HXD2电力机车电传动系统和机车网络控制系统合同

...学习参考.HXD2型电力机车电传动系统培训教材1交流电传动系统简介1.1系统概述HXD2型电力机车交流电传动系统主要是由网侧电路、主变压器、牵引变流器、牵引电机及网络控制系统等部分组成。交流电传动系统主要器件及其所在位置如图1-1所示。图1-1电传动系统主要器件及其位置机车主电路均采用轴控方式,交-直-交变流技术对牵引电机进行牵引和制动特性控制。每台机车由两节车组成,设有四台变流柜,每台变流柜装有独立的两台变流器,每台变流器由IGBT模块组成的四象限变流器和逆变器组成,对该轴进行控制。每节车的轴二、轴三变流器中间回路给辅助变流器提供电源。整个系统采用绞线式列车总线〔WTB和多功能车辆总线〔MVB的形式实现对外通讯。图1-2牵引系统电气原理图1.2系统主要技术参数机车功率发挥基本要求：机车功率与网压关系如图1-3所示。图1-3八轴机车技术规范轮周功率发挥曲线图机车牵引力、制动力参数机车起动牵引力〔0～5km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引力 ≥760kN机车持续制牵引力 ≥532kN最大再生制动力<车钩处> 461kN最大再生制动力开始线性下降的速度 ≤15km/h再生制动力线性下降至0的速度 ≤5km/h恒功率速度范围：牵引 65～120km/h再生制动 75～120km/h图1-4机车牵引制动特性曲线轮轴参数轨距1435mm轴式2<B0-B0>机车整备重量2x100t轴荷重25t机车轮周牵引功率〔持续制≥9600kW机车轮周再生制动功率〔持续制≥9600kW额定牵引货物质量1万吨车轮直径1200〔半磨耗传动比120/22．牵引系统介绍2.1网侧电路网侧电路如图1-5所示,由1台受电弓AP,1台高压隔离开关QS-HV,1个高压电压互感器TF1-PP,1台主断路器QF<M>,1台高压接地开关QS-GHV,1台避雷器F1,1个高压电流互感器TFI-QL<M>,主变压器原边绕组AX,1个接地侧电流互感器TFI-CE和4个回流装置,以及1台高压连接器QF-HV组成。接触网电流通过受电弓AP进入机车,经主断路器QF<M>,通过高压电流互感器TFI-QL<M>进入车内,经25kV高压电缆与主变压器原边A端子相连,经过主变压器原边,从X端子流出,通过低压电流互感器TFI-CE和4个并联的回流装置EB1、EB4、EB5、EB8,从轮对回流至钢轨。接触网电压通过受电弓AP进入机车,通过高压电压互感器TF1-PP将网压提供给牵引变流柜、司机操纵台上的网压表和机车电度表。接触网电压通过受电弓AP进入机车,经过高压隔离开关QS-HV和高压连接器QF-HV送至另一节机车,若其中一节机车高压电路出现故障,可通过断开故障节机车上的高压隔离开关QS-HV来实现隔离。图1-5网测电路2.1.1 受电弓八轴机车采用DSA200型受电弓,该弓采用气囊驱动方式,弓内装有自动降弓装置,当弓网故障时,可自动降弓保护。受电弓是机车从接触网获得电能的重要电气部件。受电弓升弓时,压缩空气通过车内各阀进入受电弓升弓装置的气囊,升起受电弓,使受电弓滑板与接触网接触,将电流从接触网上引入机车,供车内的电气设备使用。降弓时,排出升弓装置气囊内的压缩空气,使受电弓落下。受电弓主要由底架、铰接机构、弓头、升弓装置及空气管路等组成。气动升弓装置〔3安装在底架上,通过钢丝绳作用于下臂〔4。上臂〔6和弓头〔8由较轻的铝合金材料结构设计而成,受电弓结构如图1-6。1－底架；2－阻尼器；3－升弓装置；4－下臂；5－下导杆；6－上臂；7－上导杆；8－弓头；9－滑板图1-6DSA200受电弓结构主要技术参数额定电压： 25kV额定电流： 1000A驱动设备： 气囊装置静态接触压力： 55～85N动态接触压力： 40～200N<满足IEC62486>压缩空气压力： 0.4～1.0MPa接触压力最大升弓高度〔包括绝缘子400m： 3081mm工作高度〔包括绝缘子400m： 969mm～2881mm受电弓降弓位滑板距离轨面： 4823.5mm受电弓最低工作高度〔距离轨面： 5123.5mm受电弓最大工作高度〔距离轨面： 7035.5mm弓头长度: 1950±10mm滑板有效长度： 1250mm滑板类型： 碳滑板弓头垂向移动量： 60mm升弓时间： ≤5.4s降弓时间： ≤4s维护与保养1、目测整个受电弓。如有损坏的绝缘子、破损的软连接线、损坏的滑动轴承或变形的框架部件都应进行更换。若磨损超过其规定极限,滑板也应当更换。2、滚动轴承的润滑是为了提高其使用寿命。最初安装时,两年一次的维修期或常规维修时油杯应注意密封以防尘土和水。滑动轴承可自润滑,保养方便。3、阀板上的过滤器应1～2周清理一次。2.1.2 高压隔离开关每节八轴机车车顶装一台DJHG1型高压隔离开关〔QS-HV,主要作用是当受电弓和车顶绝缘子发生故障时,将其隔离,避免因受电弓及车顶母线带电造成其它事故。高压隔离开关主要由隔离刀杆、支持绝缘子和转动绝缘子、底座安装板、传动机构、锁固机构、触动开关、手柄等组成。高压隔离开关外形见图1-7所示,结构示意如图1-8所示。当受电弓故障时,并在降弓后,可在车内打开锁固机构,转动手柄,转动绝缘子随之转动,打开隔离闸刀。图1-7DJHG1-400/25型高压隔离开关外形1-高压隔离开关；2-驱动手柄；3-主动轴；4-传动箱体；5-复位弹簧；6-控制锁；7-定位齿轮；8-主动轴安装架；9-安装座10-绝缘子；11-连接座；12-车顶铜排软线；13-开关动杆；14-油封15-从动轴；16-轴承；17-凸轮；18-触动开关；19-导线；20-四芯插座；21-止转齿轮；22-螺钉；23-安装盘；24-轴承座；25-限位挡块；26-绝缘子安装板；27-手柄；28-定位销；29-挡块；30-定位槽；31-弹性触片；32-法兰图1-8DJHG1型高压隔离开关的结构示意图主要技术参数额定工作电压： 25kV最高工作电压： 30kV额定电流：400A额定频率：50Hz开关动杆闸刀接触电阻：200μΩ开关动杆开启最大角度：60°开关动杆闸刀闭合压力：20N闸刀与静触片接触线长：≥35mm工频耐压：75kV/1min冲击耐受电压〔1.2/50us： 170kV短时耐受电流：11000A辅助触点额定电压：110V辅助触点额定电流：3A辅助接点： 一对常开/一对常闭维护与保养1、各紧固件齐全、完好、紧固。2、开关刀杆闭合良好,闭合压力≥20N。3、绝缘子表面光洁,安装牢固,不允许有裂纹现象,并应保持其清洁干净。4、检查各连接板状态良好,不允许有松动现象。5、检查锁闭机构完好、锁紧牢固,不允许有松动现象。6、检查辅助接点,如接点烧损严重应更换。有轻微灼伤应修理,转动传动轴,检查辅助接点的接触状况。7、检查开关刀杆的闭合力,满足技术条件的要求。刀杆开启角度为60。2.1.3 高压电压互感器高压电压互感器安装在机车顶盖上,外绝缘由硅橡胶整体硫化一次成型,全封闭式结构,运行无噪音。一、二次出线螺纹孔使用黄铜材质镀银；一、二次接线螺杆材质为不锈钢,一次A端为M14,一次N端、二次首尾端〔a、n为M8螺杆。安装底板要有优良的防锈层及防水性能。线圈和铁心套装后经干燥处理,套入主体绝缘柱内。线圈在主体绝缘柱内竖式放置。高压一次侧A端M14嵌件<深25mm>在主体绝缘柱上部引出,低压二次线圈出头由互感器下部套管引出。高压一次侧N端出头由互感器下部套管引出连接片与安装法兰可靠连接。避免由于悬浮电位造成放电现象。外部护套和伞裙采用耐高温硅橡胶材料,具有良好的憎水性,大大地提高了污闪电压,能有效地防止污闪故障的发生；具有抗老化和耐漏电起痕性能,可以连续承受污闪电压；且伞裙表面爬电距离较大,具有耐机械冲击能力强、重量轻、便于安装、不易损坏、维护周期长的特点。