和谐型系列电力机车电气系统特点分析
HXD1型机车总体介绍
和谐1型机车是在西门子公司的“欧洲短跑手”机车平台上，结合其DJ1型交流电力机车在中国大秦线上的运用经验，充分考虑到了大秦运煤专线的特殊环境而研制的一款适用于中国干线铁路重载货运的新型交流电力机车。
第一节机车主要特点和谐1型交流电力机车就其电气传动方式而言，属于交-直-交传动的范围，它有接触网供给高压交流电，在机车上降压、整流通过中间直流环节变成直流电，然后再通过牵引变流器、辅助逆变器将直流电变换成三相交流电，用来驱动交流牵引电机及其它辅助三相交流电机。
机车由电气部分、机械部分和空气管路系统三大部分组成一个有机整体，互相配合，又各自发挥独特作用，共同保证机车性能的正常发挥。
机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能，实现能量转换，同时还实现机车的控制。
机车机械部分主要用来安设司机室和各种电气、机械设备，承担机车重量，产生并传递牵引力及制动力，实现机车在线路上的行驶。
电力机车的空气管路系统作用是产生压缩空气供机车上的各种风动器械使用，并实现机车及列车的空气制动。
和谐1型交流电力机车由两节机车重联而成，机车采用国际标准电流制，即单相工频制，电压为25 kV，并能适应中国铁路接触网较宽的电压范围的特点，其每节机车上配备有相同的主电路、辅助电路和控制电路系统，每节机车均可单独运行。
每台机车其两节车主电路之间是通过车顶高压连接器在网侧相连，它使得每台机车仅使用一个受电弓便可实现整台机车的供电。
机车的每节车都有一套完整的电传动系统，该系统由一台拥有1个原边绕组、4个牵引绕组和2个2次谐振电抗器的主变压器，通过4个四象限整流器(4QC)向两个独立的中间直流电压环节充电。
每台转向架上的2台三相异步电动机作为一组负载，由连接在中间直流环节中的一个脉宽调制逆变器供电。
因此两路中间直流环节相互独立，所以整台机车牵引力有75％的冗余，从而提高了机车的可利用率。
中间直流环节还连接有谐波吸收电路、过压保护电路和接地检测电路。
和谐HXD1型大功率交流电力机车电传动系统
－１２－
李晓春 等·和谐 ＨＸＤ１ 型大功率交流电力机车电传动系统·２００７ 年第 １ 期
主变压器中， 谐振电容器置于主变流器柜中。 ５．３ 硬短路保护电路
中间直流电路中装有短路保护装置。在出现贯穿短 路时， 主断路器将分断网侧电流； ＴＣＵ 将封 锁 四 象 限 和 ＰＷＭ 逆变器的触发脉冲， 并 触 发 硬 短 路 保 护 装 置 ， 用 来 吸收短路回路释放的能量。 ５．４ 接地保护电路
ＬＩ Ｘｉａｏ－ ｃｈｕｎ， ＭＡＯ Ｙｅ－ ｊｕｎ， ＬＩＡＯ Ｈｏｎｇ－ ｔａｏ
（ ＣＳＲ Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｉｓｅ， ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ， ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂａｓｉｃ， ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｙｐｅ ＨＸＤ１ ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ．
Ｖｏｌ． ３０ Ｎｏ． １ Ｊａｎ． ２０ｔｈ， ２００７
和谐 HXD1型大功率交流电力机车电传动系统
李晓春， 毛业军， 廖洪涛
（ 中国南车集团株洲电力机车有限公司， 湖南 株洲 ４１２００１）
摘 要： 详细介绍 ＨＸＤ１ 型大功率交流电力机车主电路和辅助电路的结构组成、工作原理、技术基础、冗余设计理念以
接地保护电路由跨接在中间电路的两个串联电阻和 一个接地信号检测器组成。如果检测到接地故障， 主断路 器（ ＨＶＢ） 将断开， 然后故障中间直流环节电路也将断开， 但机车仍可以在降功率的条件下继续运行。
和谐3型电力机车操作方法
断开蓄电池 脱扣61QA
开关打至 停放制动
操纵台停 放制动灯亮
关闭U77塞门
关闭A24塞门
二、机车检查整备作业程序
8、确认CTMS微机显示屏各辅机状态正常，无故障报警。
三、 过分相的操作方法
机车过分相采用全自动方式， 要求司机接近禁止双弓标前将主 手柄回至零位，运行至T断与断标 间，密切观察操纵台故障显示屏 指示如主断不跳开立即采用手动 断开方法通过分相，下一分相采 用半自动过分相方法，过分相前 主手柄回0位，手动按压过分相按 钮，确认操纵台故障显示屏主断 断开，通过合标后机车自动闭合 主断。如半自动过分相装置不良， 立即将自动过分相关闭（一端升 弓版阀旁边），采用手动通过分 相的方法。
一、HXD3型电力机车主要特点
9 、采用了集成化气路的空气制动系统，具有 空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。
二、机车检查整作业程序
1、首先确认操纵端司机室下方制动系统 显示状态。自阀运转位，单阀全制位， 缓解蓄能制动，撤出车载铁鞋，可靠 安放悬挂好。
确认蓄能制动 器在制动状态 手动缓解蓄 能制动器
和谐3型电力总体介绍及机车操作方法
铁道机车系 王向才
主要内容：
一．HXD3机车的主要特点简介； 二．HXD3机车的动车时操作方法； 三．HXD3机车的过分相 四．HXD3机车的换端操作； 五．单机转线挂车时作业方法 六．HXD3机车的终到退勤作业
一、HXD3型电力机车主要特点
