HXD1C电气线路分析

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 李瑞荣项目二项目二 HXD1C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 HXD1C主电路主电路1HXD1C辅助电路辅助电路2TCN网络控制电路网络控制电路34TCMS与与CCBII、LKJ2000之间的接口之间的接口一、一、HXD3C主电路主电路1.网侧电路网侧电路（1）网络电压构成 受电弓AP1（=11-E07）、AP2（=11-E08） 高压隔离开关1QS（=11-Q03）、2QS（=11-Q04） 主断路器QF（=11Q-01） 高压接地开关4QS（=11Q02） 避雷器1F（=11-F01） 高压电压互感

2、器（=11-T01） 25kV 高压电缆 原边电流互感器（2）网侧主要电气部件）网侧主要电气部件TSG15B受电弓BVAC.N99D主断路器和BTE25.04D高压接地开关 THG2B型高压隔离开关避雷器1.网侧电路网侧电路 TBY1-25型电压互感器 高压电缆总成原边电流互感器1.网侧电路网侧电路冲击耐受电压170 kV爬电距离1000mm高压电缆总成（连接车顶母线和主变压器）精度等级CI 1/CI 0.5 高压电流互感器（干式）精度等级CI 0.5高压互感器（油浸式、SS系列机车广泛采用）额定电流400A短时电流16kA接地开关（手动、无载操作）（3）网侧主要部件电气性能）网侧主要部件电气

3、性能最大放电电流10kA避雷器（氧化锌电阻片，内部无间隙 ）开断容量 600MVA 真空主断路器（绝缘子爬电距离大于1000mm）额定运行速度200km/h 受电弓（具有ADD功能）额定电流400A开断角度60高压隔离开关（手动、无载操作）2.牵引逆变电路牵引逆变电路（1）牵引逆变主电路构成2.牵引逆变电路牵引逆变电路（2）主变压器、牵引变流器和牵引电机）主变压器、牵引变流器和牵引电机n“先进、成熟、经济、适用、可靠”的设计理念 TBQ35-8900/25型主变压器TGA9型牵引变流器 JD160A型牵引电机n采用标准化、模块化设计n采用轴控方式，提高机车的可利用率牵引变流器TCU 2.牵引逆

4、变电路牵引逆变电路20.27 mH电感值包含在主变压器内谐振电抗器 强迫油循环冷却冷却方式（3）主变压器电气性能参数）主变压器电气性能参数2300kVA 辅助绕组额定容量 61383kVA 牵引绕组额定容量 8900 kVA 原边绕组额定容量 97 % 额定效率 2.牵引逆变电路牵引逆变电路3814A 最大输出电流 强迫水循环冷却冷却方式（4）牵引变流器电气性能参数）牵引变流器电气性能参数DC1800V 中间电压 31390A 额定输入电流 AC970V/ 50 Hz 额定输入电压 97.5% 效率 3AC1375V 额定输出电压 3598A 额定输出电流 2.牵引逆变电路牵引逆变电路94.5

5、 % 额定效率（持续点） 强迫风冷 冷却方式（5）牵引电机性能参数）牵引电机性能参数1720rpm 额定转速 1419V 最高电压 1225 kW 额定功率 200级 绝缘等级 598 A 额定电流 58.1Hz 额定频率 3.接地检测接地检测R1、R2分别取102 k 和34 k ，ug1超过正常值的30就认为出现接地故障。学习内容学习内容 HXD1C主电路主电路1HXD1C辅助电路辅助电路2TCN网络控制电路网络控制电路34TCMS与与CCBII、LKJ2000之间的接口之间的接口HXD1C辅助电气系统组成辅助电气系统组成v辅助电气系统组成 3AC 440V/60Hz电路 AC 220V电

6、路 DC110V电源及其配电v辅助电气系统 采用冗余设计 变频功能，节能性好 采用标准化、模块化设计 为防寒设计预留接口和余量 配置卫生间、转波炉、冷藏箱等生活设施1. 3AC440V供电电路供电电路（1）电路原理1. 3AC440V供电电路供电电路（2）辅助变流器柜特性及主要参数）辅助变流器柜特性及主要参数TGF54型辅助变流器型辅助变流器 辅助变流器输出辅助变流器输出U/f特性曲线特性曲线 248KVA额定容量 80440V(1060Hz)VVVF输出电压和输出频率 440V（60Hz） CVCF输出电压和输出频率 2. 220V辅助负载电路供电3. DC110V电源电源给控制系统提供电源

