1、L o g oL o g oHXD型电力机车型电力机车城轨车辆教研室 李瑞荣项目一项目一 HXD3C型电力机车电气线路型电力机车电气线路学习内容学习内容 HXD3C主电路构成与保护控制主电路构成与保护控制1HXD3C辅助电路及保护控制辅助电路及保护控制 2TCMS控制电路控制电路34TCMS与与CCBII、LKJ2000之间的接口之间的接口一、一、HXD3C主电路主电路v机车主电路构成 网侧电路 主变压器 主变流器 牵引电动机1.网侧电路网侧电路v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)v高压柜
2、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.网侧电路网侧电路v主变压器原边绕组AXv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EB1EB62.机车高压安全联锁系统v 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。v 升弓气路阀关闭时，蓝色钥匙（位于空气管路柜内）才能拔出v 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
3、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3.主变压器v 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；v 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。v 主变压器内还设有温度继电器、压力释放阀、油流继电器主变压器的主要技术参数4.主变流器和牵引电机电路（1）主变流器电路构成v 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v CI电路结构 2 个接触器 1 个输入电流互感
4、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v 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。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4.主变流器和牵引电机电路（4）牵引逆变器
5、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 0120Hz矢量控制方式轴控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10AKC1 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
6、15kPa 时，压力释放阀动作，同时在微机显示屏上显示。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)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
7、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”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5.主电路保护电路（6）原边电压保护n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
8、网压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n过压与欠压保护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
9、回路电压=825V 或=825V 或=270V 时逆变器门极被封锁逆变器停止输出3.辅助电路保护（4）110V 电源装置输入电源的短路过载保护每组PMU，均可向110V 电源装置提供DC750 电输出电源回路通过熔断器DF 进行短路过载保护熔丝额定值为32ADF 出现熔断后 辅助变流器将通知微机控制系统TCMS，进行110V 电源装置输入电源的转换 微机显示屏也进行相应故障显示和记录学习内容学习内容 HXD3C主电路构成与保护控制主电路构成与保护控制1HXD3C辅助电路及保护控制辅助电路及保护控制 2TCMS控制电路控制电路34TCMS与与CCBII、LKJ2000之间的接口之间的接口1.控制