1、 轴式为C0-C0,两端轴无横动量，中间轴有15mm左右的横动 量。电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组， 1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、 恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。
和谐电力机车
HXD1型电力机车是由两节完全相同的4轴电力机车通过内重联环节连接组成的8轴重载货运电力机车，每节车设有一个司机室，为一完整系统。
其主要技术特点如下：1）主电路形式：机车采用交-直-交电传动技术，每节车配装一台水冷IGBT 变流器，给四台三相异步动机供电，辅助逆变器集成在主变流器中；2）控制系统：采用西门子SIBAS32 系列的微机控制，TCN 网络通讯技术；3）车体采用中央梁承载方式；4）采用独立通风方式；5）转向架，采用低位牵引杆，基础制动采用轮盘制动；6）空气制动系统采用CCBII 制动系统,电制动采用再生制动；7）机车具有外重联控制功能，司机可以在一个司机室对两台重联机车进行控制；8）根据铁道部要求，机车装有LOCOTROL 远程重联控制系统，适合于多机分布式重载牵引；9）根据用户的需要，车上装备卫生间、床等必要的生活设施机车的主要参数电流制：单相交流25 kV ，50 Hz机车牵引/电制动轮周功率：9600kW轴式：2（B0-B0）轨距：1435mm机车整备重量: 2×92t/2×100t轴重：23t / 25t机车前后车钩中心距：35222 mm单节机车转向架中心距：9000 mm转向架固定轴距：2800 mm车轮直径：1250 mm(新轮)持续速度23t轴重时：70km/h25t轴重时：65 km/h最高速度：120 km/h计算起动牵引力23t轴重时: ≥700 kN25t轴重时: ≥760 kN持续牵引力23t轴重时：494kN25t轴重时：532 kN电制动力：461kN紧急制动距离轴重为25t时的紧急制动距离：≤ 900 m轴重为23t时的紧急制动距离：≤ 800 mDJ4 和谐型动力种类电力车辆建造株洲电力机车型号DJ4 / HXD1建造年份2006年—总产量(生产中)UIC轴式Bo'Bo'+Bo'Bo'轨距1,435 mm轮径1,250 mm长度35,222 mm (车钩中心距)轴重23 t / 25 t电力系统交流25 kV 50 Hz最高速度120 km/h输出功率9,600 kW牵引力23 t轴重:700 kN (起动)494 kN (持续)25 t轴重:760 kN(起动)532 kN(持续)HXD1型电力机车，是中国国营铁路的货运电力机车车种之一。
HXD1C机车电气系统介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
TGF54型辅助变流器
辅助变流器输出U/f特性曲线
额定容量 VVVF输出电压和输出频(10～ 60Hz) 440V（60Hz）
辅助电气系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
辅助逆变器的维修
维修前状态确认 柜体检查 （目视检查、更换小部件） 内部检查 （目视检查、更换小部件）
内部检查 （目视检查、更换小部件）
降下受电弓，至少需要10分钟让 中间电容放电完成，静止水洗。
密封件、紧固件、电连接良好 密封件、紧固件、电连接良好。 导线无老化、电容无破损、漏液 密封件、紧固件、电连接良好。 电容无破损、漏液。 电缆无老化，母线无起泡。 接触器触头和辅助触头良好。
1
主电路介绍
2
辅助电路介绍
3
控制电路介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
机车电气系统
控制系统介绍
控制系统结构和特点 控制系统主要功能 主要部件介绍
电源波动
辅助电气系统原理图和功能说明 DC110V电源及其配电原理图
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
给控制系统提供电源
转化DC 24V给照明、仪表电路供电
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
辅助电气系统介绍
组成及特点 原理图和功能说明 主要部件介绍
机车电气系统
辅助电气系统-主要部件介绍 辅助变流器柜特性及主要参数
按要求更换干燥剂，按规程排气
主传动系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
牵引变流器的维修
打开牵引变流器 门，柜子，内部（目视检查） 断路器、电连接、水-风冷交换器（目视检查） 风机电机（目视检查、更换小部件） 直流支撑回路电容器（电容值检测） 谐振吸收回路电容器（电容值检测） 冷却液回路（配比测试）
和谐机车电气线路分析 电气工程及其自动化专业
`和谐机车电气线路分析摘要随着我国电气化铁路及电力机车技术的迅速发展，电力机车在产品的结构、质量、形式方面都有了很大的改进和提高，专业的对口，作为司乘人员，在铁路机务部门工作，必须熟悉和掌握电力机车控制电路的基本工作原理，和通过系统的分析和设计来提高自己的专业素质。
HXD3C型电力机车电气线路分析是选自机车运用的实际课题，涉及范围较广。
电力机车的控制线路是一个复杂的系统。
本课题要求学生在已学的机车线路基础上整体分析HXD3C型电力机车主电路、辅助电路和控制电路，并能了解电力机车的故障判断处理。
使学生更好的理解电力机车工作控制原理培养学生所学的基础知识、专业知识，并利用其中的基本理论和技能来分析解决本专业内的相关问题，完成电气工程技术人员必须具备的基本能力的培养和训练。
通过对此课题的学习和设计，使学生能更好地理解电力机车电气原理，掌握电力机车实际运用中的基本专业技能。