7、转化DC 24V给照明、仪表电路供电3. DC110V电源电源控制电源柜性能参数控制电源柜性能参数TGY03型控制电源柜 DC115.2V1%快速充电电压DC108.0V1%浮充电压DC24V2%DC24V输出输出电压等级最大持续输出电流90ADC110V25ADC24VDC35A蓄电池最大充电电流维修差确认：断开电源柜的输入电源，断开蓄电池的连接。 模块电容器的放电时间约8分钟辅助电气系统辅助电气系统主要电气部件主要电气部件THTF4.5牵引风机 冷却塔风机 主压缩机冷却塔（含风机、水泵） 司机室空调学习内容学习内容 HXD1C主电路主电路1HXD1C辅助电路辅助电路2TCN列车通信网络列车

8、通信网络34HXD1C控制电路简析控制电路简析1. TCN列车控制系统列车控制系统（1）列车总线IEC61735IEC与UIC共同制动的TCN列车总线标准列车总线为WTB车辆总线为MVB1. TCN列车控制系统列车控制系统（2）HXD1B控制网络拓扑相关知识相关知识MVB的三种电气介质的三种电气介质1标准的标准的RS-485收发器，距离收发器，距离20m，最多连接，最多连接32个设备；个设备； (电气短距离电气短距离ESD)2IEC61158-2规定的变压器及电气隔离收发器，采用屏蔽双绞线，距离规定的变压器及电气隔离收发器，采用屏蔽双绞线，距离200m，最，最多多32个设备；个设备； （电气中

9、等距离（电气中等距离EMD）3光纤，距离光纤，距离2000m，点对点连接或星形连接。（，点对点连接或星形连接。（OGF）相关知识相关知识什么是什么是RS485Interconnects devices over short distances (- 20m) without galvanic separationBased on proven RS-485 technology (Profibus)Main application: connect devices within the same cabinet.terminator/biasing+ 5 VGNDRu(390)Rm(150 )

10、Rd(390 )terminator/biasingsegment lengthdevice 1device Ndevice 2. n-1RxSTxSRxSTxSRxSTxS equipotential lineData_NData_PBus_GNDRu(390)Rm(150 )Rd(390 )+ 5 V（3）HXD1C控制系统拓扑图1. TCN列车控制系统列车控制系统1. TCN列车控制系统列车控制系统（1）中央控制单元CCU组成 由车辆控制模块VCM、WTB/MVB网关GWM和记录存储模块ERM构成，各个模块之间通过车辆总线MVB连接。 实现车辆级过程控制、通信管理控制、显示控制、故障诊断

11、、列车级过程控制、列车总线管理、列车级数据通信、数据记录、数据转储功能。1. TCN列车控制系统列车控制系统（2）司机室输入输出单元CIO 司机室输入输出单元CIO由数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM构成，各个模块之间通过车辆总线MVB连接。 输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能； 控制信号输出：将网络控制信号转换成电气信号，控制如继电器等设备。CIO在司机室右侧司机在司机室右侧司机台下方低压柜的布局台下方低压柜的布局（从上到下依次为（从上到下依次为DIM、DXM和和AXM模块）模块）CI

12、O的安装位置的安装位置1. TCN列车控制系统列车控制系统（3）机械间输入输出单元MIO 机械间输入输出单元MIO由数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM构成，各个模块之间通过车辆总线MVB连接。 n输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能； n控制信号输出：将网络控制信号转换成电气信号，控制如继电器等设备。MIO在机械间低压柜的布局（左）在机械间低压柜的布局（左）1. TCN列车控制系统列车控制系统（4）微机显示屏IDU 微机显示屏IDU是网络控制系统TCMS的终端设备。 车信息显示：向车辆驾驶人员和维护人员提供车辆综合

