TJJW 005-2014 HXD1型电力机车总体技术规范(报批稿)

TJ JW005 2014 HXD1 型电力机车总体技术规范 TJ JW005 2014 I 目 次 前言 II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 用途及应用环境 4 4 基本技术要求 5 5 电气部分技术要求 9 6 机械部分技术要求 22 7 制动及供风系统技术要求 30 8 司机室技术要求 38 9 其他技术要求 40 10 检验要求 41 11 RAMS 要求 42 TJ JW005 2014 II 前 言 本标准性技术文件参照 GB T 1 1 2009 给出的规则起草 本标准性技术文件由中国铁路总公司提出并归口 本标准性技术文件由南车株洲电力机车有限公司负责起草 本标准性技术文件主要起草人 马连仲 王强 王位 彭新平 冷波 曾燕军 陈国胜 赵志强 邹漫 刘帆 TJ JW005 2014 1 HXD1 型电力机车总体技术规范 1 范围 本文件规定了HXD1 型电力机车 以下简称机车 的用途及应用环境 基本技术参数 电气部分技术 要求 机械部分技术要求 制动及供风系统技术要求 司机室技术要求 其他技术要求 检验要求 RAMS 要求等要求 本文件适用于轨距1435 mm 单相交流25 kV 50 Hz 的新造的HXD1 型电力机车 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件 仅所注日期的版本适用于本 文件 凡是不注日期的引用文件 其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件 GB 146 1 1983 标准轨距铁路机车车辆限界 GB T 3317 2006 电力机车通用技术条件 GB T 3323 2005 金属熔化焊焊接接头射线照相 GB T 3450 2006 铁道机车和动车组司机室噪声限值及测量方法 GB T 5599 1985 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范 GB 5914 1 2000 机车司机室瞭望条件 GB 5914 2 2000 机车司机室前窗 侧窗和其他窗的配置 GB T 6769 2000 电力机车司机室布置规则 GB 6771 2000 电力机车防火和消防措施的规程 eqv UIC 617 OR 1979 GB T 7306 1 2000 55 密封管螺纹 第 1 部分 圆柱内螺纹与圆锥外螺纹 GB T 7306 2 2000 55 密封管螺纹 第 2 部分 圆锥内螺纹与圆锥外螺纹 GB T 7777 2003 容积式压缩机机械振动测量与评价 GB 13669 1992 铁道机车辐射噪声限值 GB T 14976 2012 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB T 25333 2010 内燃 电力机车标记 JB T 8952 2005 交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷器 IEC 60099 4 2001 NEQ JB T 10112 1999 变压器油泵 TB T 304 2011 机车用总风缸 TB T 449 2003 机车车辆车轮轮缘踏面外形 TB T 1391 2007 机车司机控制器 TB T 1463 机车轮对组装技术条件 TB T 1595 1996 内燃 电力机车车钩 下作用 TB T 1828 2004 铁路机车和动车组司机室人体全身振动允许值及测量方法 TB T 2325 1 2006 机车 动车组前照灯 辅助照明灯和标志灯技术条件 第 1 部分 前照灯 TB T 2325 2 2006 机车 动车组前照灯 辅助照明灯和标志灯技术条件 第 2 部分 辅助照明 灯和标志灯 TB T 2360 1993 铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准 TB T 2393 2001 铁路机车车辆用面漆 TB T 2761 1996 机车用连接器基本技术条件 TB T 2866 1997 机车空调装置技术条件 TB T 2879 3 1998 铁路机车车辆涂料及涂装 第 3 部分 金属和非金属材料表面处理技术条件 TB T 2942 1999 铁道用铸钢件采购与验收技术条件 TB T 2950 2006 机车车辆车钩连接轮廓 TJ JW005 2014 2 TB T 3044 2002 13 号车钩基本尺寸和性能 TB T 3046 2002 15 号车钩基本尺寸和性能 TB T 3051 1 2009 机车 动车用电笛 风笛 第 1 部分 电笛 TB T 3051 2 2009 机车 动车用电笛 风笛 第 2 部分 风笛 TB T 3061 2008 机车车辆用阀控密封式铅酸蓄电池 TB T 3183 2007 机车 动车用吸附式空气干燥器 TB T 3217 2009 机车用半球型折角塞门 TB T 3254 2011 机车 动车用撒砂装置 TB T 3265 2011 机车用刮雨器 TJ JW 001 2011 机车车载安全防护系统 6A 系统 总体暂行技术条件 TJ JW 001A G 2012 