培养学生运用所学的基础知识和专业知识的能力，提高学生利用所学基本理论和自身具备的技能来综合分析解决本专业相应问题的能里，使学生树立正确的设计思想，完成电气工程技术人员必须具备的基本能力的培养和训练。
关键词：控制电路；主断路器；故障处理目录HXD3C电气线路分析 (I)摘要 (I)引言 (1)第一章主电路 (2)1.1 网侧电路 (2)1.1.1 受电弓PG1、PG2 (2)1.1.2 高压隔离开关QS1、QS2 (2)1.1.3 主断路器QF1 (3)1.1.4 原边电压互感器TV1 (3)1.1.5 避雷器F1、F2 和F3 (3)1.1.6 高压电流互感器TA1 (3)1.1.7 低压电流互感器TA2 (3)1.1.8 高压接地开关QS3 (3)1.1.9 电度表PWH (4)1.1.10 接地装置EB1～EB6 (4)1.2 主变压器 (4)1.3 主变流器和牵引电机电路 (5)1.3.1 四象限整流器 (5)1.3.2 中间直流环节 (5)1.4 保护电路 (7)1.4.1 主变压器牵引绕组过流保护 (7)1.4.2 主接地保护电路 (7)1.4.3 牵引电动机过流保护 (7)1.4.4 原边电压保护 (8)1.4.5 瞬时过电压保护 (8)1.5 其它 (8)1.5.1 原边电压显示 (8)1.5.2 库内动车 (8)第二章辅助电路 (9)2.1 辅助变流器及辅助供电电路 (9)2.1.1 辅助变流器 (9)2.1.2 辅助变流器供电电路 (10)2.1.3 辅助电动机电路 (12)2.1.4 辅助电动机电路的保护系统 (12)2.2. 辅助加热装置电路 (13)2.2.1 机车辅助加热装置 (13)第三章列车供电电路 (15)3.1 主电路 (15)3.2 辅助电路 (15)3.3 控制电路 (15)第四章控制电路 (17)4.1 控制系统概述 (17)4.2 控制电源电路 (18)4.2.1 低压电源柜 (18)4.2.2 控制电源的分配 (18)4.2.3 110V 电源装置的控制 (18)4.2.4 控制电路的监测与保护 (19)4.3 司机指令与控制功能 (19)4.3.1 电钥匙SA49（SA50） (19)4.3.2 司机控制器AC41（AC42） (19)4.3.3 受电弓扳键开关SB41（SB42） (20)4.3.4 主断路器扳键开关SB43（SB44） (20)4.3.5 压缩机扳键开关SB45（SB46） (20)4.3.6 紧急制动、半自动过分相和定速按钮 (20)4.3.7 停放控制 (21)4.3.8 无人警惕控制 (21)4.3.9 微机复位 (21)4.3.10 信息显示屏和状态指示灯 (22)4.4 机车逻辑控制和保护电路 (22)4.4.1 各辅助电动机自动开关功能 (22)4.4.2 各辅助电动机接触器功能 (23)4.4.3 原边过流继电器KC1 (23)4.4.4 主变压器保护电路 (23)4.4.5 主断路器快速保护电路 (23)4.4.6 主变流器控制电路 (24)4.4.7 辅助变流器控制电路 (24)4.4.8 空调机组的控制电路 (25)4.4.9 机车重联控制电路 (25)4.4.10 自动过分相控制电路 (26)4.4.11 轴温检测电路 (26)4.4.12 列车供电控制电路（仅客运方案） (26)4.4.13 机车照明电路 (27)4.4.14 其他辅助设备控制 (27)4.4.15 机车控制系统与行车安全综合信息系统的接口 (28)4.4.16 快速降弓控制电路 (28)4.4.17 轮缘润滑控制电路 (28)第五章制动系统控制 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A 附录内容名称 (33)引言HXD3C型电力机车是在HXD3型电力机车设计制造技术平台的基础上，借鉴了HXD3B型电力机车的成熟技术，开发研制而成的交流传动客货运通用电力机车。
HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理
HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理HXD1型交传电力机车的电气系统由牵引变流器、辅助电源装置、控制装置和保护装置等组成。
牵引变流器主要用于将直流电源转换成交流电，以驱动机车的牵引电机。
辅助电源装置提供机车所需的各种辅助电源，如照明、供暖和空调等。
控制装置用于控制机车的各项功能，如启动、停车、制动和速度调节等。
保护装置主要用于保护机车电气系统的安全运行，当监测到异常情况时，会自动切断电源，以防止损坏。
在使用HXD1型交传电力机车时，有一些常见的故障可能会发生。
例如，牵引变流器故障可能导致机车无法正常启动或停车，这时可以通过检查牵引变流器的连接线路和散热器是否正常工作来解决问题。
另外，辅助电源装置故障可能导致机车辅助设备无法正常供电，可以通过检查辅助电源装置的输入电压和输出电压是否符合要求来解决问题。
此外，控制装置故障可能导致机车无法正常操作，可以通过检查控制装置的连接线路和控制电路是否正常工作来解决问题。
最后，保护装置故障可能导致机车电气系统无法正常工作，可以通过检查保护装置的连接线路和保护参数是否设置正确来解决问题。
为了提高HXD1型交传电力机车的电气系统的可靠性和安全性，需要定期对电气系统进行检查和维护。
例如，可以定期对牵引变流器的散热器清洁和冷却液的更换，以确保牵引变流器的散热效果良好。
同时，还需要定期检查各个连接线路和接线端子是否松动或锈蚀，及时进行维修和更换。
另外，还需要定期检查各个保护装置的工作状态，确保其正常运行。
总之，HXD1型交传电力机车的电气原理分析与故障处理是确保机车正常运行的重要环节。
只有对电气系统进行深入了解并掌握常见故障处理方法，才能及时发现和解决故障，确保机车的运行安全和可靠性。
和谐机车总体5..
