HXD3C电气线路分析

LogoHXD型电力机车城轨车辆教研室李瑞荣项目一HXD3C型电力机车电气线路HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院学习内容HXD3C主电路构成与保护控制1HXD3C辅助电路及保护控制2TCMS控制电路34TCMS与CCBII、LKJ2000之间的接口HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院一、HXD3C主电路机车主电路构成网侧电路主变压器主变流器牵引电动机HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院1.网侧电路车顶高压电路受电弓PG1、PG2（3-3A）车顶避雷器F1、F2(3-4B)25kV高压电缆（高压套管HVB1、HVB2）(3-5B)高压柜高压隔离开关QS1或QS2主断路器QF1（MCBorVCB）高压接地开关QS10(3-4F)高压电压互感器TV1(3-3F)车内避雷器F3(3-5F)高压电流互感器TA1(3-6C)HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院1.网侧电路主变压器原边绕组AX检测、接地电路原边过流继电器KC1低压电流互感器TA2电度表PWHPJ1网压表PV1、PV2接地装置EB1～EB6HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院2.机车高压安全联锁系统高压接地开关上配有一个蓝色锁芯、一个黄色锁芯和一个黄色钥匙。升弓气路阀关闭时，蓝色钥匙（位于空气管路柜内）才能拔出蓝色钥匙插入到高压接地开关后，高压接地开关才可以打至接地位，高压接地开关上的黄色钥匙只有当接地开关打至接地位时才能拔出，并插入到机车钥匙箱，使钥匙箱上的其他钥匙解除联锁机车钥匙箱上的绿色钥匙可以打开高压设备柜门或车顶门HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院3.主变压器机车采用轴向分裂、心式卧放、下悬式安装的一体化多绕组变压器，具有高阻抗、重量轻等特点；采用了真空注油、强迫风冷、氮气密封等特殊的工艺措施，延长变压器的绝缘寿命。主变压器内还设有温度继电器、压力释放阀、油流继电器高压绕组牵引绕组辅助绕组供电绕组额定容量（kVA）9006（9233）8400（7467）606（1160）额定电压（V）250001450×6399×2（860×2）额定电流（A）360（369）966（858）×6759×2（675×2）主变压器的主要技术参数HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院4.主变流器和牵引电机电路（1）主变流器电路构成机车采用两组主变流器UM1、UM2主变流器UM1由3牵引变流器（CI）构成每个CI由“整流—中间电路—逆变”环节构成CI电路结构2个接触器1个输入电流互感器1个充电电阻1个四象限整流器中间电路1个PWM逆变器2个输出电流互感器组成一组或几组CI故障时，可通过TCMS微机显示屏的触摸开关将故障的CI切除——冗余控制。HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院4.主变流器和牵引电机电路（2）预充电电路•AK1充电接触器•K1工作接触器•R充电电阻2kW4.814ohm•闭合VCB，AK1闭合，开始预充电•当中间回路电压达2000V时，K1闭合，AK1打开，预充电完成HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院4.主变流器和牵引电机电路（3）四象限整流器•“开关”、“整流”、和“反馈”三种工作状态•通过PWM调制，可使功率因数接近1•中间回路电路2800V（2倍压）FC——支撑电容HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院4.主变流器和牵引电机电路（4）牵引逆变器额定输入电压2800V额定输出电压2150V额定输出电流390A最大输出电流520A输出频率0~120Hz矢量控制方式轴控HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（1）原边过流保护•原边过流继电器KC1•原边电流的保护值为800A，对应次边电流为10A•KC1动作，其联锁触点信号送入TCMS（12-9B），跳开主断路器。（2）主变压器保护•温度继电器KP52，主变压器的油温超过100℃时，断开主断•油流继电器KP49、KP50−一个流油继电器检测到无油循环，对应牵引变流器停止功率输出，牵引功率下降50%−两个油流继电器都检测到无油循环，主变流器均封锁，停止输出功率。主变压器安装有压力释放阀KP62，变压器内部压力达到95±15kPa时，压力释放阀动作，同时在微机显示屏上显示。HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（3）主变压器牵引绕组过流保护•输入电流互感器ACCT•控制、监视变流器充电电流及牵引绕组短路电流•动作保护值为1960A•保护发生时四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁输入回路中的工作接触器断开向微机控制系统发出跳主断信号通过复位开关可进行恢复（SB61/SB62,10-8B）•3分钟内连续发生两次故障将被锁定必须切断CI控制电源，才能恢复(QA46,9-6B)HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（4）主接地保护电路保护•接地信号检测传感器GCT1•接地电阻GR11、GR12•动作保护值为10A•保护发生时四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁输入回路中的工作接触器断开向微机控制系统发出跳主断信号可通过TCMS屏切除相应的逆变器，若确认只有一点接地，可将控制电器柜上对应的接地开关GS1打至“中立位”HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（5）牵引电动机过流保护•输出电流互感器CTU、CTW•对牵引电机过载及牵引电机三相不平衡起控制和监视保护作用•动作保护值为1400A•保护发生时四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁输入回路中的工作接触器断开主变流器控制单元向微机柜TCMS发出CI过流信息，实施跳主断HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（6）原边电压保护原边电压显示•网压检测－TV1•网压表PV1、PV2•受电弓升起后显示风压•机车控制系统自检正常后，通过微机显示屏也可观察到原边电流和网压HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（6）原边电压保护•当原边网压高于32kV且持续10ms或者是高于35kV且持续1ms时，CI实施保护‾四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁‾输入回路中的工作接触器断开‾向微机控制系统发出原边过电压信息•当原边网压低于16kV且持续10msCI实施保护‾四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁‾输入回路中的工作接触器断开‾向微机控制系统发出原边欠压信息过压与欠压保护HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院5.