜SB97，啟動輔助壓縮機打風，直到受電弓升起，否則到650kPa（23-1B）HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第51頁，共67頁。4.司機指令控制（5）緊急制動按鈕SA103（SA104）自鎖按鈕按下緊急制動按鈕機車實施緊急制動（22-10C）斷開主斷路器（12-4E）（6）半

18、自動過分相按鈕SB67（SB68）（10-9C）自復式按鈕機車通過分相區(qū)前，司機可以按動“半自動過分相”按鈕一次，機車采用半自動方式通過分相區(qū)。機車自動將牽引或制動力降為零并斷開主斷路器通過分相區(qū)后，自動恢復到過分相區(qū)前的狀態(tài)。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第52頁，共67頁。4.司機指令控制（7）定速按鈕SB69（SB70）（10-9B）自復位按鈕當機車速度大于等于15km/h，且機車未實施空氣制動時，若按下“定速控制”按鈕，當時的機車運行速度被確定為“目標速度”，機車進入“定速控制”狀態(tài)。當機車實際速度大于“目標速度+2km/h”時，TCMS 控制機車進入電氣制動工況；當機車的實際

19、速度降低到“目標速度+1km/h”時，電氣制動力降至0。當機車實際速度小于“目標速度-2km/h”時，TCMS 自動控制機車進入牽引工況；當機車的實際速度升高到“目標速度-1km/h”時，牽引力降至0。機車進入“定速控制”狀態(tài)后，司機控制器調速手柄的級位變化超過1 級以上時，機車“定速控制”狀態(tài)自動解除。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第53頁，共67頁。4.司機指令控制（8）停放控制（10-7B）停放制動按鈕SB99（SB100）停放緩解按鈕SB107（SB108）均為自復位按鈕。停放制動按鈕：YV50A得電，機車進入“停放制動”狀態(tài)（24-2E）“停放制動”指示燈亮（10-4G） 停

20、放緩解按鈕YV50R得電，機車退出“停放制動”狀態(tài)， KP59閉合“停放制動”指示燈滅。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第54頁，共67頁。4.司機指令控制（9）無人警惕控制（10-7B）當機車速度3km/h，并且司機控制器的方向手柄離開零位60s 內如果司機沒有操縱，任何復位開關，司機室的語音箱開始發(fā)出“無人警惕”的語音報警，微機屏同時進行無人警惕預警提示，再經過10s 仍沒有施加任何無人警惕復位指令，TCMS 微機控制系統(tǒng)發(fā)出懲罰制動指令（2804線輸出，22-5B），機車實施最大常用制動。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第55頁，共67頁。4.司機指令控制（9）無人警惕控制（

21、10-7B）操縱端司機室的下列任一操作均可復位無人警惕功能：警惕開關：包括警惕按鈕SB95（SB96）和警惕腳踏開關SA101（SA102）；高音風笛按鈕：SB81（SB82）、SB85（SB86）；低音風笛腳踏開關：SA85（SA86）；撒砂腳踏SA83（SA84）；司控器的級位轉換；制動手柄的移動。HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第56頁，共67頁。4.司機指令控制（10）微機復位SB61（SB62） （10-8B）機車在正常運行中發(fā)生微機故障，不能自行恢復時，故障信息在司機室信息顯示單元中顯示出來司機可以根據(jù)提示，通過按動故障復位按鈕SB61（SB62）1 次，實現(xiàn)故障的恢復。HX

22、D3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第57頁，共67頁。學習內容 HXD3C主電路構成與保護控制1HXD3C輔助電路及保護控制 2TCMS控制電路34TCMS與CCBII、LKJ2000之間的接口HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第58頁，共67頁。1.TCMS系統(tǒng)與CCBII制動系統(tǒng)的接口（1）機車控制系統(tǒng)采集各個壓力開關和隔離閥的狀態(tài)信號緊急制動隔離S10.01（23-6E）升弓鑰匙閥U99 （23-7E）輔壓機壓關KP57（U84）、KP58（U43.02） （23-2E）輔助風缸隔離U43.13（ 23-4E ）總風壓力開關KP51-1（P50.75）KP51-2（P50.72）KP

23、60 （P50.74）（ 23-5E ）KP4（A71 MREP，350kPa，總風聯(lián)管）（22-6F）HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第59頁，共67頁。1.TCMS系統(tǒng)與CCBII制動系統(tǒng)的接口（1）機車控制系統(tǒng)采集各個壓力開關和隔離閥的狀態(tài)信號彈停壓力開關KP59（B40.07，480450kPa）(24-3E)彈停隔離B40.06(24-4E)轉向架隔離Z10.22Z10.23(23-8E)撒沙隔離F41.02(24-5E)HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第60頁，共67頁。1.TCMS系統(tǒng)與CCBII制動系統(tǒng)的接口（2）制動系統(tǒng)輸出到TCMS的信號卸載801線（22-1E），懲罰制動或緊急制動時切除機車動力BCPS802線，制動缸壓力開關 ，90kPa時電制動無效（22-2E）補機故障805線（23-2E） ，補機故障時要求TCMS系統(tǒng)進行制動故障顯示并傳給頭車緊急制動1804線（ 22-3E ），CCBII實施緊急制動時送往TCMS的緊急制動指令，通知TCMS 控制牽引變流器禁止功率輸出TCMS與CCBII間的數(shù)據(jù)通信AE42，RS485/MVB網關HXD3C電氣線路廣州鐵路職業(yè)技術學院第61頁，共67頁。1.TCMS系統(tǒng)與CCBII制動系統(tǒng)的接口（3） TCM