SS9型电力机车总体线路分析及例行试验规程设计.doc

课题名称：SS9型电力机车总体线路分析及例行试验规程设计专 业 系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013届毕业设计任务书一、课题名称：SS9型电力机车总体线路分析及例行试验规程设计二、指导教师：三、设计内容与要求： 1、课题概述：SS9型干线客运电力机车已成为国内160km/h准高速主型牵引机车。SS9型旅客列车为韶山型电力机车的系列产品，是一种用于牵引的6轴4800KW干线客运电力机车，能满足长距离区间、长大坡道上牵引大编组旅客列车运行的运输要求。电力机车的总体线路是一个复杂的线路系统。其工作原理、控制原理在机车总体线路中已作介绍。本次设计要求能在SS4G机车线路的学习基础上拓展机车线路的学习，力求掌握线路学习方法，最有效地利用学院的教学资源，培养学生分析、解决SS9型电力机车电路的故障能力。同时通过对本课题的设计，要求学生能根据SS6电力机车原理设计例行试验规程。使学生更好的理解电力机车的工作原理，培养学生运用多所学知识来分析解决本专业范围内的问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。 2.设计内容： 1） SS9型电力机车主电路的基本构成及特点。 2） SS9型电力机车辅助电路的基本构成及基本原理。 3） SS9型电力机车控制电路各环节的工作原理。 4） SS9型电力机车整备控制电路各环节的工作原理。 5） SS9型电力机车例行试验规程设计。 3.设计要求： 1） 绘制一张SS9电力机车整备控制电路图。 2） 熟练掌握SS9电力机车主、辅、控三大电路的基本原理。 3） 熟练掌握SS9电力机车主、辅、控三大电路的联系、配合。 4） 能够按照SS9例行试验规程进行设计。四.设计参考书1）韶山6型电力机车 中国铁道出版社2）电气制图及图形符号国家标准汇集中国标准出版社3）电力机车控制 中国铁道出版社4）电力机车电器 中国铁道出版社5）韶山6型电力机车操纵与保养 中国铁道出版社五.设计说明书内容 1. 封面 2. 目录 3. 内容摘要（200-400字左右，中英文） 4. 引言 5. 正文（设计课题、内容与要求，设计方案，原理分析、设计过程及特点） 6.设计图纸 7. 结束语 附录（图标，材料清单，参考资料）六、设计进程安排 第1周： 资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周： 设计要求说明及课题内容辅导。 第4-6周： 进行毕业设计，完成说明书初稿。 第5周： 第一次检查，了解设计完成情况。 第7周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。第8周： 毕业答辩与综合成绩评定。七.毕业设计答辩及论文要求 1.毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，荐别学生独立工作能力、创新能力。2.毕业设计论文要求 文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。 曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图.工程框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘 要 随着我国电气化铁路及电力机车技术的迅速发展，电力机车在产品的结构、形式、质量方面都有了很大的的改进和提高，专业的对口，作为司乘人员，在铁路机务部门工作，必须熟悉和掌握电力机车控制电路的基本作用原理，和通过系统的分析与设计来提高自己的专业素质。本设计主要就SS9型电力机车车上各类电机、电器设备按其功能和在机车所产生的作用、电压等级分别组成了几个独立的电路回路。即主电路、辅助电路。个两电路通过电磁感应原理、利用机车上现成的压缩空气以及电机械联系起来，对机车实施控制。主电路即能够使机车产生向前、向后的牵引力和制动力的有关电气设备电路，他主要由受电弓、主断路器、主器压器、调压整流装置、牵引电机、牵引电器等组成。他主要由受电弓从接触网上取下电流将电能转变为牵引列车的机械能。辅助电路即将由变压器次绕组提供的单相工频电“劈”成三相供给机车辅助设备供电的电路。这些辅助机组包括劈相机、制动风机、空气压缩机组、变压器油泵，以及220V 的各类取暖设备等。他是保证主电路电器设备不可缺少的电路。通过本设计，旨在提升电气化铁道技术专业学生的学习能力、分析能力，进一步透彻理解电力机车控制电路的作用原理，在此基础上进行改进设计。