鐵道機車專業(yè)教學81課件

鐵道機車專業(yè)教學資源庫——知識點2.16：掌握SS4G型電力機車主電路保護電路結構學校名稱：武漢鐵路職業(yè)技術學院主講：張哲01/

任務一

短路保護02/

任務二

過載保護03/

任務三

過電壓保護04/

任務四

整流裝置換向過電壓保護05/

任務五

接地保護目錄content短路保護任務一SS4G型機車主電路有短路保護、過載保護、過壓保護及主電路接地保護等四個方面。機車主要保護器件為主斷路器4QF，其分斷的故障除主電路的短路、牽引電機過載或環(huán)火、主電路接地之外，還有輔助電路過載、短路、輔電路接地、接觸網(wǎng)停電或離弓超過2s的欠壓保護等。短路保護器件為網(wǎng)側(cè)主斷路器4QF。短路故障和過載的性質(zhì)相似，僅僅是短路故障電流的數(shù)值較大，上升的梯度較大，因此要求故障發(fā)生后至保護器件4QF動作開斷的時間(保護動作時間)盡可能短，使被保護的對象(電器或電氣設備)本身能承受這個期間的短路電流的沖擊而不致?lián)p壞。短路保護當流經(jīng)高壓電流a互感器7TA(200A/5A)的電流超過整定值320(1±5%)A時，過流繼電器101KC(整定值5A，允差士5%)動作，主斷路器4QF分斷。同時故障顯示屏的原邊過流燈顯示如圖1。這種故障往往是車內(nèi)25kV高壓電路的對地短路，包括主變壓器高壓繞組的擊穿，導電桿的對地短路等。但車頂設備對地短路則不起作用，需由牽引變電所的油開關跳閘來進行保護。短路保護1、網(wǎng)側(cè)短路保護短路保護有下面幾種：①牽引繞組短路；②整流元件擊穿形成的內(nèi)短路；③整流器母線間的短路。當產(chǎn)生上述短路時，牽引繞組引線上的電流互感器176TA、177TA、186TA、187TA檢測出次邊電流并送人電子控制柜，電子控制柜短路保護環(huán)節(jié)判斷發(fā)生過流后控制使主斷路器4QF分斷，同時故障顯示屏的原邊過流燈顯示。次邊過流保護的動作整定值為3000(1±5%)A，如圖2。在整流器的每一橋臂的晶閘管(或二極管)上都串聯(lián)了快速熔斷器，實現(xiàn)對整流元件擊穿保護。2、整流器側(cè)短路保護短路保護圖1、原邊過流保護圖2、次邊過流檢測過載保護任務二過載保護機車在牽引運行和制動運行狀態(tài)下，牽引電動機的工作方式是不同的，因此牽引電動機的過載保護動作值和保護方式也不相同。01牽引工況電機的過載和環(huán)火保護02制動工況的過載保護03功率因數(shù)補償裝置的過流保護1、牽引工況電機的過載和環(huán)火保護

當電機環(huán)火和過載時，由直流傳感器111SC、121SC、131SC、141SC檢測每臺牽引電動機的電流，送入電子控制柜過載保護組件，當電子控制柜判斷有任意一臺或一臺以上電機發(fā)生過流時，送出信號使主斷路器4QF分斷。其動作整定值為1300(1土5%)A，如圖3所示。2、制動工況的過載保護

制動工況下電路如圖4,牽引電動機的電樞電路過載及環(huán)火時，由直流傳感器111SC、121SC、131SC、141SC檢測電流，送入電子控制柜過載保護組件，當電子控制柜判斷電樞回路發(fā)生過流時，則發(fā)出指令使勵磁接觸器91KM線圈失電斷開,從而切斷整個勵磁回路。其動作整定值為1000（1士5%）A。