机车主要部件介绍
主变压器特点：
• 1）采用下悬式安装，强迫导向油循环风冷方式，总重 13t。主变压器与冷却装置布置。 • 2）变压器采用心式卧放结构，普通矿物油。 • 3）高阻抗绕组结构，使变压器内部空间磁场很强，大 量采用无磁结构件。 • 4）油箱采用硅钢板加铝屏蔽的方式。避免漏磁干扰外 部信号。 • 5）线圈导线采用H级纸绝缘，具有耐热等级高，机械强 度大的特点。 • 6）全铝板翅式冷却器，两路油循环系统。
机车主要部件介绍
2、真空主断路器
型号：BVACN99.21500
额定电压 额定电流 最大工作电压 额定分断容量 最大分断电流 辅助触点数 固有分闸时间 工作压力 30kV 750 A 31 kV 440 MVA 16 kA 5 25～60 ms 450～1000 kPa
真空断路器结构特点及优点
• 真空断路器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 高扩散能力形成的去游离作用进行灭弧的。 电弧熄灭后，介质强度恢复速度特别高。 • 与空气断路器相比，它具有结构简单、工 作可靠、分断容量大、动作速度快、绝缘 强度高等诸多优点。另外，真空灭弧室不 需要检修，整机检修工作量小，维修方便。
和谐机车总体5
机车电气系统
1、主电路系统
机车电气系统
2、辅助电气系统
1、受电弓
机车主要部件介绍
受电弓是电力机车上一个重要的电气部件，通过它直接与接触网接 触，将电流从接触网上引入机车，供车内的电气设备使用。它安装 在车顶上，不用时处于折叠状态，运用时升起与接触网接触。 受电弓型号 DSA200 额定电流 1000 A 最大速度 200 km/h 静态接触压力 70±10 N 最大升弓高度 3000 mm 工作高度 888～2800 mm 落弓高度（滑板面至车顶） 613 mm 总长（折叠长度） 2561 mm 滑板长度 1250 mm 滑板材料 碳滑板或铝包碳滑板 工作空气压力 400～1000 kPa DSA200型受电弓外形图 升弓时间 <5.4 s 降弓时间 <4 s
和谐3型电力机车操作方法
CHENLI
12
二、机车检查整作业程序
1、首先确认操纵端司机室下方制动系统 显示状态。自阀运转位，单阀全制位， 缓解蓄能制动，撤出车载铁鞋，可靠 安放悬挂好。
手动缓解蓄 能制动器
CHENLI
确认蓄能制动 器在制动状态
13
(2) 主回路输入 单相399V — 50Hz
(3) 主回路输出
CVCF 230KVA — 380V — 50Hz
VVVF 230KVA — 2~380V — 0.2~50Hz
CHENLI
5
一、HXD3型电力机车主要特点
3、采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、 自诊断功能，而且实现了机车的网络重联 功能。
8 、 采用独立通风冷却技术。
① 牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却 方式；
② 主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式 铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；
③ 辅助变流器也采用车外进风冷却的方式； ④ 另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。
CHENLI
11
一、HXD3型电力机车主要特点
总风缸排水 塞门A12
CHENLI
检查复合冷却器油
水管路有无漏泄， 水位指示（红色指针 19
指向100）
二、机车检查整备作业程序
8、确认CTMS微机显示屏各辅机状态正常，无故障报警。
CHENLI
20
三、 过分相的操作方法
机车过分相采用全自动方式，要 求司机接近禁止双弓标前将主手 柄回至零位，运行至T断与断标间 ，密切观察操纵台故障显示屏指 示如主断不跳开立即采用手动断 开方法通过分相，下一分相采用 半自动过分相方法，过分相前主 手柄回0位，手动按压过分相按钮 ，确认操纵台故障显示屏主断断 开，通过合标后机车自动闭合主 断。如半自动过分相装置不良， 立即将自动过分相关闭（一端升 弓版阀旁边），采用手动通过分 相的方法。
HXD1C机车电气系统介绍
主传动系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
牵引变流器电气性能参数
额定输入电压 额定输入电流 中间电压 额定输出电压 额定输出电流
最大输出电流 效率 冷却方式
AC970V/ 50 Hz 3×1390A DC1800V 3AC1375V 3×598A 3×814A ≥97.5% 强迫水循环冷却
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
网侧主要部件维修
受电弓（目视检查、更换小部件） 真空主断路器（目视检查、更换小部件、真空度检查、 触头检查） 避雷器（目视检查、U1mA直流电压测试性能）
高压隔离开关（目视检查、加脂、更换小部件）
碳滑板到限更换、气囊等紧固件 密封件和紧固件完好、风缸、真 空泡、主触头 直流测试不小于58kV，泄漏电流 不大于50μA 触头油脂润滑、辅助联锁测试、 主触头到限更换
主变压器的维修
温度无指示或指示错误，机械故障等 油泵不规则运行、运行噪音、轴承故障、绕组故障、阻 塞、漏油等 压力释放阀无信号或信号错误，机械故障、不动作
更换有故障电阻温度计 更换有故障油泵 更换压力释放阀
油流继电器无信号或信号错误，机械故障、不动作
更换油流继电器
变压器烧损
更换有故障变压器