关键词：SS9型电力机车 主电路 辅助电路 控制电路ABSTRACTAs Chinas electrified railway electric locomotive technology and the rapid development of the electric locomotive in the product structure, form, the quality has greatly improved and enhanced as the end of the electrified railway to engage in the cause of the people, must be familiar with and master the power Locomotive control circuit of the basic principles of the role, and through systematic analysis and design to improve their professional quality. SS9on the main issues of this type electric locomotive types of motor vehicles, electrical equipment and its function in the role of locomotive generated by the voltage level were composed of several independent loop circuit. That the main circuit, the auxiliary circuit. tow circuit through the principle of electromagnetic induction, the use of locomotives on ready-made, as well as air power - mechanical link to the locomotive control. Main circuit that is able to have a locomotive forward, backward traction and braking force of the electrical equipment related to the circuit, mainly by the pantograph, the main circuit breaker, the main-pressure, voltage regulator rectifier devices, traction motor, electrical appliances, such as traction Composition. He mainly by the pantograph removed from the on-line access to current electrical energy into mechanical energy of the train traction. Assisted by the transformer sub-circuit is about to provide the winding single-phase electric power frequency split into a three-phase power supply motorcycle accessories circuit. These auxiliary units, including splitting cameras, air brakes, air compressor, transformer oil. As well as to passenger trains for electricity, 220V, as well as various types of heating equipment. He is the main circuit of electrical equipment to ensure that essential circuit. The passage of this design, electrification of railway technology designed to enhance the students learning ability, analytical ability, to further a thorough understanding of the electric locomotive role in the control circuit theory, on this basis to improve the design. Key words: SS9-electric locomotive auxiliary circuit control .