机车车载安全防护系统 6A 系统 中央处理平台及六个子系统暂行技术条 件 TJ JW 002 2004 机车 动车组司机室设计规范 ISO 228 所有部分 非螺纹密封连接的管螺纹 Pipe threads where pressure Tight joints are not made on the threads ISO 3095 2005 铁路设施 声学 有轨车辆发出的噪音的测量 Railway applications Acoustics Measurement of noise emitted by railbound vehicles ISO 8573 1 2001 压缩空气 第1部分 杂质和质量纯度等级 Compressed air Part 1 contaminants and purity classes IEC 60044 1 互感器 第 1 部分 电流互感器 Instrument transformers Part 1 Current transformers IEC 60044 2 2003 仪表用变压器 第 2 部分 电压互感器 Instrument transformers Part 2 Inductive voltage transfomers IEC 60099 4 避雷器 第4部分 交流电系统用无间隙金属氧化物避雷器 Surge arresters Part 4 Metal oxide surge arresters without gaps for a c systems IEC 60296 变压器和开关设备用的未使用过的矿物绝缘油规范 Specification for unused mineral insulating oils for transformers and switchgear IEC 60300 3 3 可靠性管理 第 3 3 部分 应用指南 生命周期的成本分析 Dependability management Part 3 3 Application guide Life cycle costing IEC 60310 铁路设施 铁路车辆用牵引变压器和电感器 Railway applications traction transformers and inductors on board rolling stock IEC 60349 2 2002 电力牵引 铁路与道路车辆用旋转电机 第 2 部分 电子变流器补偿的交流 电动机 Electric traction Rotating electrical machines for rail and road vehicles Part 2 Electronic converter fed alternating current motors IEC 60502 2 额定电压从 1kV Um 1 2kV 到 30kV Um 36kV 的挤压绝缘电力电缆及其附件 第 2 部分 额定电压从 6kV Um 7 2kV 到 30kV Um 3 6kV 的电缆 Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV Um 1 2 kV up to 30 kV Um 36 kV Part 2 Cables for rated voltages from 6 kV Um 7 2 kV up to 30 kV Um 36 kV IEC 61287 1 2005 铁路应用 机车车辆车载电力变流器 第 1 部分 特性和试验方法 Railway applications Power convertors installed on board rolling stock Part 1 Characteristics and test methods IEC 61373 铁路应用 铁路机车车辆设备 冲击和振动试验 Railway applications Rolling stock equipment Shock and vibration tests IEC 61375 1 铁道电气设备 列车总线 第 1 部分 列车通信网络 Electric railway equipment Train bus Part 1 Train communication network IEC 61377 3 轨道交通 机车车辆 第 3 部分 间接变流器供电的交流电机及其控制系统的综合 试验 Electric traction Rolling stock Combined testing of inverter fed alternating current motors and their control TJ JW005 2014 3 DIN 2828 软管锁固转接装置 公称压力10 Cam locking couplings for hose assembies nominal pressure 10 DIN 5510 2 2003 轨道车辆中的防火措施 第 2 部分 原材料和配件的燃烧特性与燃烧边界效应 分 类 要求和检测程序 Preventive fire protection in raiway vehicles Part 2 Fire behaviour and fire side effects of materials and parts Classification