13、信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理等功能； 参数设定：对轮径值、列车重量、站点、时间日期等参数进行更改与设定； 模拟测试：静止情况下，对辅助变流器系统相关部件进行模拟测试； 数据转储：通过USB接口，将故障信息转储地面进行统计、分析。智能显示装置智能显示装置IDU结构结构 网络拓扑界面网络拓扑界面辅助系统界面辅助系统界面控制系统控制系统主要部件主要部件车辆控制模块VCM 网关模块GWM 模拟量输入输出模块AXM 数字量输入模块DIM数字量输入输出模块DXM 事件记录模块ERM 1. TCN列车控制系统列车控制系统学习内容学习内容 HXD1C主电路主电路1HXD1C辅助电路辅助电路2T

14、CN列车通信网络列车通信网络34HXD1C控制电路简析控制电路简析1.读图说明2.司机室占用（司机室占用（=22/8）闭合=22-S01-S3，E11_01=1,E12_01=0，I端司机室占用2.受电弓控制受电弓控制升弓条件低压柜受电弓模式=21-S51选择升弓模式（=21/5）机车操作模式选择开关=21-S54在正常位（=21/9.2）高压隔离开关=11Q03或=11-Q04闭合总风400kPaHVB断开TCU与CCU通信正常受电弓切断阀=28-A01.U99在打开位（Cut in）“升弓气路隔离塞门打开” E31_13=1(=21/2.2)2.受电弓控制受电弓控制升弓指令将受电弓扳键开关

15、=21-S11推置“升”位 “升弓指令”E11_06=0（=21/4.2） ？“升弓指令非”E12_06=1 （=21/4.3）？升弓“升弓1命令”A31_03=1（=21/2.5）41YV得电，受电弓升起升弓检测气囊压力3bar时，压力开关=21-A02常开闭合（=21/5.6）“受电弓1升起”E31_04=1，CCU收到电弓升起的信息3.主断控制主断控制合闸条件（1）主断环硬线回路闭合“主断和受电弓控制”=21-F114闭合(=21/2.3)两端紧急按钮=28-S10/=28-S20(=21/6.2)受电弓钥匙阀打开260641线使“主断环硬线回路闭合” E31_11= 1（2）TCU、C

16、CU允许合主断“TCU1允许合主断”=11-A01 闭合/“TCU1旁路a” A31_07=1/ “TCU1旁路b” A32_07=1=11-A02 TCU2允许合断闭合/ A31_08=1 TCU2旁路a / A32_08=1 TCU2旁路b“CCU主断允许通道1” A31_01=1“CCU主断允许通道2” A32_01=1“主断允许中继”=21-A11-K02得电(=21/7.8)“主断合允许”E31_06=1(=21/6.5)3.主断控制主断控制合闸，“主断”扳键打合位E11_08=0,E11_09=1（=21/8.3）E12_08=1,E11_09=0 （=21/8.4）合主断命令A3

17、1_02=1,A32_01=1 （=21/6.4）=21-A11-K01合主断中继得电（=21/6.4）主断合线圈=11-Q01得电，主断闭合合闸检测，主断闭合后，合闸联锁使E32_15=1E32_16=0（=21/9.6）合闸信号通过MVB送到CCU，并送到IDU显示合闸信号还通过硬线送到TCU1、TCU2（=21/10.3）4.自动过分相自动过分相4.自动过分相自动过分相自动过分相装置发送到MIO的信号：4.自动过分相自动过分相v 过分相过程(1)机车自左向右运动，到达G1端，T3将检测G1并发信号给GFX3，GFX3发送“预告”信号给E37_14。(=21/11.2) 在CCU接收到预报

18、信号后，牵引/制动设定值将通过斜率75kN/s下降到0,然后断开主断路器。(2)当机车到G2点，2端的T4将检测G2并发送信号给GFX3。n如果已经从T3接收到预告信号，GFX3将忽略该信号。n如果前面没有从T3接收到预告信号，信号处理器将发送一个强迫断主断信号到E37_15，主断路器应立即断开。 在CCU即将断开主断路器之前，牵引/制动立即被封锁。此后，主断路器将立即断开(延时200-400ms)。4.自动过分相自动过分相(3)当机车到达G3，2端的T3立即检测G3并且再次发送信号GFX3。GFX3通过预告通道发送信号给E37_14 。 然后CCU应闭合HVB并再次给出主司控器当前设定值的牵