目 录前 言1第一章 SS9型电力机车主电路分析31.1 SS9型电力机车主电路的特点31.2 网侧电路分析31.3 整流调压电路分析41.4 磁场削弱电路分析51.5 牵引供电电路分析71.6 制动电路分析91.7 保护电路分析101.7.1 短路保护101.7.2 过载保护111.7.3 过电压保护111.7.4 接地保护121.8 测量电路121.9 主电路优化改进说明13第二章 SS9型电力机车辅助电路分析162.1 单三相供电系统分析162.1.1 劈相机进行电阻分相启动分析162.1.2 三相负载电路分析172.1.3 单相负载电路分析182.1.4 保护电路分析192.2 列车供电系统分析20第三章 SS9型电力机车控制电路分析213.1 整备（预备）控制电路213.2 调速控制电路283.3 保护控制电路303.4 信号控制电路323.5 照明控制电路343.6 控制电源电路373.7 其他控制电路38第四章 例行规程试验设计414.1 机车低压试验414.1.1 整备检查414.1.2 控制电压110V送电检查434.1.3 车内照明检查434.1.4 辅助电路检查444.1.5 辅助设备检查454.1.6 调速控制逻辑检查464.1.7 保护功能检查484.1.8 原边过流整定值及原边过流时间检查494.1.9 整流系统母线检查504.1.10低压动车检查514.2 机车高压试验514.2.1 机车高压试验前的检查与准备514.2.2 保护功能试验524.2.3 辅助机组试验524.2.4 牵引控制试验53心得体会54参考文献55附 图21前 言SS9型电力机车是新研制开发的准高速客运六轴干线电力机车，用于牵引160km/h准高速旅客列车,该型电力机车克服了SS8型电力机车在长大坡道大编组中功率不足的缺陷。机车功率4800kW，最大功率可达到5400kW，最高运行速可达到170kmh，同时借鉴了SS8型和SS6B型的成功经验，使其在最高运行具有更好的动力学性能，制动性能也得到了进一步提高。这一系列优势，使SS9电力机车具有很好的应用前景，为陇海线的提速，沈大线,京广线的电气化开通提供了很好运输工具，更为铁路占领运输领域提供了保障。 SS9型电力机车是一种用于牵引160Km/h准高速旅客列车的6轴4800KW干线客运电力机车，能满足长距离，长大坡道上牵引大编组旅客列车运行的运输需要。SS9型电力机车电传动系统采用标准化的大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥整流电路，实现了恒流准速控制的牵引调速特性。整流桥采取先大桥后小桥的顺控方式，其中一段占1/2的整流电压用于低速区，另两段占另1/2的整流电压用于高速区，能提高高速区的功率因数。机车采用晶闸管分路来达到无级磁场削弱，力制动为加馈电阻制动，在低速区具有恒定的最大制动力，实现了恒制动力准恒速控制的制动调速特性。机车主变压器采用卧式结构（43号以前机车采用立式结构），降低了机车的重心高度，提高机车运行的稳定性。SS9型电力机车为C0-C0轴式，C0转向架保留了传统的目字形构架，采用轮对空心轴六连杆驱动装置一系二系弹簧悬挂装置牵引电机架承式悬挂新型TDYZ-4单元制动器单边直齿刚性齿轮传动，使得转向架具有较高的黏着利用率和较好的动力学性能。牵引电机采用ZD115型6极串励脉流牵引电动机，在加速过程中可以发挥最大功率5400KW，维持运用时功率留有较大的裕量，加速性能好。车体是整体承载结构，能承受1960KN的纵向静载荷且无永久性变形。SS9型电力机车辅助电路为旋转劈相机三相交流电源系统（0044号0045号机车辅助系统采用了辅助逆变器），辅机系统的保护采用了自动开关保护方式。机车设有列车供电柜，能向旅客列车提供两路功率为400KW的DC600V电源，可以满足客车车厢空调采暖照明等电器的用电需要。该列车供电系统有两套完全独立的整流装置及控制系统，可同时工作，并可以在司机室微机显示屏上显示供电电流电压以及故障等信息。SS9型电力机车的控制技术实现了标准化和模块化，控制装置采用了逻辑控制单元与微机控制方式。可实施牵引工况的恒流2准恒速特性，制动工况的恒制动力准恒速特性控制，防空转防滑行控制，轴重转移补偿控制，空电联合制动控制等功能，并具备有故障记录和故障诊断功能。同时用现代电力电子和微机技术结合构成的逻辑控制技术取代了传统的继电器布线逻使得机车在整个调速区间内均是无级的，可提高列车高速运行时的平稳性。机车的动辑，用微机发出的指令直接控制接触器等外部负载避免了多级驱动。提高了系统的可靠性，简化了控制系统的设计，提高了控制系统设计制造的灵活性。 第一章 SS9型电力机车主电路分析1.1 SS9型电力机车主电路的特点1.主传动型式采用交直传动和串励式脉流牵引电动机，调速特性控制简单。2.整流调压与磁场削弱采用三段不等分半控整流桥无级调压，其中一段占1/2的整流电压，另两段占另1/2的整流电压。前者用于低速区，而后者用于高速区，以提高高速区的功率因素。机车采用晶闸管分路来达到无级磁场削弱，可提高列车高速运行时的平稳性。机车在整个调速区间内均是无级的。3.电制动方式电制动采用加馈电阻制动，在低速区可以有较大的制动力。