高原环境适应性HXD1D电力机车网侧柜设计及强度分析

Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｉｎｅ ｓｉｄｅ ｃｕｂｉｃｌｅ ｆｏｒ ＨＸＤ １ Ｄ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ａｄａｐｔ ｔｏ ｐｌａｔｅａｕ ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ
ＦＡＮ Ｚｈｉｆｅｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｎｇｑｕａｎ，ＤＩＮＧ Ｗ ｅｉｍｉｎ
（ＣＲＲＣ Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００１，Ｃｈｉｎａ）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ。ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１６．０３．００５
０ 引言 我国西北地 区 自然环境具有海拔高 、风沙 大、盐雾 重、紫外
线强 、昼夜温差大等特 点。这些条件对 电力机 车安 全可靠运行 提出了严格 的要求 ，针 对该环境 条件 ，中车株洲 电力机 车有 限 公 司（以下简称株 机公 司）研 发了一款 高原环境适应型 ＨＸＤ１Ｄ 电 力机 车 。
文 中网侧柜在底架上安装 主断器 、高压 接地开关、避雷器 ，
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和刚度要求 ，网侧柜结构如图 １所示 。为满足柜 内布线和安装 管路要求 ，在相应位置设计扎线杆和 Ｃ型导轨。网侧柜采用前 面开门和侧门可拆 装方式 ，便于柜 内电器部件安装和检修 实现 可维护性的 目的。网侧柜安装于 电力机车机械 间 ，采用两个长 Ｔ型螺栓和两个短 Ｔ型螺栓连接在车体上 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｉｎｅ ｓｉｄｅ ｃｕｂｉｃｌｅ ｆｏｒ ＨＸＤ１ Ｄ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ａｄａｐｔ ｔｏ ｐｌａｔｅａｕ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｓ ｅｘ· ａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｕｂｉｃｌｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｌａｙｏｕｔ，ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｎｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ；ｌｉｎｅ ｓｉｄｅ ｃｕｂｉｃｌｅ；ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ；ｓｔｒｅｎｇ ｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ
电力机 车上 的网侧 电气设备 （如高压隔离开关 、主断路器 、 接 地开关 、避雷器 、高压 电压互感器 等 ）对高原环境 中 的盐 雾 、 沙尘暴 、紫外线 、温差 、履冰 等因素非 常敏感 ，严 重影 响其 正常 工作性 能。为确保 电力机 车在高原 环境 中能够 安全可靠 地持 续 运行 ，本文设计了一种 网侧 柜 ，将 机车上 的 网侧 电气设 备集 成 其内。通过高压 电缆 总成连接 网侧 柜 内的高 压隔离开 关与 受 电弓，实现电能传递 。因此 ，网侧 柜关 系电力机 车安全 可靠 运行 ，有必要对其 进行严密 的分析和设计 。 １ 网侧柜总体设计
根据本车型总体设备 布置要求 ，网侧 柜 的外 形尺 寸为 ：长 ×深 ×高 ＝１ ５００ ｍｍ×１ ０５０ ｍｍ×２ １００ ｍｍ。基 于模块化 设 计 思想 ，网侧 柜结构采用框架形式 ，主要 由底架组 焊 、左 右侧 架 组焊、前架组 焊、顶架组焊 以及安装 梁组 成。整个柜 体 由冷 拔 异 型钢 管（Ｄ～１ ５０×５０×３ Ｑ２３５Ｂ）焊接而成 ，保证足够的强度
技 术 与 市场 ２０１６年 第２３卷第３期
创新 与实践
同 原 环 境 适 应 性 －．＿Ｊ 自
ＨＸＤ１ Ｄ电力 机 车
网侧 柜 Байду номын сангаас 计 及 强 度 分 析
范 志峰，黄相权 ，丁伟民
（中车株洲 电力机车有限公 司，湖南 株洲 ４１２００１）
摘 要 ：以 高原 环 境 适 应 型 ＨＸＤ１Ｄ 电 力机 车 网侧 柜 为对 象 ，介 绍 了柜 体 骨 架设 计 和 柜 内电 器 元 件 的 布 置 ，并 对 网侧 柜 柜 体 骨 架进 行 了强 度计 算 。 关 键 词 ：电力 机 车 ；网侧 柜 ；结构 设 计 ；强度 分 析
图 １ 网 侧 柜 结构 １．２ 电 气设 备 布 置
由于电力机车运用环境处于高海拔地 区 ，电器设备 的电气 间隙 、介 电强度和绝缘强度等参 数与低 海拔地 区存 在差异 ，本 文在电气设备 布置 时充分考虑海拔因素，对电气设备 的电气 间 隙 、工频耐压 、雷电冲击 电压等参数进行修正 ，以保证 网侧柜 的 绝缘性能 。根据标准 ＧＢ／Ｔ２１４１３．１—２００８中 ７．９规定 ，修 正后 最小电气 间隙为 ３３０ｍｍ。
网侧柜设计原则应 当遵循 ，在使 用安全 的前提下 ，满 足 网 侧柜 的功能要求 ，力求结构简单 ，可靠 ，便于检修 和维护。网侧 柜设计 主要包括两方 面：一是柜 体结 构设计 ，确定 整体 骨架尺 寸、骨架强度 ，刚度设计 、柜体 的外观造型 以及人机 工程理论运 用 。二是柜体 内部结构设 计 ，布置安 装 电气元 件 、线缆 布置路 径 ，以及实现网侧 柜主要功能 的其他辅助设计 。 １．１ 结 构设 计 分 析