日常需检查冷却塔上干燥器，更换变压器后需进行冷却 系统排气工作
THG2B型高压隔离开关
高压电缆总成
避雷器
原边电流互感器
主传动系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
网侧主要部件电气性能
受电弓（具有ADD功能） 真空主断路器（绝缘子爬电距离大于1000mm） 避雷器（氧化锌电阻片，内部无间隙 ） 高压隔离开关（手动、无载操列机车广泛采用） 高压电流互感器（干式）
HXD3C型电力机车电气线路原理分析及故障处理
目录摘要 (1)前言 (2)一、HXD3C型电力机车概述 (3)1、机车主要技术参数 (3)2、机车主要特点 (5)二、HXD3C型电力机车设备布局 (6)1、机车车体 (6)2、司机室 (6)3、受电弓 (6)4、司机室设备布置 (7)5、机械间设备布置 (7)三、HXD3C型电力机车电气线路分析 (9)1、主电路 (9)2、辅助电路 (10)3、列车供电电路 (12)4、机车控制电路 (13)5、制动系统控制电路 (14)四、HXD3C型电力机车常见故障分析及处理 (15)1、受电弓工作异常 (15)2、途中刮弓 (15)3、主断合不上 (16)4、辅助变流器故障 (16)5、复合冷却器风机故障 (16)6、牵引风机故障 (17)7、主接地、牵引电机过载 (17)8、水泵、油泵、油温高故障 (17)9、110V充电装置故障 (17)10、机车列供电故障处理方法 (18)参考文献 (19)致谢 (20)摘要：HXD3C型机车电气线路相对比较复杂，闭合条件繁多，从硬件和软件上都作了多重保护，在实际运用过程中，经常出现电气线路的情况。
本文主要针对电气部分、故障处理以及综合部分进行分析和阐述，并对电气线路中的常见问题进行了原因分析。
关键词：HXD3C型电力机车；电气线路分析；故障及处理-2-£-—1—刖B重载运输代表了铁路货物运输领域的先进生产力，己成为许多国家追求的目标。
随着国民经济迅速的发展，大秦线原设计己经远远不能满足运量增长的要求。
HXD3C型大功率交流传动电力机车应运而生。
为了促进铁路机车装备现代化的要求，株洲电力机车有限公司在“先进、成熟、经济、适用、可靠”的理念下研制了HXD3C性大功率交流传动电力机车。
随着机车运行速度的不断提高，机车对受电弓和主断路器运行能力也有了很大的要求。
HXD3C采用车空气管路与制动系统，HXD3C大功率交流传动电力机车主要运用于“大秦线"、“大包线”，冬季温度较低，在室外运行的受电弓和主断路器故障率较高。
第一章和谐1型电力机车概述
第一章和谐1型电力机车概述和谐1型机车是在西门子公司的“欧洲短跑手”机车平台上，结合其DJ1型交流电力机车在中国大秦线上的运用经验，充分考虑到了大秦运煤专线的特殊环境而研制的一款适用于中国干线铁路重载货运的新型交流电力机车。
第一节机车主要特点和谐1型交流电力机车就其电气传动方式而言，属于交-直-交传动的范围，它有接触网供给高压交流电，在机车上降压、整流通过中间直流环节变成直流电，然后再通过牵引变流器、辅助逆变器将直流电变换成三相交流电，用来驱动交流牵引电机及其它辅助三相交流电机。
机车由电气部分、机械部分和空气管路系统三大部分组成一个有机整体，互相配合，又各自发挥独特作用，共同保证机车性能的正常发挥。
机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能，实现能量转换，同时还实现机车的控制。
机车机械部分主要用来安设司机室和各种电气、机械设备，承担机车重量，产生并传递牵引力及制动力，实现机车在线路上的行驶。
电力机车的空气管路系统作用是产生压缩空气供机车上的各种风动器械使用，并实现机车及列车的空气制动。
和谐1型交流电力机车由两节机车重联而成，机车采用国际标准电流制，即单相工频制，电压为25 kV，并能适应中国铁路接触网较宽的电压范围的特点，其每节机车上配备有相同的主电路、辅助电路和控制电路系统，每节机车均可单独运行。
每台机车其两节车主电路之间是通过车顶高压连接器在网侧相连，它使得每台机车仅使用一个受电弓便可实现整台机车的供电。
机车的每节车都有一套完整的电传动系统，该系统由一台拥有1个原边绕组、4个牵引绕组和2个2次谐振电抗器的主变压器，通过4个四象限整流器(4QC)向两个独立的中间直流电压环节充电。
每台转向架上的2台三相异步电动机作为一组负载，由连接在中间直流环节中的一个脉宽调制逆变器供电。
因此两路中间直流环节相互独立，所以整台机车牵引力有75％的冗余，从而提高了机车的可利用率。
中间直流环节还连接有谐波吸收电路、过压保护电路和接地检测电路。
HXD1型电力机车牵引电传动系统分析
HXD1型电力机车牵引电传动系统分析HXD1型电力机车是目前中国国内主要采用的交流传动电力机车之一、该型号机车采用了牵引电传动系统，由电机、变压器、整流器、逆变器和控制装置等组成。
本文将对HXD1型机车的牵引电传动系统进行分析，包括其工作原理、特点以及存在的问题等方面。
首先，HXD1型机车的牵引电传动系统主要由交流牵引电机驱动，电机与车轮通过齿轮减速器、驱动轴传递动力。
在牵引过程中，电机接收来自整流器输出的直流电能，通过电机的转子与零部件之间的相对运动，将电能转化为机械能，驱动车轮产生牵引力。
同时，在制动过程中，电机作为电动制动器，将机械能转化为电能，并通过逆变器将电能转化为热能散发。
其次，HXD1型机车牵引电传动系统的特点有以下几点。
首先是动力性能稳定可靠。
该型机车采用了电机传动，相比于传统的机械传动方式，具有动力传递效率高、响应速度快等特点，能够提供稳定可靠的动力输出。
其次是能源利用效率高。
传统的机车通过牵引发动机与传动系统实现牵引力，但在过程中会有功率损耗，而电力机车通过直接利用电能驱动电传动系统，能够更高效地利用能源，提高能源的利用效率。