4.牵引电动机供电方式采用转向架独立供电方式，即每台转向架有三台并联的牵引电动机，由一组整流器供电。优点是当一台转向架的整流电路故障时，可保持1/2的牵引能力，实现机车故障运行；前后两个转向架可进行各架轴重转移电气补偿，即对前转向架减荷后转向架增荷，以充分利用黏着，发挥最大牵引能力；实现以转向架供电为基础的电气系统单元化供电控制系统，装置简单。5.测量系统直流电流和电压的测量均采用霍尔传感器，交流电流和电压的测量采用交流互感器，使高压电路与测量控制系统隔离，以利于司机安全，并且使控制、测量、保护一体化，同时提高了控制精度。6.保护系统机车采用双接地保护，每一台转向架电气回路单元各接一台主接地继电器，以利于查找接地故障。1.2 网侧电路分析网侧电路（见图1-1）其主要功能是由接触网取得电能，因而属于25KV电路。网侧电路又称为高压电路，在主变压器高压绕组AX的A侧为高压部分，主要设备有受电弓12AP、高压隔离开关17QS、18QS、真空断路器4QF、高压互感器6TV、高压电流互感器7TA、避雷器5F、主变压器的高压绕组AX。低压部分有：电流互感器9TA、网压表103PV、104PV，电度表105PJ、自动开关102QA、接地碳刷110E160E及变压器100TV。网侧电流从接触网流入升起的受电弓，经主断路器4QF、高压隔离开关17QS（或18QS）、主变压器的高压绕组（AX）进入车体，通过车体与转向架的软连线、接地电刷110E160E、轮对、钢轨，返回变电所。高压电压互感器6TV接在主断路器主触头之前，在其二次侧通过保护用自动开关102QA，接有安装于司机室内的网压表103PV、104PV，电度表105PJ的电压线圈。升起受电弓，就可判断接触网是否有电。在接地端X处，接有交流电流互感器9TA（300A/5A），为电度表提供电流信号。在主断隔离开关与主阀之间接有避雷器5F，用于抑制操作过电压及运行时的雷击过电压。高压电流互感器7TA是原边电流的测量装置，其作用为原边的过流保护。高压隔离开关17QS、18QS用于隔离故障受电弓。图1-1网侧电路原理图1.3 整流调压电路分析先开放由牵引绕组a2x2供电的整流桥的晶闸管T5、T6，顺序移相，整流电压由零逐渐升至12Ud。整流电流由二极管D1、D2和D5、D6续流。在电源正半周时，电流由牵引绕组a2T5D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线72D5D4x2a2，当电源负半周时，电流由牵引绕组X2D3D2D1导线71平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线72D6T6a2x2。这时第二段桥的元件交替导电，第一段桥的整流管D1、D2起续流作用。当晶闸管T5、T6将满开放，但还未满开放时，投入绕组a1b1段的整流桥，触发T1、T3，而T5、T6继续维持满开放。当电源为正半周时，若在相控角时触发T3，则电流由a1D1导线71平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线72D5D4x2a2T5T3b1a1。当电源为负半周时，则电流由b1T1导线71平波电抗器牵引电动机电枢主极绕组导线72D6T6a2x2D3D2a1b1。与前面不同的是T1、D2导电，T3、D1截止。整流电压在12Ud至34Ud之间调节（见图1-2）。图1-2整流调压电路简化原理图当绕组a1-b1段整流桥将满开放时，投入绕组b1-x1段的整流桥，其过程与前类似。T2、T4顺序移相，整流电压在34Ud至Ud之间调节。当整流器的输出端并联了电阻75R和76R，其电阻的作用有两个：一是机车高压空载做限压试验时，作整流器的负载，起续流作用；二是正常运行时，能够吸收部分过电压。1.4 磁场削弱电路分析当电机电压达到最高值后，要求机车继续加速时，就要进行磁场削弱。SS9型电力机车采用晶闸管无级分路，来实现从满磁场到最深削弱磁场的连续平滑控制，以改善高速区的牵引功能。磁场无级削弱电路也是按转向架分为两个相同而独立的部分。以前转向架为例，从电枢和磁场绕组的连接点14、24、34分别到第二段桥的二个桥臂中点78和79，串入三对磁场分路晶闸管。现以牵引电动机1M为例来说明磁场无级削弱的工作原理。如图1-3所示，、为满磁场的工作情况。这时与分路晶闸管联接的整流桥处于满开放输出状态，晶闸管T11、T12不参与工作，正半波元件T5、D5、D4导通，负半波D3、D6、T6导通，与前述的情况相同。图1-3的、为磁场削弱晶闸管T11、T12参与工作的情况。当电源正半周时，相当于的工况。在T11未触发时，元件T5、D5、D4处于导通状态；在某一时刻触发晶闸管T11，因T11加有正向压降，其值等于励磁绕组上的压降，D5受反向电压作用而迅速截止，电枢电流经T11、D4构成回路，此时流过励磁绕组的电流被分流，励磁电流仅靠励磁绕组电感储存的电能释放来维持，由固定分路绕组14R构成续流电路，电流将按指数曲线下降，原来励磁绕组中的电流减少。