1.在机车上的安装位置高压电压互感器位于机车中央顶盖,见图1-9。图1-9电压互感器安装位置高压电压互感器结构高压互感器采用户外环氧树脂与硅橡胶复合绝缘支柱式结构,主要由线圈、铁心、套管铝法兰安装盘等组成。外形结构如图1-10所示。１－高压接线端子螺栓；2－环氧树脂硅胶复合绝缘；3－安装底板；4－接线端子；5－安装螺栓；6－铭牌；7－接地片；8－高压接地端子图1-10高压电压互感器结构主要技术参数变压比25000V/100V绝缘水平31kV/75kV/175kV额定功率及精度等级0-20VA时为0.5级,同时满足20-40VA时为1级额定电压因数1.5Un,30s表面爬电距离1100mm绝缘等级E级维护与保养本产品在正常运行时不需维护和检修,在机车检修期间,需做如下维护检修：1、检查表面有否损伤,如表面完好,可用洁净水或普通洗洁净清洁表面并擦拭干净,达到表面清洁、无积尘或污垢。切不可用尖锐物体刮刺硅橡胶表面,也不得用强酸强碱等腐蚀剂擦拭。2、检查紧固一次、二次引线连接件是否有松动及表面氧化接触不良现象,必要时清除氧化层,涂抹导电膏,达到接线端子无氧化层连接可靠；3、安装板是否有松动现象,必要时用专用工具重新紧固,达到产品按装牢固,产品运行时无松动；4、为保证绝缘及连接更加可靠,一次导线连接完毕后,需加热缩套等绝缘材料包封住一次导线裸露部分。5、如需要时可做如下试验：绝缘电阻检测:一次绕组对二次绕组及地≥1000MΩ；二次绕组间及对地≥500MΩ工频耐压试验：一次绕组对二次绕组及地5kV1分钟；二次绕组间及对地3kV1分钟。感应耐压试验：采用150Hz频率,从二次施加电压,一次绕组感应到75kV,40秒。2.1.4 真空主断路器、接地开关和避雷器八轴机车安装的是真空主断路器<22CB>、接地开关<35KSDL>和避雷器组件,每节机车装一台,该组件外形见图1-11。图1-11真空主断路器、接地开关和避雷器组件真空主断路器机车采用22CB型真空断路器。22CB型真空断路器是电力机车的一个重要电气部件,安装在机车顶盖上,它是整车与接触网之间电气连通、分断的总开关,是机车上最重要的保护设备,当机车发生各种严重故障时能迅速、可靠、安全地切断机车总电源,从而保护机车设备。该断路器与35KSDL型号的接地开关及相应的避雷器、电抗器直接装配。22CB型真空断路器是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扩散能力形成的去游离作用进行灭弧,其结构特点为：单断口直立式,直动式气缸传动,电空控制,是一种新型的电力机车主断路器,适用于干线交流25kV各类型电力机车。与空气断路器相比,具有结构简单、工作可靠、动作速度快、绝缘强度高、维修方便等优点。采用真空断路器可以彻底避免以往空气断路器灭弧室瓷瓶爆炸,非电性电阻瓷瓶爆炸,隔离开关轴折断、主阀卡位、漏风、控制线圈烧损等惯性故障,减少机车事故,保证铁路运输安全。同时可延长主断路器的检修周期,减少维修工作量,降低检修成本。22CB型真空断路器结构22CB型真空断路器结构见图1-12。1－传动杆；2－下绝缘子；3－下部端子；4－上绝缘子；5－真空开关管；6－上端子；7－弹簧；8－压紧环；9－柔性分流器；10－弹簧；11－活塞；12－空气连接器；13－电气连接器图1-1222CB型真空断路器结构22CB型真空断路器主要技术参数额定电压〔交流25kV额定频率50Hz耐受电压〔工频75kV额定电流1000A短路承受能力〔峰值50kA短路瞬时承受能力〔1秒内20kA〔RMS有效值〕最大闭合能力<25kV/50Hz>40kA〔峰值〕最大开断能力<25kV/50Hz>16kA〔峰值〕最小断路电流5Arms标称断路电流当电流I<600A时,100000周次当电流I<1000A时20000周次开断容量400MVA开断时间20～60ms闭合时间≤100ms控制电压〔直流110V控制气压450～1000kPaCB型真空断路器工作原理22CB型真空断路器工作原理见图1-13。压缩空气经空气过滤器过滤后到调压阀,调压阀将压力调整为483kPa后送入储气缸。闭合主断路器时,电磁阀线圈得电,打开电磁阀,储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入中继阀的控制腔,打开中继阀,另一路通过中继阀送入风缸,驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的动触头上移,使真空断路器闭合。断开主断路器时,电磁阀线圈失电,电磁阀和中继阀均在弹簧的作用下复位,将风缸内的压缩空气释放掉,绝缘推动杆和主断路器的动触点在机械装置弹力作用下,向下移动,在小于40ms的时间内将真空断路器的主触头断开。压力开关与电磁阀在电气上串联,当压缩空气压力降到345kPa～358kPa时,压力开关打开,电磁阀线圈失电,主断路器自动断开。要想重新闭合主断路器,压缩空气压力必须超过370kPa～395kPa。图1-1322CB型真空断路器工作原理图具体合闸过程如下：1将主断路器扳键开关置"合"位,电磁阀线圈得电,闭合电磁阀,储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入中继阀的控制腔,打开中继阀,另一路通过中继阀送入风缸；2驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的动触头上移,压缩主弹簧,闭合主触头；3主触头接触下面的恢复弹簧被压缩。具体分闸过程如下：1将主断路器扳键开关置"分"位,电磁阀线圈失电；2电磁阀和中继阀均在弹簧的作用下复位,将风缸内的压缩空气释放掉；3绝缘推动杆和主断路器的动触点在机械装置弹力作用下,向下移动,打开主触头。高压接地开关八轴机车采用的是与22CB型真空主断路器配套的35KS型接地开关,用于在两节车的受电弓均降弓、主断路器均断开的状态下,将车顶高压设备和主变压器原边接地。35KS型接地开关由上、下两部分组,结构见图1-14。上部部分〔装在机车顶盖上包括：带有铰接连接的"铸件体"组件的铸座〔1,接地刀臂〔5,固定在接地刀臂〔5端部的触头〔6。接地刀臂〔5和顶盖间的接地编织线〔2用螺栓固定,以便获得安全的接地回路。安全刀夹〔4用于在开关打开位〔非接地位夹紧接地刀臂〔5。下部部分〔装在车顶盖下包括：一个操作钥匙〔7,一个由操作钥匙通过两个齿轮启动的空气隔离塞门〔8,一个带有凸轮锁紧的锁闭钥匙〔3,一个气动锁销〔10,一个操作手柄〔9。高压电路接地是手动的。当触头处在"正常"位置时,操作钥匙<7>可启动。在接地位置时,该钥匙是锁住的。1－铸座；2－接地编织线；3－锁闭钥匙；4－安全刀夹；5－触头；6－接地刀臂；7－操作钥匙；8－空气隔离塞门；9－操作手柄；10－气动锁销图1-1435KS型接地开关结构主要技术参数型号35KS标称电压25kV额定电压30kV峰值耐受电流30kA〔120ms短时耐受电流12kA额定工作气压700kPa使用温度-40～+70℃机械寿命20000次重量15kg尺寸参数〔参见图1-15。图1-1535KS型接地开关外形及安装尺寸接地开关的操作35KS型接地开关的操作步骤：最初位置：接地开关处于正常位置,〔触片打开位置。见图1-16所示。图1-16接地开关操作1按顺时针方向转动操作钥匙,隔离受电弓进风管路,受电弓风管路排风。并将操作手柄解锁〔退回锁紧凸轮。见图1-17所示。图1-17接地开关操作2转动操作手柄,它将接地臂从正常位置摇至接地位置,锁定钥匙在该位置上是未锁状态。见图1-18所示。图1-18接地开关操作3锁定钥匙转动90°,锁定操作手柄,退出锁定钥匙,该钥匙一旦拔出,接地开关即被锁死。