requirements and test methods EN 571 1 无损检验 渗透检验 第 1 部分 一般原理 Non destructive testing Penetrant testing Part 1 General principles EN 1289 焊接的无损检验 焊接的超声波探检验 验收等级 Non destructive testing of welds Penetrant testing of welds Acceptance levels EN 1290 焊缝的无损检验 焊缝的磁粉探伤 Non destructive testing of welds Magnetic particle testing of welds EN 1291 焊缝的无损检验 焊缝的磁粉检验 验收等级 Non destructive testing of welds Magnetic particle testing of welds Acceptance levels EN 1712 焊接的无损检验 焊点超声波检测 验收 Non destructive testing of welds Ultrasonic testing of welded joints Acceptance levels EN 1714 焊点无损检测 焊接接头的超声波检验 Non destructive testing of welds Ultrasonic testing of welded joints EN 12663 铁道应用 铁道车辆车体的结构要求 Railway applications Structural requirements of railway vehicle bodies EN 13104 2002 铁路应用 轮对和转向架 动车车轴设计方法 Railway applications Wheelsets and bogies Powered axles Design method EN 13260 2003 铁路应用 轮对和转向架 轮对 产品技术条件 Railway applications Wheelsets and bogies Wheelsets Product requirement EN 13261 2003 铁路应用 轮对和转向架 车轴产品技术条件 Railway applications Wheelsets and bogies Axles Product requirement EN 13262 2004 铁路应用 轮对和转向架 车轮产品技术条件 Railway applications Wheelsets and bogies Wheels Product requirement EN 14420 7 带夹件的软管配件 第7部分 凸轮锁紧联接器 Hose fittings with clamp units Part7 Cam locking couplings EN 15085 所有部分 铁路应用 轨道车辆及部件的焊接 Railway applications Welding of railway vehicles and components EN 50121 1 2000 铁路设施 电磁兼容性 第 1 部分 总则 Railway applications Electromagnetic compatibility Part 1 General EN 50121 2 2000 铁路设施 电磁兼容性 第 2 部分 整个铁路系统对外界的辐射 Railway applications Electromagnetic compatibility Part 2 Emission of the whole railway system to the outside world EN 50121 3 1 2000 铁路设施 电磁兼容性 第 3 1 部分 机车车辆 列车和整车 Railway applications Electromagnetic compatibility Part 3 1 Rolling stock Train and complete vehicle EN 50121 3 2 2000 铁路设施 电磁兼容性 第 3 2 部分 机车车辆 设备 Railway applications Electromagnetic compatibility Part 3 2 Rolling stock Apparatus EN 50126 铁路应用 可靠型 可用性 可维修性和安全性 RAMS 的演示和规范 Railway applications The specification and demonstration of Reliability Availability Maintainability and Safety RAMS EN 55015 电灯和类似设备的无线电干扰特性的测量限值和方法 Limits and methods of TJ JW005 2014 4 measurement of radio disturbance characteristics of electrical lighting and similar equipment EN 60034 8 旋转电机 第 8 部分 终端标志和旋转方向 Rotating electrical machines Part 8 