电压过零时，即电源为负半波的工作情况如图1-3的所示。由于元件T6、D6的导通使元件D5、D4因反向电压而截止，而流经元件T11的电流无通路而截止，在T12触发后将励磁绕组再次分流。因此，元件T11、T12导电时间的长短，决定了分路时间的长短。调节晶闸管T11、T12移相触发角，就能达到所需的磁场削弱系数。图1-3磁场无级削弱电路原理图1.5 牵引供电电路分析SS9型电力机车牵引工况的简化电路如图1-4所示。机车牵引供电电路，采用转向架独立供电方式。第一转向架的1M、2M、3M牵引电动机并联，由主整流器70V供电。第二转向架的4M、5M、6M牵引电动机并联，由主整流器80V供电。两组供电电路完全相同且完全独立。牵引电动机共有4个绕组，即电枢绕组、补偿绕组、附加极绕组和主极绕组。前3个绕组在电机出厂前已固定连接，简称之为电枢绕组；因此对外连接的就只有电枢绕组和主极绕组，串励电机的转向取决于这两个绕组的连接方式。由于三轴转向架第一台牵引电机与第二、第三台牵引电机布置方向一致，其相对旋转方向相同。以第一转向架前进方向为例，从1M、2M、3M电机非换向器端看去，电枢旋转方向应为顺时钟方向；第一转向架与第二转向架反向布置，因此第二转向架4M、5M、6M电机为顺时针方向；由此，各牵引电机的电枢与主极绕组的相对接线方式是：图1-4牵引电路简化原理图1M：A11A12D11D12 2M：A21A22D21D22 3M：A31A32D31D324M：A41A42D42D41 5M：A51A52D52D51 6M：A61A62D62D61上述接线方式为机车向前方向时的状况。当机车向后时，主级绕组通过“前”“后”换向鼓反向接线。牵引支路的电流路径是：正极母线71或81平波电抗器11L61L线路接触器12KM62KM电枢电流传感器具111SC161SC位置转换开关的“牵”“制”鼓107QPR或108QPR位置转换开关的“前”“后”鼓107QPV或108QPV主极磁场绕组“前”“后”鼓107QPV或108QPV电流传感器113SC163SC电机开关隔离19QS69QS“牵”“制”鼓107QPR或108QPR负极母线7282。由于单相相控电路整流电压波形有很大的波动，即含有相当大的高次谐波电压，因此必须在电动机支路中串有平波电抗器11L61L以抑制该支路中谐波电流分量，改善电动机的换向。否则电动机将不能工作。线路接触器12KM62KM有三个主要作用：一是当牵引电动机过流或其他故障时开断该支路，保护电动机；二是防止位置转换开关带电转换，因而在位置转换开关动作之前，线路接触器必须先开断电路；三是与牵引电机隔离开关配合完全隔离电机。若没有线路接触器，假如某一电机发生烧损造成接地，则接地故障无法隔离，机车无法运行。在主极绕组上并联了固定分路电阻14R64R，其作用是将电枢电流中的交流分量分流，使电机机座及主极中因交变磁通的涡流损耗减小，改善电动机的换向和主极温升。牵引电机隔离开关19QS69QS为单刀双投开关，有上、中、下三个位置。上为运行位，中为牵引工况故障位，下为制动工况故障位。在牵引工况，若牵引电机之一故障或相应通见机故障时，将相应牵引电机隔离开关置中间位，其相应常开联锁接点打开接触器12KM62KM线圈之一，使得 该电机支路与供电电路完全隔离，不投入工作。在牵引电路中，牵引电机主极绕组与接地电器相连，处于低电位，而电枢A11A61点及附加极绕组处于高电位。库用开关20QS、50QS为双刀双投开关，有两个位置。当在运行位时，其主刀与主电路隔离，相应辅助接点接通受电弓电磁阀，方可升弓；放在库用位，不能升弓，其主刀将库用插座30XS或40XS的库用电源分别与2M或5M电机正、负两端相连接，既可在库内动车。刀开关上设有接通11KM61KM线圈的辅助联结点，在库用位时可通过11KM61KM使相应电机得电，达到动车、旋轮和试验转向的目的。每台牵引电机电枢电流、磁场电流和电机电压将用电流传感器111SC161SC、113SC163SC和电压传感器112SV162SV测量，电压传感器接在1M6M的电枢两端。传感器除提供司机室电压表、电流表的信号外，还提供电子系统的反馈信号，可实现高、低压电路的隔离。机车的方向控制由转换开关的方向开关107QPV、108QPV完成。利用107QPV、108QPV的转换改变励磁电流方向，从而改变电机的转向。以牵引电动机1M的励磁绕组为例，当机车在端向前位时，励磁电流由D11流入，D12流出；面端向后位时，励磁电流由14 D12D1115。必须注意，机车运行中若要改变方向，必须在机车停车后者能转换，否则会损坏机车。接地继电器97KE、98KE分别保护各自的按转向架供电的电路，以区分接地故障的部位。1.6 制动电路分析SS9型机车采用了加馈制动电阻。在电制动时，各励磁绕组串联后由励磁电源供电，而电机的电枢电路除串有制动电阻外，还串入一段整流电源。其制动工况的简化电路如图1-5所示。电制动时，位置转换开关107QPR、108QPR转至制动位，将牵引电机的电枢和励磁绕组隔开，并将电机1M6M的励磁绕组串联起来。