见图1-19。图1-19接地开关操作4检查和维护1>用软制品或布蘸酒精清理绝缘子表面的灰尘和污物。检查绝缘子表面状态,如有裂纹或瓷釉损坏,应更换。2>检查接地开关的刀夹和闸刀,应可靠接触,如有损坏,应更换。3>经常目测检查所有紧固件,应紧固到位。如有松动,应用扭力扳手按有关技术文件规定的拧紧力矩拧紧。每3个月,要用力矩扳手检查一次紧固件的紧固情况,所有紧固件的拧紧力矩应符合有关技术文件规定。4>检查接地线,状态应良好,如有损坏,应更换。5>检查气路,各气路应畅通,气动元件作用良好。为保证气路元件的正常工作,应经常排除储风缸等容易积水部件的积水。排放积水应在有压力的情况下进行,排水完毕应及时关闭排水阀。注意：在冬季之前必须排放气路,以免积水冻结造成气动元件误动作。6>检查空气管路密封性,应密封良好,无漏泄。如密封件、软管失效或损坏应及时更换。避雷器机车采用无间隙氧化锌避雷器,用于保护机车电气设备免受运行中的大气过电压及操作过电压的损害,减少系统跳闸率及事故率。避雷器倾斜安装在22CB型真空主断路器的安装底板上。避雷器由上下端盖、避雷器主体及两端连接螺栓构成,避雷器内装有非线性电阻片,其具有优异的伏安特性,实现对过电压的限制。避雷器的主体采用硅橡胶外套密封,其耐污性能和防爆性能优良,且体积小、重量轻。避雷器的外形见图1-20。图1-20避雷器外形避雷器主要技术参数：标称电压25kV额定频率50Hz持续运行电压<Uc>33kV额定电压<Ur>42kV标称放电电流10kA雷电冲击10kA电流下最大残压129kV<峰值>操作冲击500A电流下最大残压94.2kV<峰值>工频耐受电压75kV/1min冲击耐受电压〔1.2/50μs〕170kV<峰值>绝缘外套表面爬电距离910m两端M16螺纹连接拧紧力矩55±5Nm环境温度-40～+70℃重量5.2kg2.1.5 高压电流互感器电流互感器为电力机车电网专用的母线式电流互感器,适用于户内交流50Hz或60Hz,额定电压为25kV的电力机车电网中作继电保护使用。本型电流互感器为全封闭母线式结构,产品主要绝缘材料：产品内部采用专用户外CW229环氧树脂真空浇注而成全封闭结构,体积小、具有防潮、防水等功能,可长期免维护。高压电流互感器构造外形参照图1-21,它安装于机车顶盖内部,套于25KV电缆总成上,安装位置见图1-22。图1-21高压电流互感器外形图图1-22高压电流互感器安装位置主要技术参数额定电压25kV额定一次电流2550A额定二次电流2.55A额定二次输出10VA准确级次10P10绝缘等级E级额定绝缘水平0.5/3kV额定频率50Hz负荷功率因数COSφ=0.8<滞后>温升限值75K维护与保养本产品在正常运行时不需维护和检修,在机车检修期间,需做如下维护和检修：1.外观检查表面是否有损伤,若表面完好,可用洁净水或普通洗洁净清洁表面并擦拭干净,达到表面清洁、无积尘或污垢。2.检查紧固一次、二次引线连接件是否有松动及表面氧化造成的接触不良现象,必要时清除氧化层,涂抹导电膏,达到接线端子无氧化层,保证连接可靠。2.1.6 高压连接器八轴机车采用DJLG1-400/25型高压连接器的外形如图1-23所示,其主要作用是在两节电力机车连挂时,自动连接两节机车车顶的高压侧电路。安装在两节机车尾部车顶,依靠机车连挂车钩的力量与车钩同时对接；分离时亦随机车车钩脱开而自动分离。图1-23DJLG1-400/25型高压连接器外形图高压连接器结构DJLGl型高压连接器的结构如图1-24所示。1－支持绝缘子；2－导电板；3－软连接线；4－半环；5－羊角；6－喇叭型头部；7－导电杆；8－波纹管；9－档板；10－十字轴支承；11－止动器；12－球面止档；13－缸体；14－伸张弹簧图1-24DJLG1型高压连接器的结构示意图主要部件简介羊角在水平及垂直方向具有较宽的导向范围,在两台连接器对接时,即使在水平位置或垂向位置存在误差,也可以保证良好的自动导向对接性能,此特性保证机车在最小曲率半径125mm及前后两节机车轮箍磨耗〔单边差不大于30mm时,连接器能可靠的进行摘挂。伸张弹簧和导电杆安装在橡胶波纹管内,当连接器头部不受压缩力时,使连接器达到最大伸张状态,为对接做准备。对接时,两台连接器相互压缩,当压缩到一定量时,导电半环与叉形件连接机构动作相互扣紧,连接完成。在两台连接器对接时,使头部的电气连接机构处于扣紧状态、导电半环与叉形件的接触压力保持不变,因而具有良好的导电性能。十字轴支承装置包括板簧、转簧、扭力弹簧、轴承、缸体、左右十字头支承座、调整螺钉等。连接器头部的上下摆动控制由板簧和左右十字头支承座中的蜗卷簧来平而左右摆动则由缸体中扭力弹簧来控制,通过调整螺钉可分别调整上下和左右对中。十字轴支承装置是高压连接器的关键部件,其加工精度较高,组装要求也很严格。伸张弹簧、导电半环、叉形件和连接导线都安装在盖板上,导电触头是线接触方式,接触电阻小,工作状态稳定可靠。要求导电半环、叉形件安装位置准确,导电半环安装紧固,叉形件动作灵活,不允许有卡滞现象。锁止器由铝支架、弹性橡胶件、支杆和压装有"O"型圈的端圈组成。其作用是当单台连接器处于自由释放状态时使伸张弹簧保持一定的初始压力；同时,其下部的止动杆与球面止挡形成一对自复位机构,当连接器头部作上下左右摆动时,它能使之回到中心位置并保持在初始状态。电气连接高压连接器的电气连接机构如下：支持绝缘子将连接器的主体固定在车顶并与车顶实施电气隔离。当两个连接器的相互靠近时,由羊角的导向作用使各自的叉形件准确的插入对方的导电半环中。同时叉形件上的拉力弹簧紧紧的把半环扣住。由于两台连接器的相对位移由张力弹簧、复位弹簧来吸收调整,叉形件与半环的接触压力因而能保持不变,因此能够保证较好的电气性能。高压连接器接合状态下的电流路径是：从一节车的高压回路到导电板,经软编织导线到导电杆,然后通过连接器头部内的软编织导线、半环、导电杆母线等到另一节的机车的车顶母线。此外,在两台轮毂磨耗情况不同的机车对接时,可预先调整连接器的安装高度,使前后两台机车基本上处于同一高度上,连接器上十字轴支撑装置的缸体上的刻度便是做高度调整用的。结构特点高压连接器自身不带操作机构,连接与分离都随机车的车钩连挂同时完成。连接器不带灭弧装置,因而必须在无电状态下进行分合操作。在连接状态下,触头的接触压力只与触头压力弹簧有关,不受机车运行状态的影响,故触头的接触压力基本上恒定不变,避免了触头的磨损和电蚀。导电触头为叉形结构,是线接触方式,工作状态稳定可靠,接触电阻小,散热性能好。A节与B节机车的连接器构造完全一致,具有良好的互换性。主要参数型号DJLG1-400/25额定电压25kV额定电流400A接触电阻阻值〔连接状态≤650μΩ导电杆中心线至车顶高586mm导电杆上下摆动角≤8°30′导电杆左右摆动角≤34°导电杆最大回程＞240mm导电杆最小回程〔α=34°＞210mm动作说明高压连接器的电气连接机构如下：支持瓷瓶将连接器固定在车顶并与车顶电气隔离,当两个连接器慢慢靠近时,由羊角的导向作用使各自的导电半环准确插入对方的叉形件中,同时叉形件上的拉力弹簧紧紧地把半环扣住,完成两节机车的对接。由于两台连接器的相对位移由张力弹簧和复位弹簧来吸收调整,叉形件与半环的接触压力能保持不变,保证电气性能。维护保养1、各紧固件齐全、完好、紧固。2、绝缘子表面光洁,安装牢固,不允许有裂纹现象,并应保持其清洁干净。3、检查绝缘子,如表面缺损面积大于3cm2时需经75kV耐压试验,缺损面积大于30cm2时予以更换。4、检查各连接导线状态良好,压接可靠,不允许有松动现象。5、将两台连接器对接,检查叉形件是否准确插入对方的导电半环中。6、转动和滑动配合面、顶杆、伸张弹簧组装前涂润滑脂。