Terminal markings and direction of rotation ERRI B12 RP17 货运列车 带有钢制底盘和车厢结构 适用于安装自动拉力 压力耦合器 以及 带有钢制转向架框架的转向架的货运列车的试验程序 Versuchsprogramm f r G terwagen mit Unterge stell und Wagenstrukturen aus Stahl die f r den Einbau der Automatischen Zug Druck Kupplung geeignet sind und deren Drehgestelle mit st hlernem Drehgestellrahmen UIC 515 1 客运车辆 从轮转向架 走行装置 从轮转向架构件的一般规定 Passenger rolling stock Trailer bogies Running gear General provisions applicable to the components of trailers bogies UIC 564 2 1991 国际联运用车辆的防火和消防规则 Regulations relating to fire protection and firefighting measures in passenger carrying railway vehicles or assimilated vehicles used on international services UIC 566 1990 客车车体及其部件的载荷 Loadings of coach bodies and their components UIC 615 1 2003 动力车 转向架和走行装置 结构部件的一般规定 第 1 版 OR Tractive units Bogies and running gear General conditions applicable to component parts UIC 615 4 2003 动力元件 转向架和走行部 转向架构架结构强度测试 Motive power units Bogies and running gear Bogie frame structure strength tests UIC 651 2002 机车 动车 多单元列车和带司机室拖车的司机室布置 Layout of driver s cabs in locomotives railcars multiple unit trains and driving trailers UIC 811 1 1987 牵引车及拖车车轴供货技术规范 Technical specification for the supply of axles for tractive and trailing stock UIC 812 3 机车车辆用非合金钢 整体 辗钢车轮采购技术规范 Technical specification for the supply of solid wheels in rolled non alloy steel for tractive and trailing stock UIC 813 V 2003 机车 动车和车辆轮对供货技术条件 公差和装配 Technical specification for the supply of wheelsets for tractive and trailing stock Tolerances and assembly 3 用途及应用环境 3 1 用途 铁路干线牵引货运列车 3 2 环境温度 环境温度 遮荫处 为 40 40 机车基础结构按照 40 运用环境设计 并预留加强防寒设备安装接口和布线空间 机车能在 40 环境下存放 加强防寒后能够在 40 环境下正常运用 但是在运用前需要预热 机车蓄电池充电器 微机控制系统 主辅变流器及其控制单元 升弓系统部件 空气制动系统等 在满足 25 40 环境下正常运用的前提下 可通过应用加强防寒和预热 可以采用蓄电池供电 和接触网供电两种方式 的可选配置方案使机车达到 40 25 环境下正常运用的要求 暴露在车外所有橡胶件及阀的低温性能应按照 50 进行考核 3 3 海拔 海拔不超过 2500 m 在海拔高于 1400 m 环境温度接近 40 且连续在最大功率状态下运行时允许出现功率限制 TJ JW005 2014 5 3 4 湿度 月平均最大相对湿度 95 该月月平均最低温度不低于 25 3 5 其他 能适应风 沙 雨 雪 盐雾 粉尘 偶有雾霾的侵袭 4 基本技术要求 4 1 电流制式 接触网为单相交流 25 kV 50 Hz 网压波动范围 17 5 kV 31 kV 4 2 机车功率发挥基本要求 机车功率发挥不得低于图 1 所示的曲线 在 22 5 kV 到 29 kV 网压下 机车轮周功率为 9600 kW 网压从 22 5 kV 到 19 kV 轮周功率从 9600 kW 线性减小 网压在 19 kV 时 机车轮周功率 8064kW 网压从19 kV 到 17 5 kV 轮周功率从8064 kW 线性下降到0 网压从29 kV 到 31 kV 轮周功 率从 9600 kW 线性下降到 0 在网压波动范围内 辅机功率一直有效 网 压 19kV 8064kW 29kV 9600kW 22 