在电枢电路中串入制动电阻13R63R，并联后与上面的一段整流器串联作为加馈电源，端的下面一段整流器串联与励磁绕组a5x5相连作为励磁电源。图1-5电制动电路简化原理图电枢电路中，由于串有整流器，因而电枢电流方向应与牵引时相同，所以制动时的励磁电流应与牵引时相反（由“牵”“制”转换开关保证），以改变电机电势的方向。加馈电阻制动分为两个速度控制区。1高速区在高速区，由于电机电势很高，足以维持一定的制动电流，所以无需电源参与工作，主整流器仅起续流作用，晶闸管处于封锁状态。制动电流的通路为主整流器二极管平波电抗器（11L61L）牵引电机（1M6M）制动电阻（13R63R）二极管。2加馈区励磁电流已达到最大值。为维持最大制动力应保持最大的制动电流。由于机车速度降低，牵引电机的电势不足以维持最大制动电流。这时绕组a1x1投入工作，半控桥的晶闸管轮流导通，相当于牵引电机电势再串联一个整流电压。调节整流电压的大小，以维持制动电流达到某一数值。当一台牵引电机或制动电阻故障时，将隔离开关19QS69QS之一置向故障位，这时相应的线路接触器12KM62KM之一打开，相应的电机被隔离，主极绕组被隔离开关开路。当牵引见机或制动风机之一故障时，则将相应转向架的电机切除，剩下半台车的电机工作。接地继电器97KE对整流器70V、I端转向架电机的电枢电路及励磁电路进行接地保护。而接地继电器98KE仅对整流器80V、端转向架电机的电枢进行接地保护。1.7 保护电路分析机车主电路有短路保护、过载保护、过电压保护及主电路接地保护等4个方面。机车主保护器件为主断路器4QF，其分断的故障除主电路的短路、牵引电机过载或环火、主电路接地之外，还有辅助电路过载、短路、辅电路接地、接触网停电或离弓超过0.3s的欠压保护等。1.7.1 短路保护短路保护器件为网侧主断路器4QF。短路故障和过载的性质相似，仅仅是短路故障电流的数值较大，上升的剃度较大，因此要求故障发生后至保护器件4QF动作开断的时间（保护动作时间）尽可能短，使被保护的对象（电器或电气设备）本身能承受这个期间的短路电流的冲击而不至损坏。1网侧短路保护当流经高压电流互感器7TA（300A/5A）的电流超过整定值520A时，过流继电器101KC（整定值8.7A，允差5%）动作，主断路器4QF分断。这种故障往往是车内25KV高压电路的对地短路，包括主变压器高压绕组的击穿，导电杆的对地短路等。但车顶设备对地短路则不起作用，需由牵引变电所的油开关跳闸来进行保护。2整流器侧短路保护整流器侧短路保护有下面几种：(1)牵引绕组短路；(2)整流元件击穿形成的内部短路；(3)整流器母线间的短路。当产生上述短路时，牵引绕组引线上的电流互感器176TA、177TA、186TA、187TA（整定值4400A）微机柜短路保护组件逻辑控制单元（LCU）主断路器4QF分断。1.7.2 过载保护1牵引工况电机的过载和环火保护当电机环火和过载时，由直流传感器111SC161SC检测电流微机柜保护组件，然后分二路：一路至逻辑控制单元（LCU）主断路器4QF分断；另一路封锁整流桥70V、80V。过载整定值I=1520A。2制动工况的过载保护电枢电路过载及环火时，由直流传感器111SC161SC检测电流微机柜保护组件，然后分二路；一路至逻辑控制单元（LCU）主断路器4QF分断；另一路封锁整流桥70V、80V。励磁电路过载时，由直流传感器113SC163SC检测电流微机柜保护组件，然后分二路：一路至逻辑控制单元（LCU）接触器92KM动作；另一路封锁励磁整流桥。制动电流过载整定值I=1150A励磁电流过载整定值I=1130A。1.7.3 过电压保护1.大气过电压及操作过电压保护过电压形成于雷击过电压或操作过电压，主要保护形式有：避雷器5F避雷器5F接于主断路器的隔离开关与主阀之间，为金属氧化物避雷器。主要用于防止主断路器分断和合闸过程的操作过电压，也用于机车运行中的雷击过电压，标准冲击波电压为105KV。阻容保护在牵引绕组侧设有RC网络吸收器（71C82C，73R84R），电容为交流电容器（1700V、18f），电阻由两只6.2电阻并联而成，阻值为3.1。压敏电阻牵引绕组侧还并联有压敏电阻138RV、139RV、148RV、149RV，用以抑制牵引绕组侧的过电压，过电压主要由大气过电压或操作过电压产生。阻容保护和压敏保护可将过电压限制到牵引绕组峰值电压的2倍以下。2.牵引电机的过电压保护牵引电机电压由微机柜限压环节进行限制，使整流器的整流电压输出不超过1185V，允差2.5%。3.整流装置换向过电压保护主整流装置的每一晶闸管和二极管元件上均并联RC阻容保护，用于限制整流元件换向过程中产生的过电压，以保护元件本身。1.7.4 接地保护牵引工况时，由图1-4可知，接地保护按“转向架供电单元”设置，所以除网侧电路外，主电路中任一点接地，接地继电器均能动作，无“死区”。制动工况时，由图1-5可制接地保护装置也是分区设置，不同的是端接地保护除保护端转向架的电机电枢电路外，还保护6台电机的励磁电路。