主电路保护电路（7）瞬时过电压保护•当中间回路电压3200V时，OVTR导通，电流流过OVR，释放能量。•当中间回路电压3200V时，DCPT过压保护环节动作，四象限变流器及逆变器门极封，工作接触器K打开。•当中间回路电压2000V时，DCPT低压保护环节动作，四象限变流器及逆变器门极封，工作接触器K打开。HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院6.其它（1）库内动车•CI2、5接入主电路入库插座XSM1、XSM2（600V）•2个主电路入库转换开关QS3、QS4操作：①在主电路入库插座XSM1处接入库内动车电源引线②转换主电路入库转换开关QS3③闭合地面电源④操纵司机控制器机车便可以向前、后移动HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院学习内容HXD3C主电路构成与保护控制1HXD3C辅助电路及保护控制2TCMS控制电路34TCMS与CCBII、LKJ2000之间的接口HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院二、HXD3C辅助电路及保护控制机车辅助电路从功能上可以分成相对独立的三部分电路：三相辅助供电电路辅助加热电路库用电源电路。HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院1.辅助变流器机车设有两组独立的三相辅助电源辅助变流器UA11、UA12（又称作APU1、APU2）滤波电抗滤波电容接触器自动开关辅机辅助电路入库插座XSA1，转换开关QS11HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院1.辅助变流器（1）工作方式UA11、UA12都有变频变压（VVVF）和定频定压（CVCF）两种工作方式正常运行时辅助变流器UA11工作在VVVF方式，辅助变流器UA12工作在CVCF方式辅助变流器UA11、UA12基本上以50%的额定容量工作当某一套辅助变流器发生故障时另一套辅助变流器可以承担机车全部的辅助电动机负载按照CVCF方式工作只有操纵端压缩机可以投入工作辅助变流器的故障转换控制由TCMS自动完成辅助变流器的中间直流回路同时给110V电源装置供电辅助变流器UA12的输出还经隔离变压器，给司机室各加热设备及低温预热回路HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院1.辅助变流器供电电路（2）主要参数额定输入电压：399VAC（单相）额定输入频率：50Hz直流中间回路电压：750VDC元件类型：IGBT（1700V、1200A）调制方式：四象限整流（输入）＋PWM（输出）恒频恒压变流器输出容量：230kVA输出电压：380VAC（三相）输出频率：50Hz变频变压变流器输出容量：230kVA频率控制范围：0.2～50Hz电压控制范围：2～380VACHXD3C电气线路广州铁路职业技术学院2.辅助变流器供电电路（1）辅助变流器UA11的输出电路辅助滤波器LC输出接触器KM11牵引风机电动机MA11、MA12冷却塔风机电动机MA13、MA14UA11在转换方向手柄时开始起动HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院2.辅助变流器供电电路（1）辅助变流器UA11的输出电路辅助滤波器LC输出接触器KM11牵引风机电动机MA11、MA12冷却塔风机电动机MA13、MA14（油、水）UA11在转换方向手柄时开始起动HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院2.辅助变流器供电电路（2）辅助变流器UA12的输出电路辅助滤波器LC输出接触器KM12空气压缩机电动机MA19、MA20（KM13、KM14）主变压器油泵MA21、MA22车体通风机M23、M24司机室空调EV11、EV12主变流器内部的水泵WP1、WP2辅助变流器风机APBM1、APBM2经过AT1隔离变压器，分别向司机室内的辅助加热设备、卫生间及压缩机加热回路和低温预热设备提供AC220V和AC110V交流电源UA12在合主断路器时开始起动HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院2.辅助变流器供电电路（3）故障转换UA11或辅助变流器UA12发生故障时TCMS自动断开其相应的输出接触器KM11或输出接触器KM12再闭合故障转换接触器KM20HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院3.辅助电路保护（1）辅助系统主电路接地保护在UA11、UA12内部，分别设有1套接地保护装置辅助回路发生接地故障时，可将该故障的辅助变流器切除，机车转由另一组辅助变流器对全部辅机供电HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院3.辅助电路保护（2）辅助变流器的过流和过载保护①输入回路保护输入电流互感器ACCT动作保护值为1600A保护发生时四象限整流器的门极均被封锁工作接触器K、AK均断开向微机控制系统发出跳主断的信号故障消除后10s内自动复位如果此故障在2分钟内连续发生2次，该辅助变流器将被锁死，必须切断辅助变流器的控制电源，才可解锁（QA47，9-7B）HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院3.辅助电路保护（2）辅助变流器的过流和过载保护②输出回路保护输出电流互感器CTU和CTW保护动作值为850A保护发生时逆变器的门极均被封锁向微机控制系统发出跳主断的信号故障消除后10s内自动复位如果此故障在2分钟内连续发生6次，该辅助变流器将被锁死，必须切断辅助变流器的控制电源，才可解锁HXD3C电气线路广州铁路职业技术学院3.辅助电路保护（3）辅助中间直流回路电压保护•DCPT4用于四象限整流器的控制•中间回路电压=825V或=580V时−四象限整流器门极被封锁−四象限整流器停止输出•DCPT5用于逆变器的控制•中间