5kV 9600kW 功 率 发 挥 图 1 机车功率发挥曲线 4 3 轨距 轨距为 1435 mm 4 4 轴式 机车轴式为 2 B0 B0 4 5 机车整备重量 机车整备重量为 2 100 t 允差为 3 1 TJ JW005 2014 6 4 6 轴重 4 6 1 机车轴重为 25 t 4 6 2 同一节机车 每根轴的实际轴重与该机车实际平均轴重之差 不大于该机车实际平均轴重的 2 4 6 3 每个车轮轮重与该轴平均轮重之差不超过该轴平均轮重的 4 4 6 4 整车左右两侧轮重差之代数和不超过机车总重的 1 4 7 尺寸限界 4 7 1 机车受电弓完全降弓和后视镜完全收回时 在平直轨道上 机车外形尺寸符合 GB 146 1 1983 的电力机车限界要求 并符合客运车站高站台限界的要求 4 7 2 车钩中心线距轨面高度 新轮 为 880 mm 10 mm 4 7 3 在牵引时 受电弓滑板距轨面工作高度满足 5200 mm 6500 mm 4 7 4 齿轮箱底面距轨面高度 新轮 不小于 120 mm 4 7 5 机车排障器距轨面高度 在踏面允许磨耗范围内可调 为mm 10 0 110 4 7 6 转向架扫石器距轨面高度 在踏面允许磨耗范围内可调 为 30 mm 4 8 机车主要尺寸 4 8 1 单节车前后车钩中心距为 17611 mm 4 8 2 机车前后车钩中心距为 35222 mm 4 8 3 机车最大宽度 车体外附属设备处于工作状态 约为3445 mm 4 8 4 机车车顶距轨面高度为 4103 mm 4 8 5 车体机械间底架上平面距轨面高度 为 1508 mm 4 8 6 机车转向架中心距 单节车 为 9000 mm 4 8 7 机车转向架固定轴距为 2800 mm 4 9 主要技术参数 4 9 1 机车轮周牵引功率 持续制 不小于9600 kW 4 9 2 机车轮周再生制动功率 持续制 不小于9600 kW 4 9 3 机车最高运营速度为 120 km h 最高试验速度 新轮 为 132 km h 持续速度为 65 km h 4 9 4 牵引制动特性 a 机车起动牵引力 0 km h 5 km h 速度范围内半磨耗的轮周平均牵引力 干燥无油轨面 不小 于 760 kN b 机车持续制牵引力不小于532 kN c 最大再生制动力 车钩处 为 461 kN d 最大再生制动力开始线性下降的速度不大于 15 km h 再生制动力线性下降至 0 的速度不大 于 5 km h e 机车牵引时恒功率速度范围为 65 km h 120 km h 再生制动时恒功率速度范围为 75 km h 120 km h f 牵引特性曲线见图 2 制动特性曲线见图 3 TJ JW005 2014 7 机车牵引特性曲线 0 100 200 300 400 500 600 700 800 020406080100120140 牵引速度 km h 再生制动力F kN N 100 N 75 N 50 N 25 图 2 牵引特性曲线 机车制动特性曲线 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 020406080100120140 牵引速度 km h 再生制动力F kN N 100 N 75 N 50 N 25 图 3 再生制动特性曲线 4 9 5 接触网电压在 22 5 kV 27 5 kV 正弦网压 范围内 且机车牵引功率在额定牵引功率的 20 100 范围内 功率因数 不小于 0 98 4 9 6 机车在满功率牵引工况 距牵引变电所 10 km 处测量 接触网每公里 0 83 65 22 等 TJ JW005 2014 8 效干扰电流 Jp 不大于 1 5 A 4 9 7 机车采用 交 直 交 电传动形式 电源侧采用四象限变流器 电机侧采用电压型逆变器 牵 引电机采用三相异步电机 每个电机由各自的逆变器控制 轴控 4 9 8 机车在额定网压下 在牵引工况下发挥持续额定功率时 机车总效率不小于 0 85 4 10 机车动力学性能 4 10 1 机车动力学性能试验最高试验速度为 132 km h 2 km h 4 10 2 试验线路最小曲线半径为 300m 试验线路和试验测量条件的其它要求按 TB T 2360 20 10 1993 执行 4 10 3 机车能以 5 km h 速度安全通过半径为 125 m 的曲线 并能在半径为 250 m 的曲线上进行正 常摘挂作业 4 10 4 机车在整个试验速度范围内是稳定的 当构架横向加速度采用 0 5 Hz 10 Hz 带通滤波后 其峰值有连续 6 次及以上达到或超过 10 m s2时 判定机车横向失稳 4 10 5 机车安全性指标包括脱轨系数 轮重减载率等 其中脱轨系数 轮轴横向力按 TB T 2360 1993 评定 轮重减载率按GB T 5599 1985 评定 4 10 6 机车舒适度指标包括车体垂向和横向振动加速度 垂向和横向平稳性指标 舒适度指标按 TB T 2360 1993 中的合格指标评定 4 10 7 机车起动时牵引工况下的最大轴重转移不大于 10 机车具有轴重转移的电气补偿功能 4 10 8 机车以线路的不同限制速度通过不同半径的曲线区段时 车体未被均衡的离心加速度符合 TB T 2360 1993 的要求 4 10 9 机车挠性系数按 UIC 515 1 评定 4 11 机车重联控制功能 4 11 