HXD3C电气线路分析
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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 •3 分钟内连续发生两次 故障将被锁定 输入回路中的工作接触器断开 必须切断CI 控制电源， 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） 才能恢复(QA46,9-6B)
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 ② ③ ④ 在主电路入库插座XSM1 处接入库内动车电源引线 转换主电路入库转换开关QS3 闭合地面电源 操纵司机控制器机车便可以向前、后移动
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QS11
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
学习内容
1
2 3
HXD3C主电路构成与保护控制
HXD3C辅助电路及保护控制
TCMS控制电路
4
TCMS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：
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
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
（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。
主变压器的主要技术参数 高压绕组 额定容量 （kVA） 牵引绕组 辅助绕组 606 399×2 供电绕组 （1160） （860×2）
9006（9233） 8400（7467） 1450×6
额定电压（V） 25000
额定电流（A） 360（369）
966（858） ×6
759×2
（675×2）
HXD3C电气线路
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
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HXD3C电气线路
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
过压与欠压保护
•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10ms 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欠压信息
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
Logo
HXD型电力机车
项目一 HXD3C型电力机车电气线路
城轨车辆教研室 李瑞荣
学习内容
1
2 3
HXD3C主电路构成与保护控制
HXD3C辅助电路及保护控制
TCMS控制电路
4
TCMS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
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KM20
HXD3C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
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
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HXD3C电气线路
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PWH PJ1 网压表PV1、PV2 接地装置EB1～EB6
HXD3C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
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： 2～380VAC
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
HXD3C电气线路
矢量控制方式 轴控
0~120Hz
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10பைடு நூலகம் •KC1 动作，其联锁触点信号送入TCMS（12-9B）， 跳开主断路器。
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
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。
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 2kW 4.814ohm •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
HXD3C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
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”
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.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（MCB or VCB） 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)
（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
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2.辅助变流器供电电路 （2）辅助变流器UA12 的输出电路
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 •3 分钟内连续发生两次 故障将被锁定 输入回路中的工作接触器断开 必须切断CI 控制电源， 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） 才能恢复(QA46,9-6B)
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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 ② ③ ④ 在主电路入库插座XSM1 处接入库内动车电源引线 转换主电路入库转换开关QS3 闭合地面电源 操纵司机控制器机车便可以向前、后移动
三相辅助供电电路 辅助加热电路 库用电源电路。
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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QS11
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
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学习内容
1
2 3
HXD3C主电路构成与保护控制
HXD3C辅助电路及保护控制
TCMS控制电路
4
TCMS与CCBII、LKJ2000之间的接口
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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：
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
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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
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
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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
（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。
主变压器的主要技术参数 高压绕组 额定容量 （kVA） 牵引绕组 辅助绕组 606 399×2 供电绕组 （1160） （860×2）
9006（9233） 8400（7467） 1450×6
额定电压（V） 25000
额定电流（A） 360（369）
966（858） ×6
759×2
（675×2）
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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
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HXD3C电气线路
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
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2.辅助变流器供电电路
过压与欠压保护
•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10ms 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欠压信息
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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
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5.主电路保护电路
（6）原边电压保护
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城轨车辆教研室 李瑞荣
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1
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HXD3C主电路构成与保护控制
HXD3C辅助电路及保护控制
TCMS控制电路
4
TCMS与CCBII、LKJ2000之间的接口
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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
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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KM20
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3.辅助电路保护
（1）辅助系统主电路接地保护
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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
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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PWH PJ1 网压表PV1、PV2 接地装置EB1～EB6
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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
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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： 2～380VAC
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
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矢量控制方式 轴控
0~120Hz
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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10பைடு நூலகம் •KC1 动作，其联锁触点信号送入TCMS（12-9B）， 跳开主断路器。
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）
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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。
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。
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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 2kW 4.814ohm •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
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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
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4.主变流器和牵引电机电路
（4）牵引逆变器
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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
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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”
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
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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（MCB or VCB） 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)
（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
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2.辅助变流器供电电路 （2）辅助变流器UA12 的输出电路