再次是环境友好。
电力机车不需要燃料燃烧，减少了尾气排放，对环境的污染较小，有利于环境保护。
然而，HXD1型机车的牵引电传动系统还存在一些问题。
首先是系统的复杂性。
电力机车的牵引电传动系统涉及到多种电力、电子设备，需要较高的技术水平和维修保养能力。
其次是电力系统的稳定性。
机车的电力系统在工作过程中需要经常进行调整和优化，以确保系统的稳定性和安全性。
再次是能源供给的问题。
电力机车需要外部供电，如果供电系统不稳定或故障，会影响机车的正常运行和维护。
综上所述，HXD1型电力机车的牵引电传动系统具备稳定可靠、能源利用效率高、环境友好等特点。
然而，还需要进一步解决系统复杂性、电力系统稳定性和能源供给等问题，以提高机车的性能和可靠性。
HXD3电气系统介绍
HXD3电气系统介绍HXD3电气系统介绍一、概述1·1 电气系统定义电气系统是HXD3型电力机车中负责控制、保护和供电的重要部分。
它包括牵引供电系统、控制系统、保护系统和指示系统等多个子系统。
1·2 电气系统功能电气系统的主要功能是提供机车的牵引能力、实现对机车的控制和保护，以及为驾驶员提供必要的指示信息。
通过各个子系统的协调工作，电气系统能够确保机车的安全运行。
二、牵引供电系统2·1 牵引变压器牵引变压器是牵引供电系统的核心设备，负责将高压电网的交流电压升压为供机车牵引用的高压交流电。
它包括冷却系统、绝缘系统、监测系统等。
2·2 整流装置整流装置将变压器输出的交流电转化为直流电，以满足牵引电机的工作需要。
它主要由整流器、滤波器和逆变器等组成。
2·3 牵引电机牵引电机是电气系统实现牵引功能的关键部件。
它接受整流装置输出的直流电，通过控制系统的指令，产生适应运行条件的牵引力，推动机车行驶。
三、控制系统3·1 控制器控制器是驾驶员对机车进行操作的界面，通过控制杆、按钮等控制元件，驾驶员可以操纵机车的加速、减速和制动等行车参数。
3·2 控制模式控制模式是指机车在不同工况下的工作方式，包括牵引模式、制动模式和惰性模式等。
控制系统根据驾驶员的操作进行模式切换，以满足不同的运行需求。
四、保护系统4·1 过电流保护过电流保护是保护系统的重要功能之一，它能够在电流异常时及时切断电路，防止设备损坏和火灾发生。
4·2 短路保护短路保护是为了防止电路出现短路现象，当短路发生时，保护系统会迅速切断电路，保护设备不受损坏。
五、指示系统5·1 指示灯指示系统通过指示灯的亮灭状态，向驾驶员提供机车的工作状态和警告信息，包括牵引力、速度、电源状态等。
5·2 数字显示器数字显示器能够显示机车的具体参数，如电压、电流、速度等，为驾驶员提供更直观的信息。
04HXD1C机车电气系统介绍
主变压器的维修
温度无指示或指示错误，机械故障等 油泵不规则运行、运行噪音、轴承故障、绕组故障、阻 塞、漏油等 压力释放阀无信号或信号错误，机械故障、不动作
更换有故障电阻温度计 更换有故障油泵 更换压力释放阀
油流继电器无信号或信号错误，机械故障、不动作
更换油流继电器
变压器烧损
更换有故障变压器
日常需检查冷却塔上干燥器，更换变压器后需进行冷却 系统排气工作
辅助电气系统-主要部件介绍柜性能参数
输出电压等级 快速充电电压 浮充电压 DC24V输出 最大持续输出电流 DC110V DC24V 蓄电池最大充电电流
DC115.2V±1% DC108.0V±1% DC24V±2%
90A 25A DC35A
TGY03型控制电源柜
辅机电源为3AC 440V供电，部分辅机具有变频功能，节能性好；
机车控制电源为DC 110V，照明供电为DC 24V；
控制系统采用微机控制，符合IEC 61375 标准的TCN网络；
机车具有先进的智能化诊断功能，能对主传动系统、辅助电气系
统、控制系统以及空气制动系统的故障进行诊断和安全导向；
机车电磁兼容满足EN 50121-1，EN 50121-2，EN 50121-3-1的标
维修前状态确认 柜体检查 （目视检查、更换小部件） 内部检查 （目视检查、更换小部件）
内部检查 （目视检查、更换小部件）
降下受电弓，至少需要10分钟让 中间电容放电完成，静止水洗。
密封件、紧固件、电连接良好 密封件、紧固件、电连接良好。 导线无老化、电容无破损、漏液 密封件、紧固件、电连接良好。 电容无破损、漏液。 电缆无老化，母线无起泡。 接触器触头和辅助触头良好。
HXD1C型电力机车电气系统介绍
和谐型交流传动电力机车AC380V列车供电系统研究
第 ３８ 卷 第 ５ 期
铁道机车车辆
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．５
２０１８年１０月 ＲＡＩＬＷＡＹ ＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥ ＆ ＣＡＲ Ｏｃｔ． ２０１８
文章编号：１００８－７８４２ （２０１８）０５－００４９－０２
和谐型交流传动电力机车 犃犆３８０犞 列车供电系统研究
限 整 流 器 变 换 为ＤＣ１８００Ｖ，每 个 桥 臂 的ＩＧＢＴ采 用
王 威 （１９７８— ）男 ，高 级 工 程 师 （收 稿 日 期 ：２０１８－０１－２４）
５０ 铁 道 机 车 车 辆 第３８卷