1 机车能够由列车控制总线来实现至少 2 台机车的电气重联控制 4 11 2 机车制动机应具备重联功能 并可与各型制动系统兼容 4 12 机车自动过分相控制 机车具有自动通过分相区的功能 自动过分相装置具有动作时间点记录功能 在自动过分相装置 故障时 可采用手动或半自动方式通过分相区 4 13 防火及安全 4 13 1 机车各操作部件和功能性部件 包括但不限于总风塞门 停放制动 紧急按钮 无火回送等 有明确的标识和操作指示 高压电气设备具有人身安全防护措施以及警示标识和操作指示 4 13 2 主要车下设备及走行部悬挂部件的安装采用防脱落设计 必要时设置防脱设备 4 13 3 机车安装车载安全防护系统 6A 系统 包含中央处理平台 含音 视频终端 和空气制动安全 监测 防火监控 高压绝缘检测 走行部故障监测 自动视频监控及记录等子系统 总体技术条件符 合 TJ JW 001 的要求 平台及子系统符合TJ JW 001A D F G 的要求 4 13 4 机车具有良好的防火性能 符合GB 6771 2000 的要求 以便最大限度的防止火灾发生 机车所 选用的材料 部件的防火要求符合DIN 5510 2 2003 2 级 的要求 4 13 5 机车上采用非延燃性材料和防火材料 不使用燃烧后产生足以影响人体健康和对环境有害气 体的材料 满足 UIC 564 2 1991 及 DIN 5510 2 2003 的相关要求 4 13 6 机车所使用的电线和电缆是无卤低烟阻燃或无卤低烟耐火电缆 4 13 7 机车配有灭火器 灭火器的类型 数量满足相关要求 4 14 外部噪声 4 14 1 机车应采取措施来降低机车对其附近的噪音辐射等级至最低 辐射噪声满足 GB 13669 1992 的要求 4 14 2 当机车升弓状态下静止时 自动控制通风机等设备的运行模式以达到尽量降低噪声的目的 TJ JW005 2014 9 此时的辐射噪声不得超过 72 dB A 4 14 3 当牵引风机频率不低于 50 额定频率且主空气压缩机关闭时 辐射噪声不得超过 75 dB A 4 15 风笛和电笛 4 15 1 机车每端安装电笛和高低音风笛 并可单独控制 4 15 2 机车电笛和风笛分别符合TB T 3051 1 2009 TB T 3051 2 2009 规定 4 16 其他 机车具有地面电源移车功能 5 电气部分技术要求 5 1 主电路综述 机车主电路主要由受电弓 主断路器 主变压器 牵引变流器和牵引电机等组成 牵引电机分别 由各自的逆变器独立控制 以实现最佳粘着利用控制 机车主电路图见图 4 图 4 主电路图 5 2 机车电气线路 5 2 1 机车主电路采用由 IGBT 模块组成的四象限变流器和逆变器对牵引 再生制动实行连续控制 5 2 2 机车辅助电源采用由 IGBT 元件组成的辅助逆变器输出经过辅助变压器和滤波电路后供电 电 源制式为 3AC 440 V 60 Hz 5 2 3 机车控制电源为 DC 110 V 5 2 4 机车主电路 辅助电路 控制电路在各种工况下均有完善而可靠的短路 接地 过载 过流 过压 欠压 过热 空转 滑行以及通风 油流系统的故障保护装置 并在司机室微机显示屏上显示 TJ JW005 2014 10 故障内容及有关故障处理提示 5 2 5 机车上保护装置和变流机组在正常运行情况下能承受从故障发生时起到其保护装置起作用时止 这段时间内短路电流的冲击 5 2 6 当机车局部发生故障时 可自动或由司机方便地在操纵位手动切除有关电路 维持运行 5 2 7 机车具有智能化诊断功能 能对主电路 辅助电路 控制系统以及空气制动系统的故障进行诊 断和安全导向 在重联状态下 重联机车的状态及故障信息能在本务机车显示 5 2 8 机车设有联锁保护系统 只有当主断路器断开 受电弓降弓以及接地开关处于接地位置时才能 打开牵引变流器柜门或者车顶门 当牵引变流器柜门或者车顶门打开时 能防止升起受电弓和闭合主 断路器 5 3 电磁兼容 5 3 1 机车电磁兼容满足 EN 50121 1 2000 EN 50121 2 2000 EN 50121 3 1 2000 的要求 5 3 2 机车车载电子设备和电气设备符合 EN 50121 3 2 2000 的要求 避免相互干扰 5 3 3 车载信号设备符合 EN 50121 3 2 2000 的要求 这些设备不受由机车 供电 钢轨回流 动力 电缆和牵引电器设备产生的任何电磁场的影响 5 3 4 机车上所有部件均不会由于相互干扰而影响功能的发挥 5 4 高压电器 每节机车有受电弓 高压隔离开关 带接地装置的真空主断路器 避雷器 高压电压互感器 高 压电流互感器 接地电流互感器和高压连接器等高压电器 两节机车间的网侧高压电路由高压连接器 连通 高压电器具有承受谐波和操作过电压的能力或具有相应保护措施 5 4 1 受电弓 每台机车装有两架相同的受电弓 具有弓网故障自动降弓保护装置及分断主断路器的保护功能 机车采用单弓受电运行 当运行的受电弓故障时 可切除该故障受电弓 用另一架受电弓维持运行 受电弓升降弓时对接触网和车顶不会造成有害冲击 其参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 额定电流 1000 A 最大速度 200 km h 静态接触压力 70 N 10 N 工作高度 以落弓状态受电弓碳滑板上表面为基准 220 mm 2250 