7、检查高压连接器应能在左右34°,上下8°30′的范围内摆动,并能自行复位。同时检查锁止器是否可靠工作。8、测试两台高压连接器对接后高度差不大于30mm；最大退程为240mm。对接后导电杆两端之间电阻值不大于650μΩ。〔采用直流电压-电流法,测量时通以直流100A9、经常检查橡胶波纹管,如有破损则要及时更换,以免雨水、粉尘进入头部和十字接头的安装结构内,造成零件的锈蚀和损坏,影响动作性能。2.1.7回流装置回流装置保证网侧向钢轨的回流作用,同时保护机车轮对轴承不受电蚀,保证机车可靠接地。回流装置作用是使回路电流避开轴承直接流入旋转的轮轴传到钢轨,同时将电机壳、车体、构架的感应电流也避开轴承直接流入旋转的轮轴传到钢轨,是一种保护轴承不被电蚀的保护装置。回流装置外形图见图1-25。图1-25回流装置外形图2.1.825kV高压电缆总成25kV高压电缆总成主要由高压穿墙套管、高压电缆和T形连接器组成。25kV高压电缆总成结构如图1-26所示,其中高压穿墙套管的外形见图1-27。导电铜杆叉入高压穿墙套管的绝缘子中,其连接方式为滑入式连接。高压套管的绝缘子为硅橡胶绝缘子,其结构、外形设计合理,绝缘强度高,抗污闪能力强。导电铜杆与高压电缆采用特殊的连接方式,其工艺先进也很复杂。与车顶盖连接安装部分,其密封性能好,100bar高压冲洗没有滴漏现象。T形接头与电缆的连接工艺要求也很复杂,其连接要求也很高。1-T形连接器2-穿墙套管3-高压电流互感器4-线套5-支撑座8-密封垫10-螺栓16-隔板17-密封圆形垫片图1-2625kV高压电缆总成结构图图1-27高压穿墙套管外形图主要技术参数标称电压25kV波动范围17.5kV～31Kv额定频率50Hz额定电流400A冲击耐受电压≥170kV交流过电压≥64kV局部放电值37.5kV,≤5pc维护与保养1、目测检查紧固件有无松动,如有及时拧紧。2、清洁高压套管终端和T型连接器的表面,清洁时,可用干净的纯棉布或纸巾,必要时可用蘸取丙酮或无水酒精进行清洁,严禁用表面粗糙或尖利的物品进行清洁,以免划伤其表面。3、检查T型连接器塞子是否牢固,如有松动应及时拧紧。4、检查接地线接地是否牢固,如有松动应及时拧紧。5、检查高压线接入处螺母是否有松动,若有应及时拧紧。2.1.9车顶绝缘子电力机车车顶绝缘子是用来支持受电弓及母线并使其绝缘的部件机车车顶上的受电弓支持绝缘子和母线支持绝缘子全部采用复合绝缘子,见图1-28和图1-29。每节机车安装受电弓支持绝缘子3个,母线支持绝缘子10个。图1-28受电弓支持绝缘子图1-29母线支持绝缘子电力机车车顶复合绝缘子主体由环氧玻璃纤维芯棒与硅橡胶伞裙复合组成,上、下安装座为金属件。由于采用环氧玻璃纤维芯棒与硅橡胶复合材料,因而具有尺寸小、重量轻、机械强度高等优点,伞棱薄,伞伸出长,具有较长的爬电距离,抗污闪和湿闪的能力强,可用于严重污秽地区。主要技术参数标称电压AC25kV最高工作电压≥AC31kV爬电距离≥1000mm标准雷电全波冲击耐受电压≥170kV〔1.2/50μs工频1min湿耐受电压≥75kV维护与保养1、每年定期清扫2～4次,采用中性洗洁净兑水擦拭干净。2、检验上、下金属安装座是否有松动,滑脱；绝缘伞套是否有变形,撕裂,老化,憎水性失效。3、复合绝缘子不需要维修,如果损坏,应进行更换。2.2 主变压器2.2.1主变压器简介HXD2型电力机车装配的牵引变压器采用的是ABB的核心技术,整体为组合式变压器。其工作条件为-40°C和+40°C之间。变压器内装1台主变压器〔MT,4台二次谐波滤波电抗器〔2F和2台辅助电抗器〔CVS：主变压器<MT>:降压设备,用来把接触网上的25kV高压电变换为供给牵引电动机及其他电器的适用电压。4个<2F>＋2个<CVS>电抗器：2F电抗器〔二次滤波电抗器起到过滤中间电路二次谐波的作用；CVS电抗器〔辅助电抗器为辅助回路直流滤波。辅助设备：包含2个散热器、2个油泵、2个油流继电器、1个高压端子和21个低压端子、2个PT100、1个吸湿器和压力释放阀等附件。主变压器和电抗器共同组成了变压器的"器身",器身被安装在特制的钢制油箱内,油箱内装满起绝缘和散热作用的变压器油。通过电动泵促使变压器油进行循环流动,并通过带有外部通风的散热器进行冷却。油箱、散热器和油泵组成了一个紧密的组装体,被安装在机车的地板下面。变压器是由焊有储油柜的焊接箱盖密封的。在储油柜上安有吸湿器和油位计〔油位计由两部分组成。图1-30主变压器外型图2.2.2 主要参数及组成主变压器电气原理拓扑图如下：图1-31主变压器电气原理拓扑图表1-1主变压器电气参数表空载电流0.7A空载损耗3.2kW+15%负载损耗225kW总损耗252kW+10%<主变+2F+CVS>冷却方式 强迫导向油循环风冷却ODAF主变压器为单相变压器,具有固定的变压比,原边绕组分裂为四个绕组与4个二次绕组分别对应,主变压器的器身包括：一个由高导磁材料组成的矩形磁芯2个绕线柱的层式线圈绕组隔离件,端圈,绝缘件50-主变压器芯；51-二次滤波电抗器2f<4x>；52-辅助电抗器CVS<2x>图1-32主变压器的内部结构图2.3 牵引变流器牵引变流柜YGZN2Q239用于HXD2型交流传动八轴9600kW货运电力机车上,每台机车具有四个结构和原理相同的牵引变流柜,单节车两台变流柜,如图1-33所示。每个牵引变流柜是由两套相同的牵引变流器及一套冷却系统等组成,牵引变流器是电力机车牵引电传动系统的核心构成,每套变流器驱动1台牵引电机工作。图1-33牵引变流柜装车位置在正常的牵引/制动工况下,主变流器内的牵引控制单元接收司机控制指令,控制各变流器单元实现电源从工频、高压不可控单相交流电源到三相可控变压、变频的交流电源的转化,拖动异步牵引电动机,实现对牵引电机的一对一控制。牵引时能量从电网流向电机,电能转换为机械能；制动时过程相反,机械能转化为电能回馈电网。主变流器内部设置有向机车辅助逆变器提供直流电源、向加热装置提供交流电源的接口,使机车电传动可以根据需求进行合理配置。冗余设计措施综合应用使得机车在主传动部件发生严重故障时能保留7/8的牵引/制动力,发生重大故障时能保持一半牵引/制动力。机车采用网络技术实现对主变流器的保护。2.3.1 电气原理图1-34为HXD2型电力机车机车一个转向架上两个牵引单元的电气原理图,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,分置2个柜体。每套牵引变流器装置是由1个四象限整流器、1个中间电路和1个三相PWM逆变器组成,每套装置驱动一台三相异步牵引电机,实现整台机车的轴控驱动方式。图1-34牵引变流器主电路原理图四象限整流器主变压器牵引绕组输出的交流电压通过预充电接触器和主接触器提供给四象限整流器。正常工作时,先闭合预充电接触器通过预充电电阻为中间电路的支撑电容器充电,然后再闭合工作接触器为四象限整流器正常工作提供电源,避免合闸瞬间中间回路所造成的大电流冲击。四象限整流器从功能上来说,不但可以实现交流到直流的整流变换功能,而且能够实现将直流电变换为交流电回馈电网的逆变功能,在上述过程中,通过控制可保证网侧功率因数接近于1。中间直流回路变流柜中间直流电路由二次滤波电路、储能电路、测量及保护电路构成。储能环节由支撑电容器组成,主要作用是稳定中间回路电压,向牵引电机提供无功功率,同时可对四象限脉冲整流器和电机逆变器产生的高次谐波进行滤波。二次滤波回路由LC串联谐振组成,主要是对直流侧产生的2倍于网侧频率的交流分量进行滤除,以抑制中间直流电路的电压脉动,其中谐振电容器置于主变流器柜内,谐振电抗器则与主变压器集成在一起。