HXD21000系电力机车主电路电气系统

1、u 交流传动八轴电力机车主电路概述u 交流传动八轴电力机车车顶设备u 交流传动八轴电力机车主变流柜u 交流传动八轴电力机车主变压器u 交流传动八轴电力机车牵引电机交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 交流传动八轴电力机车主电路电气系统主要由网侧电路、四象限整流电路、中间直流电路、牵引逆变电路、库内动车电路等相关电路组成。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 网侧电路，由1台受电弓，1台高压隔离开关，1个高压电压互感器，1台主断路器，1台高压接地开关，1台避雷器，1个高压电流互感器，主变压器原边绕组，1个接地侧电流互感器和4个回流装置，以及1台高

2、压连接器组成。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 接触网电流通过受电弓进入机车，经主断路器，通过高压电流互感器进入车内，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和4个并联的回流装置，从轮对回流至钢轨。 接触网电压通过受电弓进入机车，通过高压电压互感器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进入机车，经过主断路器、高压隔离开关和高压连接器送至另一节机车，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来实现隔离。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴

3、电力机车主电路概述 四象限整流电路，每节机车采用两组主变流柜，分别由主变压器的牵引绕组供电，主变流柜再分别给四个牵引电动机供电。 每组主变流柜包含2组牵引变流器，每两组牵引变流器由2个独立的整流单元、1个共用的直流电路和2个独立的逆变单元构成，包括接触器、输入电流互感器、充电电阻、四象限整流器、中间电路、PWM逆变器、输出电流互感器等组成。 每节机车4组牵引变流器的主电路和控制电路相对独立，分别为4个牵引电动机提供交流变频电源。当其中一组或几组发生故障时，可通过TCMS微机显示屏，利用触摸开关将故障单元切除，剩余单元仍可继续工作,实现整车的冗余控制。交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电

4、力机车主电路概述 以机车第一组牵引变流器整流电路为例，来说明电路的工作原理：如图所示，K2开关支路为预充电电路，用以防止接触器K1合闸时的电流冲击。当接触器K2闭合时，中间电压为零时，主变压器的牵引绕组通过充电电阻向四象限整流器供电，给中间直流回路支撑电容充电，当中间直流电压达到一定电压时，延时5s工作接触器K1闭合，同时切除接触器K2，完成中间电路预充电，随后牵引绕组继续向中间直流回路支撑电容充电，直至1800V，牵引变流器起动充电过程完成，逆变器可以投入工作。 机车再生制动时，逆变器工作在整流状态，四象限整流器工作在逆变状态，并通过中间直流回路向主变压器牵引绕组馈电，将再生能量回馈至接触网

5、。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 中间直流电路位于网侧四象限整流器与电机逆变器之间。机车牵引电机逆变器采用的是电压型逆变器，为了稳定中间回路电压，并联了大容量的支撑电容，同时它还对四象限脉冲整流器和逆变器产生的高次谐波电流进行滤波。中间直流电路主要由中间电压支撑电容、瞬时过电压限制电路、二次谐波滤波器、主接地保护电路和中间电压检测电路组成。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 瞬时过电压限制电路由IGBT、二极管及限流电阻组成。当检测中间回路过压时，IGBT导通，将滤波电容强制放电，降低中间回路电压。 主接地保护电路由三个电阻和一个电压

6、传感器构成。通过检测接地检测电阻的电压值来判断接地电流是否超限，实现保护。每台主变流柜含有两套独立的接地保护电路，分别对2组牵引变流器进行接地监测和保护。接地检测信息通过MVB送至TCMS，可以实现故障显示。 中间直流电路是四象限整流单元和电机侧逆变单元之间的中间环节。在三相交流传动系统中，中间直流电路起着很重要的作用。交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 中间直流电路主要作用： 1.在网侧整流器和电机侧逆变器之间实现瞬时功率平衡； 2.储能电容向牵引电动机提供基波无功功率和高次谐波的通路； 3.变流器换流能力直接受中间电路电压的影响，逆变器的调制电压质量也取决于其平衡

7、程度，因此对它要求较高。交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 牵引逆变和牵引电机回路包括：牵引逆变器和牵引电动机供电电路。 交流传动八轴货运电力机车的牵引逆变器是由IGBT元件组成的PWM逆变单元，每节机车的4个牵引逆变器分别向4台牵引电动机供电。由于牵引逆变器采用矢量控制模式，使异步牵引电动机具有快速反应的动态性能，实现了机车每个牵引电动机的独立控制。由于机车车采用轴控方式，当整台机车的8个轴的轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负载分配不均匀时，均可以通过牵引变流器的控制进行适当的补偿，以实现最大限度地发挥机车牵引力。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机

8、车主电路概述 逆变电路是由U、V、W三相逆变单元构成的。将PWM整流单元输出的直流电转换为交流电来驱动牵引电机。通过改变逆变电路的输出电压和输出频率来控制牵引电机的转矩和转速。 交流传动八轴电力机车主电路概述交流传动八轴电力机车主电路概述 库内动车电路 机车具有库内动车功能。将电源通过单相插座送到二、七位牵引电机的牵引变流器环节，即可进行库内动车作业。每节机车设置2个入库插座，方便库内动车需要。如图所示，当需要动车时，在入库插座1或2处接入库内动车电源引线，通过操纵司机控制器机车便可以使机车向前、向后移动。交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 交流传动八轴机车采用DSA20

9、0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。 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滑板交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 每节交流传动八轴电力机车车顶装一台高压隔离开关，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。 交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 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

10、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。 电压互感器安装位置交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 交流传动八轴电力机车安装的是真空主断路器、接地开关和避雷器组件,每节机车装一台。 交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 高压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。 高压电流互感器安装于机车顶盖内部，套于25KV电缆总成上。

11、 交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 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。 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-密封圆形垫片交流传动八轴电力机车车顶设备交流传动八轴电力机车车顶设备 交流传动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。 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。 受电弓支持绝缘子 母线支持绝缘子交流传动八轴电力机车主变流柜交流传动八轴电力机车主变流柜 交流传动八轴

12、电力机车每节装有具有两个结构和原理相同的牵引变流器。牵引变流器是由四象限整流器、中间直流回路、PWM逆变器，以及相应的驱动控制单元和冷却单元等组成。为了提高装置的小型化以及冷却性能，冷却方式采用强制循环水冷方式。冷却液使用乙二醇与纯净水溶液，确保在40时的性能，采用强迫水循环风冷，其中冷却水泵、水箱放置在主变流柜内，冷却风机、散热器放置在柜外，通过相应的管路实现与主变流柜水冷却回路的连接。永济变流柜正面结构图 永济变流柜背面结构图 东芝变流柜结构图 交流传动八轴电力机车主变压器交流传动八轴电力机车主变压器 交流传动八轴电力机车采用轴向分裂、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；冷却采用了强迫油循环风冷方式，膨胀油箱置于车内，采用金属软管与变压器相连。 主变压器的4个950V牵引绕组分别用于两组主变流柜的供电。交流传