mm 弓头长度 1950 mm 滑板长度 1250 mm 滑板材料 碳 工作空气压力 400 kPa 1000 kPa 受电弓支持绝缘子绝缘爬电距离 不小于 1000 mm 升弓时间不大于 10 s 降弓时间小于 6 s 紧急降弓时间 1 s 内从接触网处下降 200 mm 5 4 2 高压电压互感器 高压电压互感器满足 IEC 60044 2 2003 其参数为 形式 干式 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 准确度等级 不低于 1 级 容量不小于 20VA TJ JW005 2014 11 5 4 3 高压电流互感器 高压电流互感器满足 IEC 60044 1 其参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 准确度等级 不低于 1 级 容量 20VA 5VA 5 4 4接地电流互感器 接地电流互感器满足 IEC 60044 1 其参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 准确度等级 不低于 1 级 5 4 5车顶避雷器 车顶避雷器满足 JB T 8952 2005 或 IEC 60099 4 其参数为 额定运行电压 42 kV 最大残余电压 105 kV 放电电流 10 kA 伞裙材料 硅橡胶 5 4 6主断路器 机车主断路器采用真空主断路器 主断路器的分断容量和动作时间能在所有条件下提供对相关设 备的保护 带有动作次数计数器 同时机车控制系统有分断次数记录 其参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 额定电流 1000 A 额定分断容量 不小于 600 MVA 固有分闸时间 20 ms 60 ms 工作压力 450 kPa 1000 kPa 额定短路接通能力 50 kA 额定短路开断能力 不小于 20 kA 机械寿命 250000 次 电气寿命 20000 次 1000 A 30 次 分断短路电流 5 4 7高压连接器 两节机车间的网侧高压电路由高压连接器连通 高压连接器的参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 额定电流 400 A 机械寿命 20000 次 5 4 8高压隔离开关 高压隔离开关的参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 额定电流 400 A 短时耐受电流 16 kA 1s 机械寿命 20000 次 TJ JW005 2014 12 5 4 9接地开关 接地开关的参数为 驱动形式 手动 短时耐受电流 16 kA 1 s 控制联锁 机械联锁 电联锁 5 4 10车顶绝缘子 含受电弓支持绝缘子 伞裙采用硅橡胶材质 高度不低于 400 mm 爬电距离不小于 1000 mm 5 4 11 车顶高压电器 车顶高压电器的绝缘水平不低于车顶绝缘子的水平 5 4 12高压电缆总成 高压电缆总成中的高压电缆满足 IEC 60502 2 其参数为 额定电压 25 kV 正常工作电压范围 17 5 kV 31 kV 额定电流不小于 400 A 额定短路电流 11 6kA 1 s 导体 3kA 1 s 屏蔽层 高压套管爬电距离不小于 1100 mm 5 4 13高压系统安全联锁功能 机车高压安全联锁系统由受电弓气路联锁装置 安全钥匙开关 高压接地开关及安全联锁钥匙箱 功能可在接地开关上实现 及相关门锁及钥匙组成 它们具有以下功能 受电弓气路联锁装置 安全钥匙开关通过对受电弓升弓气路的开通 关闭对受电弓的升弓和降 弓动作进行限制 接地开关能对网侧电路进行接地 只有受电弓已经降下 受电弓供风中断 并且受电弓供风管路中的风压已经排出时 接地开 关方可从 开 位转到 合 位 当接地开关处于 合 位时 受电弓供风管路被中断 受电弓不能升起 主断路器不能闭合 机车车顶门和牵引变流器柜门有可靠的安全装置 并与联锁钥匙箱和接地开关有联锁 只有当接地开关处于 合 位时 才可打开机车车顶门和牵引变流器柜门进行操作 当机车车顶门和牵引变流器柜门打开时 接地开关应保持在 合 位 受电弓不能升起 主 断路器不能闭合 只有当机车车顶门 牵引变流器柜门都关闭后 才能断开接地开关 升起受电弓 5 5 主变压器和谐振电抗器 主变压器由 1 个原边绕组 4 个次边牵引绕组构成 采用油循环 强迫风冷方式 谐振电抗器安 装在钢制的主变压器油箱内 5 5 1主变压器 主变压器满足 IEC 60310 的要求 采用油循环 强迫风冷方式 主变压器油符合 IEC 60296 的要 求 并满足使用环境要求 各参数如下 a 原边绕组参数如下 额定容量 5280 kVA 额定电压 25 kV 额定电流 211 A TJ JW005 2014 13 b 牵引绕组参数如下 额定容量 4 1320 kVA 额定电压 4 970 V 额定电流 4 1361 A 绝缘等级 A 级 额定效率 96 c 冷却油类型 矿物油 d 冷却油入口温度不高于 79 e 冷却油出口温度不高于 87 f 安装方式 固定在车体底架下方 采用防脱落结构设计 g 变压器质量 包括油 电抗器 约 8230 kg h 变压器主要尺寸 3725 mm 1744 mm 1166 mm L W H 