电压斩波电路主要是通过斩波限压来实现的,它是由IGBT元件和过压抑制电阻等组成,根据中间电路电压的波动和过压情况控制IGBT元件的通断,将多余能量通过吸收电阻将其消耗,从而将中间直流电压控制在规定范围之内。变流器接地检测由负端接地检测改为浮点接地检测,提高变流器运行的可靠性。三相逆变器三相逆变器将中间直流电压通过PWM脉宽调制控制,变换为电压和频率可变的三相交流电源,实现对异步牵引电机的特性控制。在再生制动工况时,异步牵引电机处于发电状态,中间直流回路通过四象限脉冲整流器向牵引绕组馈电,将制动时产生的电能回馈到电网,从而实现机车的再生电气制动。在牵引和制动工况,网侧功率因数接近于1。2.3.2 主要技术参数四象限整流器额定输入电压： 950VAC额定输入电流： 1640A额定输入频率： 50Hz额定输出电压： 1800VDC效率： 99%中间直流环节支撑电容： 9mF中间直流电压： 1800V最高中间电压： DC2000V逆变器效率： 99%额定输出电压： AC1390V/3p额定输出电流： 620A最大输出电流： 760A额定输出频率： 76Hz最大输出频率： 141Hz控制电路控制电路电压 DC110V电压波动范围 DC77V～137V冷却回路冷却风机风量： 不小于：4.7m3/s〔标况下冷却风机静压： 不小于：1900Pa〔标况下冷却风机输入功率： 15.5kVA水冷散热器散热功率： 32.4kW×2水泵输入功率： 2.32kVA冷却液类型： 纯净水/乙二醇冷却液体积比： 45%/55%2.3.3 结构与接口YGZN2Q239牵引变流柜实物如图1-34所示。图1-34YGZN2Q239牵引变流柜实物图 结构及其特点该产品采用变流器与冷却塔分离的设计,变流器箱体采用焊接结构。变流器内部采用模块化结构设计,主电路连接采用铜排设计,整体结构严格按照设计、工艺要求。变流柜采用模块化结构设计,四象限模块、逆变器模块、过压抑制模块等各功率模块由IGBT元件、复合母排、驱动单元和散热器等组成,功率模块安装有快速水接头,可以快捷插拔,不需排放冷却回路中的冷却液。功率模块的驱动电源与外围控制电路用连接器相连,与控制单元之间的连接采用光纤的传输方式。变流柜具有明显的高压警示标识、高压指示灯,具有"只有专业人员可以打开"的标识。其箱体三维结构如图1-35〔正面和图1-36〔背面所示。图1-35变流柜正面结构图图1-36变流柜背面结构图采用焊接密封式结构降低灰尘等因素对变流器的污染。与此同时考虑到变流器柜体散热效果下降,所以在变流柜内增加了风扇,为保证母排等发热器件的散热量,复合母排也进行了加厚。分离式冷却塔牵引变流柜采用变流器与冷却塔分体式结构,降低由于风机振动对牵引变流器的影响。铜排结构特点铜排设计采用绝缘带包扎技术,保证铜排在电路中的绝缘性能要求；铜排制造采用电磁式打标机为铜排标记编号,满足铜排生产可追溯性管理和外观质量要求。低压线束布线采用了电气装置预布线制造工艺技术完成主变流器的低压线束布线,在提高生产效率的同时保证了变流器控制线路的可靠性。牵引控制单元与功率模块之间采用光纤传输技术方案,提高系统的抗干扰能力。增加预加热装置牵引变流柜需带有预加热系统,以满足机车在-40℃~-25图1-37变流柜预加热装置指示 机械接口图1-38底部安装尺寸示意图图1-39正面安装尺寸示意图图1-40背面安装尺寸示意图 对外电气接口低压回路对外电气接口3个56芯矩形连接器CF-ES-01,CF-ES-02,CF-ES-031个高速四模块插头CM-ESx-MVB轴2低压对外电气接口,同轴1高压及辅助回路对外电气接口标识号404B和404C为主变流器交流输入接口；标识号321A,322A和323为主变流器三相交流输出接口；标识号404AC为中间直流环节直流电压正极接口；标识号404BB为中间直流环节直流电压负极接口；标识号TH为接地检测接口〔备用；标识号414BF-CAP-2F和404BB-CAP-2F为电容CAP1-2F、CAP2-2F的放电电阻接口；标识号404BB和404AC为电容CAP-PMCF2、CAP-PMCF1和CAP-OND的放电电阻接口；标识号为"BB-M-PE的U、V、W"为水泵的三相电源接口；标识号为"BN-M-VT-AERO的U、V、W"为风机的三相电源接口。标识号L1/220V、L2/220V为预加热回路的辅助电源接口。轴2高压对外电气接口,同轴1。图1-41高压接口图2.3.4 主要部件主要部件位置变流器中主要部件及其位置如图1-42所示图1-42a变流器主要部件位置图1-42b变流器主要部件位置图1-42c变流器主要部件位置主要部件介绍1预充电电阻功能预充电电阻工作电气原理图如图1-43所示图1-43预充电电阻工作电气原理图机车上电时,预充电接触器首先闭合,一旦直流电容充电后,主接触器闭合。四象限变流器在预充电过程中,由于大电容的存在,造成变流器在通电初始阶段有比较大的充电电流。为防止充电电流对系统造成危害,在四象限变流器起始阶段接入充电电阻限制充电电流的幅值。主要技术参数阻值:10Ω额定电压：1800V外形尺寸：453mm×80mm×54.6mm存放温度：-40℃～+注意事项通电后不能接近,以免触电。维护保养除了外部清洁,元件应在整个指定使用寿命期内运行而无需维护。2 预充电接触器功能用于四象限变流器预充电回路输入端与主变压器的次边牵引绕组分/合的控制。主要技术参数下：额定电压：2100VDC&AC额定电流：250A短路电流：4500A注意事项该部件通电时不能接近,以免触电。维护保养定时保持部件的外部清洁,必须在断电情况下进行清洁工作。3 主接触器功能用于四象限变流器主回路输入端与主变压器的次边牵引绕组分/合的控制。主要技术参数：额定电压：1500VDC&AC最高电压：1800VDC&AC额定电流：不小于185短路承受能力：210注意事项该部件通电时不能接近,以免触电。维护保养定时保持部件的外部清洁,必须在断电情况下进行清洁工作。4斩波放电电阻功能当变流器中间电压大于2100V时,通过控制斩波回路的IGBT将多余能量通过该电阻释放,达到平衡中间电压的目的。主要技术参数：阻值：1.76Ω额定电压：2000V最高电压：2150V最大峰值电流：1380注意事项该部件通电时不能接近,以免触电。维护保养定时保持部件的外部清洁,必须在断电情况下进行清洁工作。5中间支撑电容功能主要作用为吸收变流器中间回路的纹波电压,在四象限变流器和电机逆变器之间实现瞬时功率平衡。主要技术参数：电容值：3mF〔单个额定电流：480A平均直流工作电压Un：1850V注意事项该部件通电时不能接近,以免触电。维护保养定时保持部件的外部清洁,必须在断电情况下进行清洁工作。除了外部清洁,元件应在整个指定使用寿命期内运行而无需维护。存放温度：-40℃～+85℃。6二次滤波电容功能二次滤波回路主要作用为吸收变流器中间回路的二次谐波分量。主要技术参数：电容值：2.5mF恒定电流：365A100Hz平均直流工作电压Un：1850V100Hz注意事项该部件通电时不能接近,以免触电。维护保养定时保持部件的外部清洁,必须在断电情况下进行清洁工作。除了外部清洁,元件应在整个指定使用寿命期内运行而无需维护。存放温度：-40℃～+85℃。7风机功能通过热交换器的冷却空气由冷却风机提供。主要技术参数：工作电源：380V〔±5%50Hz〔±2%稳定状态条件下的频率<按照U/f=常量的规律>：15Hz,25Hz,40Hz,50Hz启动：不论电压大小,在所给电压上直接启动,不改变绕组额定空气流量：空气密度=1.20kg/m3时为4.7m3/s±5%输入功率：15.5kVA〔空气密度=1.20kg/m3时工作温度：-40℃～+45℃海拔：≤2500m静态压力：1900Pa±10%最大功率：14.5kW外形尺寸：660mm×660mm×530mm维护保养应定期给轴承加润滑油。