端的接地保护仅保护端转向架的电枢电路。主电路接地故障时，通过97KE、98KE的联锁触点使主断路器4QF开断。端（端）接地保护装置由开关95QS（96QS）、电阻191R（192R）、193R（194R）、195R（196R），电容197C（198C）及接地继电器97KE（98KE）和110V电源组成。接地继电器吸引线圈（20时为120）流过0.15A左右的电流就能动作，相当于电压为18V。因此电阻193R（194R）为限流电阻；电阻191R（192R）为线圈的放电电阻，以防止断续接地时产生的过电压；电容197C（198C）则是抑制线圈二端因接地接通瞬间引起的尖峰过电压。如接地故障不能排除，而且主电路只有一点接地时，则可将开关95QS（96QS）置于故障位，将接地保护隔离。通过电阻195R（196R）接地，维持故障运行，此时接地故障电流流入大地。1.8 测量电路 SS9型电力机车主电路测量包括网压、电机电压、直流电流、励磁电流、网侧牵引电路等几部分，分述如下：1网压测量网压信号的测量用高压电压互感器6TV（25KV/100V、100VA，1级）；指示用交流电压表103PV，104PV（0160V、1.5级），该表为双针表，一根针显示网压，实际刻度040KV，在19KV及29KV处有红色标志；另一根针显示控制电源电压。电压表103PV、104PV分别置于两端司机台上。2.电机电流、电压和励磁电流测量机车主电路采用了12只电流传感器，分别测量1M6M电机的电枢电流和磁场电流，6只电压传感器，分别测量1M6M电机电枢的电压，然后将测量的信号送入微机柜。3网侧牵引电路测量使用DJ16型电力机车交流电度表105PJ，额定电压100V，额定电流1A，过载电流5A。电压信号由高压电压互感器6TA（25KV/100V）次级线圈输出，串联自动开关102QA(AC250V，010A)作回路短路保护；电流信号由低压电流互感器9TA输出（LMZJ-0.5，300A/5A、0.5级）。该电度表刻度已考虑互感器变化，将指示数乘以100即实际电度数。直流传感器的电压和电流信号不但作为显示信号，还作为自动调节系统的控制信号。4机车速度测量机车的速度由装于轮对轴端的速度传感器检测，信号送入微机柜和监控装置供机车控制用，并在微机显示屏及速度表上显示机车速度。1.9 主电路优化改进说明图1-6 SS9型电力机车改进设计示意图SS9型电力机车为了降低主电路的故障发生率，从0112号机车开始进行主电路优化改进，以上所述均为优化改进以后机车的电路，优化改进设计见图1-6所示。从图1-6可以看出，SS9型电力机车从112号机车开始，取消了93KM和91KM，增加两个晶闸管T13、T14，与二极管D3、D4组成励磁绕组整流桥。112号机车以前是通过牵引接触器93KM与励磁接触器91KM的开闭来形成不同的整流桥：当机车处于牵引状况时，93KM闭合（91KM必须断开），整流元件D3、D4、T5、T6与93KM一起组成牵引整流桥，将a2-x2牵引绕组的交流电压整流成脉动直流电给牵引电动机供电；相应机车牵引工况电路简化原理图见图1-7所示。图1-7牵引工况电路简化原理图图1-8电制动电路简化原理图当机车处于电制动状况时，91KM闭合（93KM必须断开），整流元件D3、D4、T5、T6与91KM、92KM一起组成励磁整流桥，将a5-x5励磁绕组的交流电压整流成直流电给牵引电机主极绕组提供励磁电流；相应机车电制动工况电路简化原理图见图1-8所示。第二章 SS9型电力机车辅助电路分析SS9型电力机车劈相机供电系统分为两大部分：一是传统的单三相供电系统；一是列车供电系统。2.1 单三相供电系统分析劈相机单三相供电系统辅机均采用三相异步电动机拖动，电源来自主变压器的辅助绕组b6-c6-x6，其中b6-x6额定电压为389V，x6-c6额定电压为229V，单相交流电源从b6-x6经库用转换开关235QS至导线201、202给各辅机及窗加热、取暖设备供电，机车在库内可通过辅助电路库用插座294XS引入380V单相或三相交流电源，将235QS投向库用位，则辅助电路设备可由库内电源供电。2.1.1 劈相机进行电阻分相启动分析SS9型电力机车设置两台劈相机，型号为JP402A，第一台劈相机为电阻分相启动，第二台劈相机及所有辅机为三相启动，劈相机分相启动时必须在第二电动相绕组与发电相绕组间接入启动电阻263R进行分相启动，启动电阻的接通与开断由接触器213KM来执行，启动过程由劈相机启动继电器283AK检测并控制启动电阻回路的开断。283AK的工作电源（DC110V）从逻辑控制单元（LCU）经导线281引入，当按下劈相机扳键开关后，接触器 213KM闭合，启动电阻投入，201KM闭合，劈相机开始启动，这时劈相机启图2-1劈相机启动原理图动继电器检测劈相机发电相电压（由导线279，280引入），当283AK测得劈相机发电相电压接近于比较电压（额定网压下，该电压值为220V，由导线202、206引入）时，283AK动作，其常开联锁闭合，导线560、537连通，则通过逻辑控制单元（LUC）控制213KM主触头打开，开断启动电阻（263R）回路，劈相机启动完成。