３３００Ｖ／１５００Ａ。 将 ＤＣ１８００ Ｖ 通 过 电 容 器 Ｃ１、Ｃ２、 Ｃ３ 及电压 平 衡 回 路 分 压 为 ＤＣ６００ ＶＸ３，完 成 降 压 过 程，再通 过 ３ 相 逆 变 器 将 ＤＣ６００ Ｖ 电 源 逆 变 为 三 相 ＡＣ３８０ Ｖ 电 源，经 ＬＣ 滤 波 后 提 供 给 客 车 车 厢 电 源。 由于客车电 源 需 要 提 供 三 相 四 线 制 电 源，因 此 通 过 在 ＤＣ６００Ｖ 中间回 路 串 联 两 组 相 等 的 支 撑 电 容，完 成 中 点接地及三相四线制电源中性点的引出，具 体 见原 理图 ３所示。 针 对 该 回 路 进 行 模 拟 测 试，在 额 定 网 压 ２５ｋＶ，以 及１７．５～３１ｋＶ 变换区间，直流６００Ｖ 的三分压输出达 到了电压平衡。变压 器 列 车 供 电 绕 组 漏 电 感 ０．２ ｍＨ， 按 照 电 流 指 令 输 出 波 形 良 好 ，具 体 如 图 ４ 所 示 。 而 且 采
和谐客运机车供电控制系统的技术特点
和谐客运机车供电控制系统的技术特点作者：王高波来源：《电子技术与软件工程》2018年第01期从和谐客运机车列车供电控制系统与韶山客运机车的列车供电控制系统比较出发，介绍了和谐客运机车列车供电控制系统设计开发的技术特点以及为贯彻简统化、模块化所采取的措施。
和谐客运机车列车供电控制系统已在HXD3C、HXD1D等多种和谐客运机车上装车两千多台，其性能日臻完善并得到验证。
【关键词】和谐客运机车列车供电控制系统技术特点简统化模块化从2004年4月铁路第五次大提速开始，机车列车供电系统向旅客列车进行直供电的运用越来越广泛。
尽管韶山客运机车列车供电控制系统已在SS9、SS8、SS7E等机车上大规模推广使用多年，现场运用成熟、可靠，但是受制于当时技术条件和工艺水平的限制，存在功能简单、信息化程度不高、部分器件采购困难等缺点，已不适应目前形势的发展需要。
为保证和谐客运机车列车供电系统的可靠运行质量，保证旅客列车的运行安全、舒适，因此在和谐客运机车上对列车供电控制系统进行变革改进符合机车技术进步及现实的需要。
1 总体思路作为列车供电控制系统的改进升级产品，和谐客运机车列车供电控制系统充分吸收了韶山客运机车列车供电控制系统的设计优点和成功运用经验，并考虑以往运行中出现的问题以及后续采取的完善措施，一并在新设计的列车供电控制系统中加以解决。
为满足和谐客运机车技术进步及改进的需要，整个列车供电控制系统设计中充分利用了当今先进的计算机控制技术，采用了新的电子元器件及新工艺，贯彻简统化、模块化、系列化的设计思想，提高产品的质量和技术含量。
2 技术特点2.1 系统架构优化在和谐客运机车列车供电控制系统的开发设计中，借鉴了韶山客运机车列车供电控制系统的设计思想，并对系统架构和功能模块进行了优化和改进。
和谐客运机车列车供电控制系统一般包含了开关电源、供电控制、数字入出、脉冲分配、转换控制等5个基本通用模块，采用A/B两组冷备冗余设计方式，可实现DC600V列车供电系统的特性控制、整流控制、故障保护、接地保护、通讯等功能。
HXD型电力机车电气负荷特性统计分析
牵引供电专题设计报告HXD型电力机车电气负荷特性统计分析姓名：学号：班级：指导老师：一、HXD2电力机车主电路系统的构成及功能原理1.网侧电路的组成2.牵引电路二、谐波产生的原因1.电力机车谐波2.电力机车电气化用电特征3.电力机车供电系统谐波的产生三、结合实测结果统计分析HXD2B0421的电气负荷特性1.实际线路上的功率曲线、电流有效值曲线2.谐波特性，3、5、7、9等低次谐波及某些特征高次谐波含量随功率、电流变化曲线3.不同负荷电流等级下的典型波形、频谱及等效干扰电流四、总结一、HXD2电力机车主电路系统的构成及功能原理HXD2型大功率交流货运电力机车的牵引电传动系统主要是由网侧电路、主变压器和牵引电路组成，其中牵引电路包括牵引变流器和牵引电机等。
整个系统采用单轴独立控制方式，交一直一交变流技术对牵引电机进行牵引和制动特性控制。
1、网侧电路的组成网侧电路(如图1所示)主要由受电弓、高压隔离开关、网侧火花放电间隙、原边电流互感器、原边电流传感器、真空主断路器、避雷器、接地开关、高压电压互感器、高压连接导电杆以及主变压器原边绕组、组接地回流装置、电能计量装置等组成。
图1网侧电路网侧电路主要是用于实现从接触网受流到机车，为机车上的主变压器提供25 kV／50 Hz的交流电源，作为整个机车工作的动力电源。
2牵引电路2．1牵引变流柜的构成整台机车由两台牵引变流柜组成，每个牵引变流柜集成了一个转向架的两个牵引变流系统、两个牵引变流控制系统及一套冷却系统，一套牵引变流系统基本由预充电接触器、工作接触器、预充电电阻、整流功率模块、降压斩波模块、接地电阻、充电电容、充电电容电压指示灯、中间电压互感器、PWM逆变模块、整流输入电流传感器、逆变器输出电流传感器以及变流系统功率模块冷却用的轴流冷却塔风机等组成。
2．2牵引变流系统原理图3为HXD2型电力机车一个轴上的牵引变流系统电气原理图，整台机车的牵引电路包含有原理和结构相同的4套牵引变流器装置，分别布置于两个柜体中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
和谐型系列电力机车电气系统特点分析
【摘要】文章以和谐1、2、3型电力机车的电气系统为研究对象，对机车的电气系统特点按照主电气电路、辅助电气电路、微机控制系统分类做了系统的比较分析。
【关键词】电力机车；主电气电路；辅助电气电路；控制系统
1 引言
和谐系列电力机车是南车集团和北车集团与国外企业合作，引进消化技术，并国产化的新一代交流货运机车，型号有HXD1、HXD1B、HXD1C，HXD2、HXD2B、HXD2C和HXD3、HXD3B、HXD3C。
和谐型系列机车电气系统的主、辅回路均采用了交流控制技术，系统的设计坚持起点高、技术领先的原则，采用先进、成熟、可靠的技术，按照标准化、系列化、模块化、信息化的总体要求进行全方位设计的。
2 主电气系统
机车主电气电路主要由网侧电路、主变压器、牵引变流器及牵引电机构成，如图1所示。