制動工況下勵磁回路的電流由199SC檢測并將電流信號送人電子控制柜過載保護組件。當判斷勵磁電路過載時，電子控制柜發(fā)出指令，使勵磁接觸器91KM線圈失電斷開，從而切斷整個勵磁回路。其動作整定值為1150（1士5%）A，制動工況下勵磁回路如圖4所示。過載保護圖4、制動工況勵磁過流保護圖3、111SC檢測電機電樞電流SS4G型機車為了提高機車的功率因數(shù)，減少諧波干擾，在機車主電路中設置了四組完全相同的功率因數(shù)補償裝置。功率因數(shù)補償裝置的電流是由118TA、128TA、158TA、168TA檢測然后送到電子控制柜的過載保護組件，當電子控制柜判斷功率因數(shù)補償裝置出現(xiàn)過流后，就會發(fā)出指令使114KM、124KM、154KM、164KM失電斷開，四組功率因數(shù)補償裝置全部切除。短路保護3、功率因數(shù)補償裝置的過流保護過電壓保護任務三機車的過電壓包括大氣過電壓、操作過電壓、整流器換向過電壓和調(diào)整過電壓。1、大氣過電壓及操作過電壓保護（圖5所示）

過電壓形成于雷擊過電壓或操作過電壓，主要保護形式有以下幾種。

避雷器5F

避雷器5F接于主斷路器的隔離開關與主閥之間，為金屬氧化物避雷器。主要用于防止主斷路器分斷和合閘過程的操作過電壓，也用于機車運行中的雷擊過電壓。標準沖擊波電壓為105kV。

阻容保護

在變壓器二次側(cè)各繞組側(cè)設有RC網(wǎng)絡吸收裝置。牽引繞組aiblXl，a2x2,a3b3X3,34x4上分別并聯(lián)有71C、73R,72C、74尺，81C、83R,82C、84R；勵磁繞組上的過電壓保護環(huán)節(jié)是由93C、94R構成。電容為交流電容器（1500V、6/xF）,電阻由兩只5f2電阻并聯(lián)而成，阻值為2.5J1，見圖5。

壓敏電阻

牽引繞組側(cè)還并聯(lián)有壓敏電阻138RV、139RV、148RV、149RV，用以抑制牽引繞組側(cè)的過電壓。阻容保護和壓敏電阻可將過電壓限制到牽引繞組峰值電壓的2倍以下。2、牽引電機的過電壓保護牽引電機電壓由主整流器限壓環(huán)節(jié)進行限制，通過控制三段不等分橋的觸發(fā)脈沖，使整流電壓輸出不超過1020(1±5%)V。過電壓保護過電壓保護圖5、大氣過電壓保護圖6、RC與壓敏電阻過電壓保護整流裝置換向過電壓保護任務四主整流裝置的每一晶管和二極管元件上均并聯(lián)RC阻容保護，用于限制整流元件換向過程中產(chǎn)生的過電壓，以保護元件本身。如圖7所示，a2X2牽引繞組過電壓采用壓敏電阻138RV和71C、73R對其過電壓進行保護的。整流裝置換向過電壓保護圖7、大氣過電壓保護接地保護任務五牽引工況時，主電路接地保護原理如圖8所示。接地保護按“轉(zhuǎn)向架供電單元”設置，97KE對第一轉(zhuǎn)向架的主電路進行接地保護，98KE對第二轉(zhuǎn)向架的主電路進行接地保護。所以除網(wǎng)側(cè)電路外，主電路中任一點接地，接地繼電器均能動作。由于SS4G型機車采用的是有源接地保護裝置，故無接地保護“死區(qū)”。制動工況時，主電路接地保護原理如圖9所示。接地保護裝置也是分區(qū)設置，不同的是97KE只保護第一轉(zhuǎn)向架的電樞回路，98KE保護除保護第二轉(zhuǎn)向架的電機電樞電路外，還保護4臺電機的勵磁電路。主電路接地故障時，通過97KE、98KE的聯(lián)鎖觸點使主斷路器4QF開斷。接地保護圖8、牽引時主電路接地保護原理接地保護圖9、制動時主電路保護原理I端(U端)接地保護裝置由開關95QS(96QS),電阻19LR(192R)、193R(194R)、195R(196R),電容197C(1980及接地繼電器97KE(98KE)和110V電源組成。接地繼電器吸引線圈(20°C時為120Q)流過0.15A左右的電流就能動作，相當于電壓為18V。因此電阻1931R(194R)為限流電阻；電阻19LR(192R)為線圈的放電電阻，以防止斷續(xù)接地時產(chǎn)生的過電壓；電容197C(1980則是抑制線圈兩端因接地

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