10、控制电路概述（1）构成 机车控制与控制监视系统（TCMS）机车行车安全综合信息监控系统 克诺尔的CCB-电控制动系统 机车外围电路 包括1 个主控制装置和2 个显示单元 主控单元采用冗余设计 一套为主控制环节（Master），一套为热备控制环节（Slave）1.控制控制电路概述（2）控制电路主要功能 顺序逻辑控制升、降受电弓，分、合主断路器，司机控制器的换向、牵引、制动，辅助电动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻 机车特性控制恒牵引力/制动力+准恒速特性控制 定速控制 辅助电动机的控制除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外部条件具备的前提下，由TCMS 发
11、出指令，与辅助变流器同时启动、运行气压缩机则根据总风缸压力情况，通过控制接触器的分合来实现控制1.控制控制电路概述（2）控制电路主要功能 CCB-制动机的电空网络控制。机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。故障诊断、显示与保护：通过设在司机室的微机屏显示机车正常运行的状态信息，网压、原边电流、机车工况、级位、机车牵引力、机车速度等正常的设备工作状态主变流器、辅助变流器等；正常的设备开关状态主断路器、辅助接触器、各种故障转换开关；显示机车即时发生的故障信息，发生故障的设备、故障处理的方法等，并将故障发生时的有关数据记忆。机车重联控制：最多可以实施同型号的3 台机车重联。2.控制
12、控制电路电源（1）低压电源柜构成UR1、UR2 11kW 的高频充电单元输入电源来自UA11、UA12中间回路750V电源UR1给蓄电池充电，UR2给机车控制电路供电充电单元故障后由系统自动切换XCS3 蓄电池充电插座2.控制控制电路电源（2）控制电源控制与分配QA61蓄电池自动开关QA59控制电路接地保护开关通过RS485 网络向TCMS 提供故障信息及输出电压、电流和蓄电池充放电电流等状态信息，并通过微机显示屏进行信息提示同时通过硬线向TCMS 发送故障信号两级低压保护p88V,蜂鸣器报警,微机显示屏弹出低压故障预警信息,状态显示模块“蓄电池亏电”灯亮p400kPa(340-380)弓头气
13、路无破损受电弓控制逻辑受电弓控制逻辑快速降弓控制电路快速降弓控制电路v当机车受电弓出现风压泄露问题时，需要立即降弓。v为了保证在降弓前，主断路器先断开，机车控制系统采集了受电弓风管压力开关KP63、KP64 的信号。v当压力开关动作时，机车控制系统会立即分主断，然后停止对升弓阀YV41 或YV42 的输出控制，防止拉弧放电对弓网的损坏。4.司机指令控制司机指令控制（4）主断路器控制 主断路器扳键开关SB43（SB44）（10-6B）有“主断合”、“0”和“主断分”三个位置“主断合”为自复式，正常位置为“0”位 运行位主断闭合条件（QF1得电）（12-4F）辅助库用开关置运行位（432线，12-
14、9B）QS10打开（425线，12-7B）CI正常（580、581、582、680、681、682线，13-5F）牵引手柄0位时闭合SB43（516线，10-6D）自动过分相后速度5km/h没有按下紧急制动按钮主变温度 100（438线，KP52，12-10B）4.司机指令控制司机指令控制（5）压缩机控制 压缩机控制扳键开关SB45（SB46）（10-6B）“0”、“合”、“强泵”位，“强泵”位是自复位置“合”位：风压低于680kPa时，KP51-1、KP51-2（23-5E）均闭合，空气压缩机接触器KM13、KM14（12-2E）依次得电闭合，空气压缩机1、2 依次投入工作风压低于750kP
15、a但高于680kPa时，仅KP51-2闭合，仅操纵端压缩机工作UM11或UM12故障时，仅操纵端压缩机工作 总风压力过低时，可按下控制柜SB97，启动辅助压缩机打风，直到受电弓升起，否则到650kPa（23-1B）4.司机指令控制司机指令控制（5）紧急制动按钮SA103（SA104）自锁按钮 按下紧急制动按钮机车实施紧急制动（22-10C）断开主断路器（12-4E）（6）半自动过分相按钮SB67（SB68）（10-9C）自复式按钮 机车通过分相区前，司机可以按动“半自动过分相”按钮一次，机车采用半自动方式通过分相区。机车自动将牵引或制动力降为零并断开主断路器 通过分相区后，自动恢复到过分相区前
16、的状态。4.司机指令控制司机指令控制（7）定速按钮SB69（SB70）（10-9B）自复位按钮 当机车速度大于等于15km/h，且机车未实施空气制动时，若按下“定速控制”按钮，当时的机车运行速度被确定为“目标速度”，机车进入“定速控制”状态。当机车实际速度大于“目标速度+2km/h”时，TCMS 控制机车进入电气制动工况；当机车的实际速度降低到“目标速度+1km/h”时，电气制动力降至0。当机车实际速度小于“目标速度-2km/h”时，TCMS 自动控制机车进入牵引工况；当机车的实际速度升高到“目标速度-1km/h”时，牵引力降至0。机车进入“定速控制”状态后，司机控制器调速手柄的级位变化超过1