5 5 2 谐振电抗器 谐振电抗器满足IEC 60310 的要求 其主要技术参数为 谐振电抗器电感值 2 0 27 mH 额定电流 1080 A 频率 100 Hz 5 5 3变压器保护 5 5 3 1 油温保护 主变压器具有油温检测功能 设有温度传感器检测变压器油温 根据检测到的油温进行逐级降功 停止输出并断主断的分级保护 在油温超过 85 后机车开始线性降低功率 在油温超过 90 后机车 牵引封锁 当油温超过 95 时系统自动分断主断路器 从油温 85 开始机车降功率运行直到油温低 于 80 然后机车恢复正常运行 5 5 3 2 油流保护 主变压器每个油路循环支路设有一个油流继电器 用于监测主变压器油流是否正确地循环进入变 压器 并有相应的保护措施 采取保护措施时固定频率输出的辅助逆变器正常运行 当油温小于设定 温度时 屏蔽油流保护 当油温大于设定温度时 油流信号参与保护 5 5 3 3 压力保护 主变压器具有压力保护功能 主变压器安装有压力释放阀 当变压器内部压力高于 70 kPa 时 压 力释放阀动作 释放压力 机车分主断 并在显示屏上显示故障信息 同时 机车设置了布赫继电器 用于主变压器压力保护 当主变压器内部气压过高时 布赫继电器动作 产生警告 报警信号 警告 信号状态下 仅在显示屏上显示故障信息 报警信号状态下 机车分主断 并在显示屏上显示故障信 息 5 6 牵引变流器 5 6 1综述 牵引变流器输入端与主变压器的牵引绕组相连 通过线路接触器进行分合 牵引变流器主要由四 象限变流器 中间直流回路和逆变器组成 牵引变流器具有明显的高压警示标识 高压指示灯 只有专业人员可以打开的标识 四象限变流器控制其输出稳定的中间直流电压 使网侧的功率因数接近于 1 0 牵引变流器的中间直流回路主要由中间回路支撑电容 瞬时过电压限制电路 主接地保护电路等 组成 瞬时过电压限制电路用于直流回路的过电压抑制及停机后的快速放电 主接地保护电路用于变 TJ JW005 2014 14 流器主电路接地检测 牵引变流器的电机逆变器是由 IGBT 元件组成的 PWM 变流器 机车在牵引工况下 逆变器通过直 交变换 采用变压变频 VVVF 方式 向牵引电动机供电 实现了机车的轴控控制 机车在制动工况下 逆变器通过交 直变换 向中间直流回路提供电能 将牵引电动机产生的电能回馈给电网 任何一个四象限变流器和逆变器失效 只损失相应的动力 牵引变流器每台机车设置 2 个 5 6 2 牵引变流器主要技术参数 牵引变流器主要技术参数如下 中间电压 DC 1800 V 额定输出电压 3AC 1375 V 额定输出电流 4 598 A 最大输出电流 4 814 A 效率 98 控制电压 DC 110 V 外形尺寸 3750 mm 1060 mm 2000 mm L W H 质量 约 3300 kg 含冷却液 牵引变流器采用强迫水循环冷却方式 冷却液的处理满足环保要求 5 6 3 牵引变流器结构特点 牵引变流器内部采用模块化结构 便于实现部件的通用化 减少维修时间 提高 可维护性 柜内包 含 10 个变流器模块 4 个四象限整流模块 4 个逆变模块和2 个辅助逆变模块 支撑电容器 传动控制 单元 TCU 接触器 充放电电阻 过压斩波电阻 电压电流传感器 冷却风机 热交换器等部件 变流器模块采用成熟可靠的变流器模块平台产品 具有通用化 标准化 模块化的特点 其四 象限整流器模块与逆变器模块可完全互换 变流器模块包括了 8 个 3300 V 1200 A 的 IGBT 元件 水冷散热器 温度传感器 门控单元 门控电源 脉冲分配单元 支撑电容器 低感母排等部件 5 6 4 牵引变流器保护功能 牵引变流器至少具有如下保护功能 水冷却系统的保护 过流和过载保护 接地保护 中间过电压抑制保护 IGBT 元件短路保护 中间直流回路电压过压及欠压保护 输入电压过压及欠压保护 控制电源保护 检修时的安全联锁保护 其它保护 如原边过流及短路保护 电机缺相保护 接触器等内部部件故障保护等 5 6 5 牵引变流器功率模块 牵引变流器采用模块化设计 变流器模块包括四象限变流器模块和逆变器模块 每种模块由 IGBT 元件 触发单元和散热装置等组成 变流器模块安装有快速接头 可以快捷插拔 不需排放冷却回路 中的冷却液 变流器模块与外围控制电路通过连接器相连 主电路接线端子 控制连接器 快速接头 便于接近 打开变流器柜门即可方便地对变流器模块进行拆装 维护 变流器模块更换不需要特殊的 TJ JW005 2014 15 工具 工装 牵引变流器功率模块参数如下 a 四象限变流器模块 IGBT 元件参数 3 3 kV 1200 A 开关频率 450 Hz 重量 95 kg 外形尺寸 670 mm 407 mm 470 mm 不含快速接头 b 逆变器模块 IGBT 元件参数 3 3 kV 1200 A 开关频率 450 Hz 重量 95 kg 外形尺寸 670 mm 407 mm 470 mm 不含快速接头 5 6 6 电容器 电容器参数如下 a 谐振电容器技术参数 电容值 2 4 2 35 mF 额定电流 300 A 最高可重复电压 DC 3600 V 10 s 最大可重复电流 3 0 kA 重量 29 kg b 支撑电容器技术参数 电容值为 2 4 4 3 mF 额定电流为 350 A 5 6 7 试验 牵引变流器试验按 IEC 61287 1 2005 执行 牵引变流器首次装车