8热交换器功能热交换器由两个散热器装配在一起,一个散热器冷却一个轴中功率模块散发的热量,两个散热器之间没有任何流体互流。为确保散热器的散热效率,要求：冷却液流量：5.4m3冷却空气流量：220m最小热交换功率：32400W维护保养应定期对热交换器进行清洁,尤其是对散热器翅片进行清洁,以防柳絮等杂物堵塞翅片通道,影响散热性能。9水泵功能水泵的作用为水冷却液的循环动力,TCU通过安装在水泵上的压力传感器进行冷却液压力。主要技术参数：工作电源：380V〔±5%50Hz〔±2%稳定状态条件下的频率<按照U/f=常量的规律>：40Hz,50Hz最大电功率：1.2kW〔流体温度为20℃额定水流量：6.4m3/h±进出口压力：2.17bar±6%维护保养应定期对轴承和垫圈进行维护；泵安装在箱体里,与外界空气隔开,但还是会有一些油脂,灰尘等污染物进入,所以应该定期对泵内进行清洗。10膨胀水箱功能膨胀水箱的主要功能：补偿温度变化导致的液体体积变化；透过玻璃视窗可以检查液位。通过膨胀水箱可以调节水泵进口的压力。维护保养应定期进行清洁。定期透过玻璃视窗检查液位,当液位低于刻度的最小值时,应通过膨胀水箱进行加液处理,补充的冷却液不能超过液位的最高刻度值。11电压检测板功能电压检测板的作用:当变流器中的电容充电电压〔Ucap高于50V时,电压检测板指示灯亮；当Ucap低于50V时,电压检测板指示灯灭。此显示灯将指示维护人员是否可以打开变流器的部件。维护保养应定期对该部件进行外部清洁。只有当该部件的指示灯灭时,方可对主变流器进行维修或检查工作。12网压互感器功能当机车从接触网得电时,将用到该互感器。该互感器用来测量网压的大小和相位。主要技术参数：额定原边电压：100V额定副边电压：5V频率：50Hz<±1Hz>外形尺寸：64mm×54mm×47mm维护保养应定期对该部件进行外部清洁。2.3.5 牵引控制单元〔TCU概述每台机车设有四台变流柜,每个变流柜中包含有2台牵引变流器。每个牵引变流器由对应牵引控制单元TCU控制。牵引控制单元TCU能实现以下控制功能：四象限控制；逆变器控制；中间电路过压抑制控制；牵引、电制动特性控制；防滑／防空转电气控制；库内动车控制；电气保护和接地保护；故障记录、诊断与保护；对外通讯功能；在线监测和调试功能；维护安全性。图1-44TCU外形图〔正面 引用标准TB/T3021-2001 铁路机车车辆电子装置TB/T3034-2002 铁路车辆电气设备电磁兼容试验及其限值TB/T3058-2002 铁路应用机车车辆设备冲击和振动试验技术要求功能描述牵引控制单元〔TCU是机车牵引的核心控制单元,由中央处理器<CPU>模块、存储器模块、斩波器控制模块、数字量输入/输出模块、模拟量处理模块、控制系统检测模块、接触器驱动模块、IGBT触发模块、启动单元等组成。其作用是：给定牵引力〔再生制动力的闭环控制；牵引变流器中间直流电压的闭环控制；牵引变流器控制信号〔触发脉冲生成；开关器件的触发；牵引变流器、牵引电机、其他牵引器件的监控；防滑及防空转控制；提供牵引相关的故障诊断数据；通过MVB与CCU或其他TCU交换数据。牵引控制单元〔TCU通过串行接口与本地PC或便携机相连,从而达到数据下载、记录以及变流器在线调功能。主要技术参数电源供电参数数值单位描述输入电压Pre.110VDCMax.137.5VDCMin.77VDC环境参数参数数值单位描述PCB表面工作温度范围min.–25max.+75°C环境温度min.–25max.+70°C机械尺寸牵引控制单元〔TCU采用可插拔的结构方式,整个TCU装置由机箱支架和抽屉式机箱两部分组成。维修用串行接口和信息显示位于抽屉式机箱的前面板上。参数数值单位描述机箱支架尺寸502×350×346mm抽屉式机箱尺寸452×290×327mm电气接口牵引控制单元〔TCU采用可插拔的结构方式,整个TCU装置由机箱支架和抽屉式机箱两部分组成。机箱支架用于固定TCU,TCU的对外低压电气接口安装在机箱支架上；抽屉式机箱用于安装控制电路板。维修、调试用串行接口和信息显示位于抽屉式机箱的前面板上。TCU装置包括一块总线背板〔6U×21,背板上安装有电路子板,电路子板可以通过后端从TCU装置中拆除。电路子板尺寸为3U×220mm〔100×220mm。抽屉式机箱如下图：图1-45抽屉式机箱示意图〔背面电路子板的一端通过F48连接器与总线母板连接,电路子板的另一端也通过F48连接器与外部低压电气端口连接。TCU连接方式如下：图1-46TCU连接方式硬件说明牵引控制单元〔TCU硬件组成 11 1412 13 3 145679810 2图1-47TCU硬件组成牵引控制单元〔TCU内部包含15块电路子板,其中13块为3U板型。牵引控制单元〔TCU内部电路子板组成如下：ALNU ：控制箱内部电源板ALCA<PS> ：传感器电源板ALCA<S> ：功率模块电源板NETM ：网络接口板CCN<P> ：四象限CPU控制板CCN<S> ：逆变器CPU控制板CCAP ：四象限信号处理、保护电路板CCAO ：逆变器信号处理、保护电路板CCB<P> ：四象限驱动、反馈电路板CCB<S> ：逆变器驱动、反馈电路板SBT ：数字量输入电路板EBY ：继电器输出电路板ESAL ：模拟量输入电路板BLP ：总线背板MDTI ：维护接口电路板子电路板的功能描述控制箱内部电源板控制功能电源板输入标称DC110V,实际允许输入范围DC77~137.5V,电源板输出DC5V/35W、DC15V/37.5W和输出DC-15V/7.5W,为整个机箱供电。技术参数输入电压：110VDC<-30%～+25%>输出电压：±15V、5VDC输出功率：DC5V/35W、DC15V/37.5W、DC-15V/7.5W 板卡型号：TRVS339276002E建议工作温度范围：-25°C~70°C传感器电源板控制功能电源板输入标称DC110V,实际允许输入范围DC77~137.5V,电源板输出DC24V/96W、DC-24V/48W为四象限传感器及逆变器传感器供电。技术参数输入电压：110VDC<-30%～+25%>输出电压：±24V输出功率：DC24V/96W、DC-24V/48W 板卡型号：TRVS339275002D建议工作温度范围：-25°C~70°C功率模块电源板控制功能电源板输入标称DC110V,实际允许输入范围DC77~137.5V,电源板输出DC24V/96W、DC-24V/48W为驱动板供电。技术参数输入电压：110VDC<-30%～+25%>输出电压：±24V输出功率：DC24V/96W、DC-24V/48W板卡型号：TRVS339275002D建议工作温度范围：-25°C~70°C四象限CPU控制板、逆变器CPU控制板控制功能CPU控制板用于实现四象限及逆变器控制算法。可提供12路PWM,6路CAP,16路模拟量采集,支持2路硬件锁脉冲信号。技术参数输入电压：5V控制芯片：DSP28335板卡型号：EB-MI-01<A>建议工作温度范围：-25°C~70°C四象限信号处理、保护电路板控制功能信号处理板〔四象限用于将四象限控制所需的交流信号转化成-10V~10V、直流信号转化成0V-10V弱电压信号,供四象限CPU板的外扩AD采集。可采集2路交流电流输入信号、1路接地电流检测信号、1路直流中间电压信号、1路同步电压信号。交流信号可转化成有效值、瞬时值、同步脉冲供四象限CPU板采集。支持直接硬线输入与CPU控制板直接连接。有故障保护功能,故障发生后,信号锁存,硬件保护有效,该信号被送入CPU,软件保护有效。在每组牵引变流器的输入回路中,设有2个输入电流传感器,起控制和监视变流器充电电流及牵引绕组短路电流的作用,其动作保护值为2050A。