其中和谐型系列电力机车网侧电路主要由受电弓、主断路器、台避雷器、高压电压传感器、高压电流传感器、高压隔离开关、主变压器原边、回流侧互感器和接地碳刷等组成。
下面主要从主变压器、变流器和牵引电机三个方面进行比较。
图1 简化主电气电路
2.1 HXD1型电力机车主电路特点
（1）主变压器
采用EFAT6744型电力机车牵引变压器。
其内除主变压器外，还装有两台100HZ滤波电抗器。
它们装在一个邮箱内，共用一个冷却系统。
主变压器是单相变压器，卧式结构，采取车体下悬安装方式。
（2）牵引变流器
每台机车由2节车组成，每节车设有1个牵引变流柜，每个牵引变流柜由2套相互独立的变流器组成。
一个变流器包含2个并联的四象限整流器、1个牵引逆变器和1个辅助逆变器等。
（3）牵引电机
采用西门子公司的1TB2624-0TD02型或国产化的JD160型鼠笼式三相异步牵引电动机，额定功率为1224千瓦，冷却方式为强迫通风，采用直接转矩控制（DTC）。
2.2 HXD2型电力机车主电路特点
（1）主变压器
主变压器为模块化的卧式结构，包括1个原边绕组，4个牵引绕组，4个二次滤波电抗器，2个辅助滤波电抗器，强迫油循环风冷却系统以及内置的多种保护电器。
（2）牵引变流器
采用ONIX系统将IGBT技术应用于异步交流传动机车。
牵引传动系统的每台牵引电机与1个牵引逆变器和1个四象限整流器相连，组成四个独立的驱动单元，这样每根车轴驱动可以单独切除，因此发生一个单独的故障后，1台机车上仍保持3/4牵引功率。
（3）牵引电机
牵引电动机采用由永济电机公司国产化的YJ90A型牵引电机（阿尔斯通公司原型号为6 FRA 4567 B型），该型电动机为六极三相鼠笼式异步牵引电动机，定子采用全叠片无机壳结构以减轻重量和改善散热，额定功率为1224千瓦，冷却方式为强迫通风，采用磁场定向直接转矩控制。
3 辅助电气系统
辅助电气系统是由三相输出辅助电源、充电机、辅助负载、低压电器和辅助控制单元等组成。
3.1 HXD1型电力机车辅助电气系统特点
HXD1型电力机车辅助电气系统由集成在牵引变流器内的辅助逆变器供电。
两个辅助逆变器分别从牵引变流器的一路中间直流环节取电，通过滤波变压器和一组滤波电容器滤波后向两个三相支路供电。
230V/60Hz单相交流支路由一个440V/230V变压器从三相恒频恒压支路取电。
直流负载支路由蓄电池充电机供电。
3.2 HXD2型电力机车辅助电气系统特点
两个独立的辅助变流器均采用IGBT技术。
每个辅助变流器包括降压斩波器和逆变器，直接由主电路中间回路供电，变压器不用设辅助绕组。
在正常模式下，一个辅助变流器为定频载荷供电，另一个为变频载荷供电。
如果一个辅助变流器
驱动失效，另一个将为蓄电池充电器和整个机车的辅助载荷供电。
蓄电池充电器单节车采用冗余设计，每两节车也互为冗余，保证了110V电源的可靠性。
3.3 HXD3型电力机车辅助电气系统特点
在HXD3型机车中，其三相辅助电路采用了辅助变流器给机车的各类辅助电机供电，三相辅助变流系统是采用日本东芝公司现有成熟的辅助传动变流技术，由两组辅助变流器组成。
每组辅助变流器的功率均为230kV A，它们分别是APU1和PU2。
APUl和APU2分别同2套牵引变流器安装在一起，组成两组功率变流柜。
其风冷部分共用一个通风机和通风道，简化了机车通风系统，减少了牵引变流器和辅助变流器之间的电气接口，有利于设备安装、检修和维护。
4 微机控制系统
机车控制监视系统，简称TCMS可以实现以下功能：根据司机指令完成对机车逻辑控制、主变流器及牵引电机控制、辅助变流器控制、牵引特性控制、制动特性控制、定速控制、半自动过分相控制，机车运行状态显示，具备故障保护、显示、记忆，并在一定程度上可以自动排除、切换故障。
4.1 HXD1型电力机车微机控制系统特点
HXD1型电力机车装载了西门子公司开发的“SIBAS32”32位微机控制系统和列车通信网络（TCN），并安装了“Locotrol”多机牵引无线同步控制系统和克诺尔公司的“CCB II”微机控制电空制动系统。
“SIBAS 32”系统采用集散控制模式，由中央控制单元（CCU）、牵引控制单元（TCU）、辅助控制单元（ACU）、液晶显示屏（HMI）和外设智能接口（KLIP）构成，并采用网络控制系统进行数据通信，由绞线列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两级网络构成，使机车控制系统具有控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能。
4.2 HXD2型电力机车微机控制系统特点
HXD2型电力机车采用了阿尔斯通公司开发的“Agate”微机网络控制系统，该系统是基于WorldFIP网络通信总线，网络架构分为FIP车辆网络（FIPV）和FIP列车网络（FIPT）两级，其中FIPV负责每节机车内部各设备的信息交换，而FIPT用于两节机车之间或两组重联机车之间的通信；控制系统具有全面的机车控制、监测、传输、故障诊断、显示和存储功能。
由基本硬件和软件模块组成：MPU（主处理）、CRT（牵引传动控制模块）、CRA（辅助控制模块）、RIOMS （远程输入输出模块）、DDU（司机室显示器）等。
5 结论
通过对和谐型系列机车的电气系统的分析，掌握了各系列机车交流电气系统的特点，为机车的运营和管理提供可靠的技术支持。
参考文献：
[1]黄济荣.电力牵引交流传动与控制.北京：机械工业出版社，1999.
[2]王立民，郝凤荣.HXD3型交流传动电力机车电气系统.铁道机车车辆，2008.
[3]连级三.电传动机车概论.成都：西南交通大学，2001.
[4]张曙光主编. HXD1型电力机车.中国铁道出版社.2009
[5]耿幸福. HXD3型机车电传动系统分析.电力机车与城轨车辆.2011。