19、引力或来自定速控制功能的设定力。 在这个方向，信号处理器将忽略来自G4的信号。 然后信号处理器为再次过分相而自动重设。(4)当信号处理器失效(包括T3和T4或者T1和T2失效)，它将发送一个故障信号到E37_16。 IDU显示器显示自动过分相故障信息。 司机可以按手动过分相按钮=21-S04/=21-S24实现手动过分相。（=21/12.2）5.紧急制动紧急制动（1）紧急804中继 以下任一条件满足时 按I端紧急按钮=28-S10 按II端紧急按钮=28-S20 ATP发出紧急指令（J145） 重联机车产生紧急指令紧急804中继=28-K02（电气柜设备板的105KA）得电（=28/11.5）

20、（2）CCU紧急中继 严重故障（过流、接地故障等）发生，CCU发出紧急制动指令 A33_01闭合（通道1） A34_01闭合（通道2）（同时满足）CCU紧急中继=28-A07-K02(106KA)得电（=28/11.8）5.紧急制动紧急制动（3）CCBII紧急中继 CCBII发出紧急制动请求时 EBV紧急位 LKJ发出紧急制动请求 =28-A01.71检测到总风联管压力低于350kPa(=28/8.1)CCBII紧急中继=28-A01-K01（电气柜设备板的107KA）得电（=28/5.2）（4）紧急制动的发生 任一紧急中继发生 紧急804中继 CCU紧急中继 CCBII紧急制动请求中继制动柜

21、紧急放风阀S10.36=28/11.8）得电，紧急制动紧急制动信号反馈至E37_285.紧急制动紧急制动（5）紧急制动原因检测 紧急804中继制动系统检测电源（=28-F130）=28K02（105KA）E37_07 CCU紧急中继制动系统检测电源（=28-F130）106KAE36_10 CCBII紧急制动请求中继制动系统检测电源（=28-F130）107KAE37_09ERM模块据此分析引起紧急制动的原因。6.惩罚制动惩罚制动（1）无人警惕装置（=43/19） 警惕按钮=43-S07E12_14 警惕装置脚踏开关=43-S05 E12_12 司机控制器 V3km/h,60+10s以上控制部

22、件无动作，或长期激活控制部件， IDU、蜂鸣器报警 惩罚制动发生 警惕装置可被故障开关43S-S06旁路（=43/19.4）（2）CCU惩罚制动指令 警惕装置无应答？A35_07断开(=43/21.5) 长期按死控制部件？A34_07断开(=43/21.5) 以上任一，CCU惩罚中继=21-A17-K02(101KA)失电，CCU惩罚制动发生 警惕装置故障开关可以将A35_07旁路6.惩罚制动惩罚制动（3）监控惩罚制动 监控惩罚“减压”（监控惩罚1级？） 监控“减压”（J147）监控惩罚减压中继=43-A13-K01(102KA)得电（43/12.5） 102KA常开RIM（-X02.D1）

23、CCBII减压80 kPa(=43/22.4) 监控惩罚“保压”（监控惩罚2级？） 监控“保压”（J152）监控惩罚保压中继=43-A13-K02(103KA)得电（43/12.5） 103KA常开V02RIM（-X02.D3） CCBII减压120kPa(=43/22.5) 惩罚制动信息反馈 101KA反、103KA正送E37_06(=43/22.2)6.惩罚制动惩罚制动（4）监控隔离（=43/14） 正常位CIO1 电源(=24-F103)=S43-S11E12_23CIO1 电源(=24-F103)=S43-S31E22_23监控系统电源(=43-F121)=S43-S31(1-2)=S43-S11(1-2) 隔离位监控系统电源(=43-F121)=43-A04-X03.14（J151，=28/11.2）ATP信号电源 减压J146 保压J151 卸载J142 本补电源J140 =43-S11（3-4）=43-S31（3-4）7.压缩机控制压缩机控制（1）辅助压缩机控制 升弓压力检测，=28-A01.U43.02（=21/1.7） 升弓压力450kPa时，E31_01=1，向CCU发出辅助压缩机启动请求 若升弓板钮在升位，CCU通过A31_05发出辅助压缩机启动指令 辅助压缩机启动接触器=21-K91得电闭合，辅压机启动 升