同时，逻辑控制单元（LCU）开断了导线281通路使283AK失去了工作电源处于闭置状态。劈相机启动电阻备有两组，当第一组烧损可换另一组使用，此时只需把转换刀开关296QS打下位置即可，当第一台劈相机启动完成后，间隔3S，第二台劈相机2MG投入，由第一台劈相机带动作三相异步启动。若第一台劈相机故障，则需把劈相机故障开关242QS置2PX位，此时隔离了1MG，而用2MG作电阻分相启动，启动过程与1MG相同。启动原理图见图2-1所示。 2.1.2 三相负载电路分析当劈相机启动完毕后，辅助回路导线201、202、203即可提供三相不对称电源，这时各辅机可依次投入工作。电气原理图见图2-2所示。图2-2辅助电路三相负载电路SS9型电力机车三相负载有：压缩机电动机3MA、4MA两台，牵引通风机电机5MA、6MA、7MA、8MA（30kW）4台，制动风机电动机9MA、10MA、11MA、12MA（16kW）4台，变压器风机电动机13MA（22kW）一台，变压器油泵14MA（10kW），列车供电风机电动机15MA、16MA（750W）两台。各辅助电动机均通过其相应的交流接触器203KM212KM进行分合控制，为了改善劈相机供电系统的三相电源对称性，在5MA10MA电动机的D2、D3之间接入移相电容247C254C，它们随电动机作负载投入而投入。各辅机接触器选用三相交流接触器。235QS为库用转换刀开关，机车在电网下，235QS倒向“运行”位，则主变压器辅助绕组a6-x6通过导线204、205经235QS与导线201、202连接，从而给辅助电路提供380V单相电源，若机车处在库内时，235QS须倒向“库用”位，此时可使用的库内电源有两种：1.库内三相电源。一般在机务段内不启动劈相机，直接启辅机时使用。把库内三相电源接到库用插座294SX的207、208、209三点上，通过235QS及导线203与209之间的连接母线直接为辅助电路提供三相电源。2.库内单相电源。仅在制造厂、大修库内，电源容量大时使用。单相电源送至库用插座294SX的207、208两点上（为插座上部两点位置），经235QS给辅助电路提供单相电源，此时须使用劈相机实现单三相供电系统。若只使用库内单相电源时，也可拆开导线203与209之间的连接母线，这样做有两个目的：一是从安全角度考虑，使库用插座上的第三点（209点）不带点；再就是若电源线误接至点208、209上时，避免劈相机走单相。2.1.3 单相负载电路分析SS9型电路机车单相负载包括司机室多功能饮水机、窗加热玻璃、热风机、脚炉、空调。该电路220V电源取自导线201、206。电气原理图见图2-3所示。图2-3辅助电路单相负载电路单相负载电路一路经自动开关229QA给220V电源插座292XS、293XS以及活塞压缩机温控盒供电；一路经自动开关232QA、231QA给多功能饮水机、热风机和脚炉252R、253R、272R279R提供220V单相交流电源；一路经自动开关234QA给空调电源提供220V单相交流电源。243QS、244QS为窗加热开关，245QS、246QS为取热开关，取暖开关有4个位置，中间“0”位为关断位，“1”位为热风机半功率位，“2”位为热风机全功率位，“3”位为热风机与脚炉全开位。自动开关229QA234QA分别作电路的过载保护用。2.1.4 保护电路分析机车辅助电路有辅接地保护、安全阀保护、辅机过载保护、辅机过压保护、辅过流保护等5个方面。电气原理图见图2-4所示。图2-4辅助电路保护电路1辅接地保护在变压器辅助绕组x6与地之间设有辅助电路接地保护电路，这个系统由辅助接地继电器285KE，整流元件291U，限流电阻262R，电容257C，辅接地故障开关237QS组成。辅接地保护属有源保护装置，支路经逻辑控制单元（LCU）控制电源223后接地，当辅助电路某点接地时，辅接地保护系统形成回路，285KE动作吸合，其辅助联锁使主断路器分闸线圈得电跳闸，司机台辅助接地信号显示。此时285KE常闭联锁开断，回路串入电阻262R以免出现大电流而烧损接地继电器。同时经由285KE自身联锁和逻辑控制单元LUC“自锁”，保持信号记忆。故障解除后，借助主断路器合闸操作，通过LCU使285KE恢复，在限流电阻262R两端并接电容257C的目的是为了使285KE动作时能可靠吸合，以提高保护系统的可靠性。237QS是辅助接地保护故障隔离开关，若确定辅助电路有一点接地且不能排除时，可切断保护电路，此时机车作故障运行。要求司机严密监视各辅机工作状态，确保安全。2安全保护287YV为机车各室门、高压柜门的联锁安全保护阀。保护阀287YV由双电源供电：一路从控制电路直流110V电源线531经主电路入库开关20QP、50QP联锁，车顶行程门开关297QP联锁至287YV线圈；另一路由微机判断机车有网压则送出经670线至287YV线圈，提高保护系统的可靠性。3辅机过载保护SS9型电力机车辅机过载保护采用自