保护发生时,经四象限信号板处理后,该信号变成低电平故障状态,硬件封锁四象限脉冲信号和逆变器的脉冲信号,输入回路中的工作接触器断开,同时向CPU控制系统发出跳主断信号,通过CPU的复位信号可进行恢复。。在四象限整形后端,设有一个中间电压传感器,起控制和监视变流器中间电压的作用,其动作保护值为3400V。保护发生时,经四象限信号板处理后,该信号变成低电平故障状态,硬件封锁四象限脉冲信号和逆变器的脉冲信号,输入回路中的工作接触器断开,同时向CPU控制系统发出跳主断信号,通过CPU的复位信号可进行恢复。在每组牵引变流器的输入回路中,设有一个接地电流传感器,主牵引回路正常时,由于只有1点接地,接地保护电路中流过的电流为零,接地信号检测传感器无信号输出。当主电路某一点接地时则形成回路,接地检测回路有故障电流流过,传感器输出电流信号,经四象限信号板处理后保护装置动作,其动作保护值为180A。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,同时向在每组牵引变流器的输入回路与地之间,设有一个同步电压传感器,用于控制和监视变流器输入电压的作用,并检测进入四象限CPU的电压与网压的相位差,其动作保护值为32KV。保护发生时,经四象限信号板处理后,该信号变成低电平故障状态,硬件封锁四象限脉冲信号和逆变器的脉冲信号,输入回路中的工作接触器断开,同时向CPU控制系统发出跳主断信号,通过复位开关可进行恢复。四象限信号处理板将处理后的同步信号<正弦波>处理成5V的同步方波信号送入四象限CPU。技术参数输入电压：5V,±15V板卡型号：EB-SGN-20<B>建议工作温度范围：-25°C~70°C逆变器信号处理、保护电路板控制功能信号处理板〔逆变器用于将逆变器控制所需的交流信号转化成-10V~10V、直流信号转化成0V~10V弱电压信号,供逆变器CPU板采集。可采集2路交流输出信号、1路中间电压信号、4路速度采集信号。交流信号可转化成有效值、瞬时值供逆变器CPU板采集。支持直接硬线输入与CPU控制板直接连接。有故障保护功能,故障发生后,信号锁存,硬件保护有效,该信号被送入CPU,软件保护有效。在每组牵引变流器的输出回路中,设有两路输出电流互感器,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。牵引电动机过载保护的动作值为500A。当保护发生时,经四象限信号板处理后,该信号变成低电平故障状态,硬件封锁四象限脉冲信号和逆变器的脉冲信号,输入回路中的工作接触器断开,同时向CPU控制系统发出跳主断信号,通过CPU的复位信号在每组牵引变流器的输出回路中,设有一路速度传感器,对牵引电机的实时速度进行监视,用于牵引电机的闭环控制。逆变器信号板将采到的0~15V脉冲速度信号经处理后得到0-5V的脉冲速度信号送入逆变器CPU用于实现速度闭环控制。在逆变器输入侧,设有一个中间电压传感器,起控制和监视变流器中间电压的作用,其动作保护值为3400V。保护发生时,经逆变器信号板处理后,该信号变成低电平故障状态,硬件封锁四象限脉冲信号和逆变器的脉冲信号,输入回路中的工作接触器断开,同时向CPU控制系统发出跳主断信号,通过CPU的复位信号可进行恢复。技术参数输入电压：5V,±15V板卡型号：EB-SGN-21<A>建议工作温度范围：-25°C~70°C数字量输入电路板控制功能数字量输入板包括24路数字量信号输入,输入为DC110V。数字量输入板负责采集数字量信号输入,将采集到得信号进行处理后送到四象限、逆变器CPU控制板。数字量输入板支持直接硬线输入和输出控制并可与CPU控制板直接连接,也可通过CAN总线与CPU控制板连接。数字量输入板需要处理的数字量包括：机车方向、充电接触器反馈、本轴隔离、主接触器反馈、紧急制动反馈、主断合继电器、相邻轴列车管减压、直接制动、空电转换。技术参数控制电压：5V输入通道：24路DI内部总线：CAN或直接硬线输入和输出控制板卡型号：EB-DI-03<C>建议工作温度范围：-25°C~70°C继电器输出电路板控制功能继电器板由14路继电器组成,负责14路数字信号的输出。继电器板主要用于控制系统的开、关,诸如：接触器的吸合、风机的通断等。继电器板支持直接硬线输入和输出控制并可与CPU控制板直接连接,也可通过CAN总线与CPU控制板连接。继电器板需要处理的数字信号包括：轴隔离、主接触器、充电接触器、空电转换确认、列车管减压输入电源、本轴隔离、控制箱风机。四象限CPU、逆变器CPU可以发指令来控制继电器的开、关。技术参数控制电压：5V输出通道：14个继电器 C为公共点、A为常开点、B为常闭点内部总线：CAN或直接硬线输入和输出控制板卡型号：EB-RLY-01<B>建议工作温度范围：-25°C~70°C模拟量输入板控制功能模拟量输入板包括温度传感器信号、冷却水温信号、冷却水压信号、斩波电流信号采样电路,负责将采集到的交流信号转化成-10V~10V、直流信号转化成0V~10V弱电压信号,供四象限、逆变器CPU板采集,可支持直接硬线输入与CPU控制板直接连接。斩波电流保护无硬件故障保护功能,故障发生后,故障信号锁存,该信号被送入逆变器CPU,软件保护有效。温度采集采用标准PT100温度采样电路,将-40°C~220°C的温度信号经信号调理电路及线性光耦隔离后输出0~10V的电压信号送到逆变器CPU,用于温度信号的实时采集。在四象限与逆变器正常工作时,牵引电机制动,能量直接回馈电网。但如果系统出现某种故障,四象限与逆变器的脉冲均被封锁,此时牵引电机制动,由于四象限不能正常工作,回馈能量无法回馈电网,造成中间电压迅速升高,逆变器CPU控制斩波IGBT进行放电,使得回馈能量消耗到放电电阻上。为了保护斩波IGBT不被瞬时大电流冲击造成损坏,硬件电路做了保护电路,斩波电流保护的动作值为600A,保护发生时,水温及水压均采用电流输出类型的传感器,模拟量输入板对传感器处理后的弱电流信号进行采样、滤波处理后,输出0~10V的直流电压信号后送入四象限CPU,用于实时水温及水压的采集。技术参数输入电压：5V,±15V板卡型号：EB-AI-06建议工作温度范围：-25°C~70°C驱动与反馈电路板控制功能驱动与反馈电路板用于将CPU控制板输出的PWM信号进行放大,提供给驱动板驱动IGBT模块的开、关,并对驱动板反馈信号进行处理用于保护IGBT模块,防止过流、过压造成IGBT模块的损坏。可提供6对脉冲,支持脉冲信号硬件封锁。支持直接硬线输入和输出控制并可与CPU控制板直接连接。为了防止上下桥臂IGBT出现直通现象造成IGBT的损坏,脉冲处理电路采用上下桥臂互锁电路,保证了上下桥臂不会直通,并且具有硬件死区功能,硬件死区可调。脉冲放大部分电路将脉冲处理电路处理后的脉冲经放大后,输出0~15V的脉冲信号送入IGBT驱动板,用于驱动ITBT的关、断。故障反馈电路将IGBT驱动板反馈的0~15V脉冲信号经处理后得到0~5V脉冲信号,该信号被送到反馈处理电路。反馈处理电路将故障反馈电路处理后的信号与四象限信号板、逆变器信号板、模拟量板的硬件故障汇总后送入对应的CPU板,四象限与逆变器CPU对故障反馈信号进行判断,决定是否发驱动脉冲信号。技术参数控制电压：5V、±15V输出脉冲：电压差分型输出通道：6对脉冲建议工作温度范围：-25°C~70°C板卡型号：EB-PLS-08<A>总线背板控制功能总线背板主要功能是将机箱内部14块子电路板及机箱外的维修接口板用硬线的方式连接起来,替代传统的航空插头模式或子电路板输出绕线的模式,有效的增强了整个机箱的抗干扰性,并将机箱外部的维修接口板与机箱内部的子电路板连接起来,方便程序的下载、调试及故障信息的下载等功能。