17、 级以上时，机车“定速控制”状态自动解除。4.司机指令控制司机指令控制（8）停放控制（10-7B）停放制动按钮SB99（SB100）停放缓解按钮SB107（SB108）均为自复位按钮。停放制动按钮：YV50A得电，机车进入“停放制动”状态（24-2E）“停放制动”指示灯亮（10-4G）停放缓解按钮YV50R得电，机车退出“停放制动”状态，KP59闭合“停放制动”指示灯灭。4.司机指令控制司机指令控制（9）无人警惕控制（10-7B）当机车速度3km/h，并且司机控制器的方向手柄离开零位60s 内如果司机没有操纵，任何复位开关，司机室的语音箱开始发出“无人警惕”的语音报警，微机屏同时进行无人警惕预
18、警提示，再经过10s 仍没有施加任何无人警惕复位指令，TCMS 微机控制系统发出惩罚制动指令（2804线输出，22-5B），机车实施最大常用制动最大常用制动。4.司机指令控制司机指令控制（9）无人警惕控制（10-7B）操纵端司机室的下列任一操作均可复位无人警惕功能：警惕开关：包括警惕按钮SB95（SB96）和警惕脚踏开关SA101（SA102）；高音风笛按钮：SB81（SB82）、SB85（SB86）；低音风笛脚踏开关：SA85（SA86）；撒砂脚踏SA83（SA84）；司控器的级位转换；制动手柄的移动。4.司机指令控制司机指令控制（10）微机复位SB61（SB62）（10-8B）机车在正常运
19、行中发生微机故障，不能自行恢复时，故障信息在司机室信息显示单元中显示出来 司机可以根据提示，通过按动故障复位按钮SB61（SB62）1 次，实现故障的恢复。学习内容学习内容 HXD3C主电路构成与保护控制主电路构成与保护控制1HXD3C辅助电路及保护控制辅助电路及保护控制 2TCMS控制电路控制电路34TCMS与与CCBII、LKJ2000之间的接口之间的接口1.TCMS系统与系统与CCBII制动系统的接口制动系统的接口（1）机车控制系统采集各个压力开关和隔离阀的状态信号 紧急制动隔离S10.01（23-6E）升弓钥匙阀U99（23-7E）辅压机压关KP57（U84）、KP58（U43.02）
20、（23-2E）辅助风缸隔离U43.13（23-4E）总风压力开关 KP51-1（P50.75）KP51-2（P50.72）KP60（P50.74）（23-5E）KP4（A71 MREP，350kPa，总风联管）（22-6F）1.TCMS系统与系统与CCBII制动系统的接口制动系统的接口（1）机车控制系统采集各个压力开关和隔离阀的状态信号 弹停压力开关KP59（B40.07，480450kPa）(24-3E)弹停隔离B40.06(24-4E)转向架隔离 Z10.22 Z10.23(23-8E)撒沙隔离F41.02(24-5E)1.TCMS系统与系统与CCBII制动系统的接口制动系统的接口（2）制
21、动系统输出到TCMS的信号 卸载801线（22-1E），惩罚制动或紧急制动时切除机车动力 BCPS802线，制动缸压力开关，90kPa时电制动无效（22-2E）补机故障805线（23-2E），补机故障时要求TCMS系统进行制动故障显示并传给头车 紧急制动1804线（22-3E），CCBII实施紧急制动时送往TCMS的紧急制动指令，通知TCMS 控制牵引变流器禁止功率输出TCMS与CCBII间的数据通信AE42，RS485/MVB网关1.TCMS系统与系统与CCBII制动系统的接口制动系统的接口（3）TCMS输出到制动系统的信号零速831线（22-2E），机车零速信号，通知CCB-制动机目前机车
22、是在静态还是动态，只有在动态下CCB-制动机才会发出撒砂指令电空互锁（DBI）813线（22-2E），动力制动时，DBI阀得电，切除均衡管对制动管的控制（即切除空气制动）紧急制动804线（22-4E），来自LKJ或TCMS，紧急制动电空阀得电，产生紧急制动。若紧急停车按钮，则同时断主断路器紧急制动1804线（22-3E），CCBII实施紧急制动时送往TCMS的紧急制动指令，通知TCMS 控制牵引变流器禁止功率输出常用制动B840线，来自LKJ惩罚制动 2804线，来自警惕装置的惩罚制动指令常用制动A841线，来自LKJ的常用制动指令弹停制动837线（24-2E）弹停缓解838线（24-1E）撒
23、沙控制810线（前）、820线（后）撒砂干燥8392.ATP系统与系统与TCMS、CCBII的接口的接口（1）ATP(LKJ2000)与TCMS的接口信号 零位963线（25-1C），TCMSATP，牵引966线，制动967线，前进964线 后退965线 卸载962线，ATP TCMS2.ATP系统与系统与CCBII制动系统的接口制动系统的接口（2）ATP(LKJ2000)与CCBII的接口信号 紧急制动804线（22-4E），来自LKJ或TCMS 常用制动B840线，来自LKJ惩罚制动 常用制动A841线，来自LKJ的常用制动指令L o g oL o g oC l i c k t o e d i t c o m p a n y s l o g a n