技术参数建议工作温度范围：-25°C~70板卡型号：EB-BASE-18<A>12、维护接口电路板控制功能维修接口板固定在总线背板上,与机箱有关信号通过背板连接起来,负责故障信息的实时显示、CPU程序的外部烧写、与PC连接用于程序的调试等功能。技术参数建议工作温度范围：-25°C~70°C板卡型号：EB-MI-01<A>指示灯图1-48维护接口电路板〔图中黄色框内为指示灯序号左灯〔1列右灯〔2列1未定义〔红网络指示灯2〔绿2逆变器Iv过流〔红网络指示灯1〔绿3逆变器Iu过流〔红逆变器指示灯2〔绿4逆变器Ud过压〔红逆变器指示灯1〔绿5接地过流〔红未定义〔绿6斩波过流〔红斩波故障〔绿7四象限Un过压〔红逆变器故障〔绿8位定义〔红未定义〔绿9四象限1In过流〔红四象限1故障〔绿10四象限Ud过压〔红5V电源〔绿程序下载程序下载软件：SDFlash程序下载工具：PS2转DB9通讯线,EB-MIX-12电路板图1-49TCU程序下载工具程序下载步骤：TCU下电,连好连线,EB-MIX-12上的调节冒插到逆变器一端,PS2插到EB-MIX-12逆变器一端,TCU上电,打开SDFlash点击软件上排栏File,选择1F28335SerialFlash选项点击软件上排栏Project,选择Setting选项在弹出对话框中点击Programming,在FlashData一栏里添加要刷写的逆变器程序的路径,确定点击软件上排栏红色R的图标Reset复位点击Reset左边的Flash图标,在弹出对话框中勾选Erase、Program、Verify,点击Start刷写完成后有刷写成功的提示,点击对话框中的Close,完成刷写刷写四象限程序需要把EB-MIX-12上的调节冒插到四象限一端,PS2插到EB-MIX-12四象限一端,第4步在FlashData一栏里添加要刷写的四象限程序的路径。故障排查安全提示新八轴电力机车属于高压大功率轴控的电力机车,单轴最高功率可到达1250KW,电压较高电流很大,在运行和维护过程中,需要严格按照安全规范操作,主要的安全事宜有如下方面：尤其注意不得在有高压的情况下打开变流柜门进行任何操作,如必须进行操作,需在机车入库后在征得XX厂相关负责人同意下,对要操作的变流柜一端机车打接地操作后,方可进行开柜操作。正常情况下,TCU烧写程序,不用打开柜门,只需将柜子上的玻璃面罩卸下即可,在此过程中,必须等柜内的高压指示灯熄灭之后进行操作。如需与TCU进行通信,原则上必须等断主断降弓,高压指示灯熄灭后进行。在机械间对TCU进行操作时原则上需要两个人进行。信号流动概要在对TCU信号进行说明之前对TCU进行简单介绍,新八轴电力机车由两节车组成,分别定义为A节和B节,在司机操作端的上方可以看到本节车的编号〔A节还是B节,两节车主要部分对称分布,每节车都有四个轴,两个变流柜,一个变流柜内包含两个轴,每个轴对应一个TCU,TCU编号是按离本节车司机室位置远近定义,离本节车司机室最近的TCU是TCU1,离本节司机室最远的TCU是TCU4,中间两个顺序是TCU2和TCU3。每个TCU从功能上分主要有两个部分,四象限控制和逆变器控制,TCU主要功能是从25KV50Hz的接触网上获取电能,经牵引变压器转换成950V50Hz的交流电,经四象限转化成幅值为1800V的直流电压,经中间环节送给牵引逆变器和辅助逆变器,牵引逆变器根据司机给出的指令和机车速度转化成相应的牵引力矩或制动力矩。下面对TCU的信号流动进行简单说明：1中间电压电压传感器→四象限信号板→四象限CPU板2接地电流接地电流传感器→四象限信号板→四象限CPU板3变压器原边电流原边电流传感器→四象限信号板→四象限CPU板4四象限输入电流四象限输入电流传感器→四象限信号板→四象限CPU板5电网电压网压传感器→四象限信号板→四象限CPU板6中间电压〔显示屏上显示的电压中间电压传感器→逆变器信号板→逆变器CPU板7逆变器输出电流1逆变器输出电流传感器1→逆变器信号板→逆变器CPU板8逆变器输出电流2逆变器输出电流传感器2→逆变器信号板→逆变器CPU板9电机温度电机温度传感器→模拟量板→逆变器CPU板10斩波电流斩波电流传感器→模拟量板→逆变器CPU板11主变压器温度主变温度传感器→模拟量板→四象限CPU板12冷却水压冷却水压传感器→模拟量板→四象限CPU板13冷却水温冷却水温传感器→模拟量板→四象限CPU板14逆变器驱动故障〔显示屏会具体显示是哪路桥臂驱动故障逆变器模块反馈→光电转换板→逆变器脉冲板→逆变器CPU板15>斩波驱动故障斩波模块反馈→光电转换板→逆变器脉冲板→逆变器CPU板16>四象限驱动故障〔显示屏会显示是哪路桥臂驱动故障如A相上桥臂驱动故障四象限模块反馈→光电转换板→四象限脉冲板→四象限CPU板基本故障处理当系统出现故障复位键无法恢复,并且给相应的TCU下电之后故障还是无法消除,基本确定就是硬件有问题,基本的处理步骤如下：在有司机钥匙的一端〔钥匙在合位,按复位键如果无法恢复,在保证安全的前提下给TCU下电复位,如果下电复位还是不能清除故障,基本确定是硬件故障。将一个好的TCU和坏的TCU倒换位置,如果故障随着TCU移动就可以确定是TCU的问题,如果故障不随着TCU转移就可以确定是外部故障,如传感器故障,模块故障等。如果确定是TCU故障,可以查看上面的简单信号流图,看信号在板子间的流动顺序,更换相应的电路板,在更换电路板时从后级向前级更换电路板,每次更换一个,最后更换CPU板。如果刷完程序,系统上电就出现故障,可以尝试再重新刷一遍程序,不行的话,更换原来好使的程序再进行尝试。特别故障判断,如果逆变器报斩波故障,可以看一下TCU的斩波过流的红灯有没有亮,如果亮了那么斩波故障基本上就是由斩波过流引起的,如果红灯没亮,基本上可以确定是模块上报的故障,但是由于模块上报的故障经过了咱们的光电转换板和逆变器脉冲板,所以不能直接判断是否真的是模块故障,为了简单起见可以先让模块拔开反馈信号线,看反馈信号的等是否亮着,如果没亮就可以确定是模块故障,如果亮着但是亮度不正常或者闪动也可以说明是模块故障,当排除模块故障之后就得更换逆变器脉冲板或者光电转换板。2.3.6牵引功率模块功率模块概述HXD2电力机车主变流柜中安装的牵引功率模块主要包括以下三种：牵引四象限功率模块〔YQM26Q30；牵引四象限+斩波功率模块〔YQM26Q31；牵引逆变功率模块〔YQM26Q32。牵引变流器由2个四象限功率模块、2个四象限斩波功率模块、2个逆变功率模块组成。牵引功率模块均使用模块化IGBT元件,采用脉宽调制〔PWM方式,实现单元的标准化。三者构成典型的交直交变流系统主电路〔工作原理图如下图。图1-50主电路原理图牵引四象限功率模块〔YQM26Q30与牵引四象限+斩波功率模块〔YQM26Q31一起,不但可以实现牵引时交流到直流的整流变换功能,而且也能够实现制动时将直流电变换为交流电回馈电网的逆变功能；根据中间电路电压的波动和过压情况控制IGBT元件的通断,将过电压的能量通过吸收电阻〔位于变流柜中将其消耗,从而将中间直流电压抑制在规定范围之内。牵引逆变功率模块<YQM26Q32>用于将中间直流电压通过PWM脉宽调制控制,变换为电压和频率可变的三相交流输出,为牵引电机提供三相交流电源。在再生制动工况时,异步牵引电机处于发电状态,牵引逆变功率模块将交流电变换为直流。牵引四象限功率模块的主要功能是将牵引变压器送来的单相交流电进行脉冲整流,形成1800V中间直流电压,供斩波、逆变电路使用。牵引逆变功率模块的主要功能是将中间直流电压,经过逆变配合控制系统完成功率变换,为牵引电机提供合适的三相交流电压。模块采用循环水冷却方式。IGBT器件安装在水冷散热基板上,冷却液为水与乙二醇的混合溶液,水循环系统一般与变流器共用。模块内部交