SS9型电力机车电气线路分析

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析SS9型电机车电气线路分析学生姓名：学

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(完整word)SS9型电力机车电气线路分析摘

要随着电力机车技术的发展，机车控制系统性能的好坏越来越受到广泛的关注。因为，机车控制系统性能的好坏在很大程度上影响着机车性能的好坏,从而影响列车的安全性和可靠性。SS9型电力机车作为我国自主研发的新型电力机车采用了许多国际客运机车先进技术最高构造速度达170km/h，满足了在长距离区间、长大坡道上牵引大编组旅客列车运行的需要。通过对电力机车主电路辅助电路结构的研究及其运行工况的探讨，使我们可以很好的了解该机车的性能,为以后更多快速运行列车工作状况的学习以及交流传动电力机车的研究作铺垫本论文首先针对SS9型电力车的基本特性做了一定的介绍，在结合相关的理论基础对该机车的主电路、辅助电路作了详细的研究最后分析了SS9型电力机车的牵引、制动工况作为SS9型电力机车上一个至关要的部分-LCU逻辑控制单元，我也对基本结构和功能做了简单的介绍。关键词：电力机车；主电路;辅电路；保护电路--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析目

录摘引

要.............................................................言第一章述.........................................................1.1力机车发展历程简述.........................................1。2SS9电力机车主要特点介绍....................................11。3SS9型电力机车特性分析......................................21。3。1机车速度特性.........................................21.3.2车牵引力特性.........................................51。3。3机车牵引特性.........................................5第二章电路.......................................................2.1电路的点................................................72。2主电路的构成...............................................72。2.1网侧电路..............................................2。2.2整流调压电路..........................................82.2。3磁场削弱电路.........................................2.2。4牵引电路.............................................102.2。5制动电路.............................................132。2。6保护电路............................................第三章助电路....................................................173.1─三相电系统...........................................173.2车供电统...............................................19第四章护电路....................................................204.1路保护...................................................204.1。1网侧短路保护.........................................4。1。2整流器侧短路保护....................................4。2过载保护.................................................204。2.14.2。2

牵引工况电机的过载和环火保护........................20制动工况的过载保护..................................204。3过电压保护...............................................21-I-

4.3.14.3。24.3。3

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析大气过电压及操作过电压保护...........................21牵引电机的过电压保护21整流装置换向过电压保护..............................214.4

接地保护..................................................21第五章相机系统控制电路..........................................235。1受电弓控制................................................235。2主断路器控制..............................................245.3相机控.................................................255。4压缩机控制................................................265.5风机控.................................................265.6动风机制...............................................27第六章LCU辑控制单元............................................6.1SS9LCU主要术参数.........................................276.2SS9LCU逻辑制单元的硬件系统...............................276.3辑控制单元原理........................................结致

论谢参考献........................................................30-II-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析引

言SS9电力机车采用交—直流电传动是六轴干线大功率准高速客运电力机车.以成熟的韶山型系列电力机车技术为基础，采用了许多国际客运机车先进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车。SS9电力机车采用大功率晶闸管和二极管组成的三段不等分半控桥流电路、晶闸管分路进行无级磁场削弱、加馈电阻制动恒流准恒速的特性控制方式，能较好地发挥机车最大起动牵引力，机车装有防空转／滑行保护系统、轴重转移补偿控制、轮轨自动润滑系统、列车安全监控装置采用LCU逻辑控制单元及微机控制系统，使机车控制系统具有控制、诊断、监测功能，并能方便地改变软件满足机车控制要求。本文也是围绕上述特点对SS9型电力机车进行分析、说。通过对机车主电路、辅助电路以及保护电路的详细分析所总结出来的机电气线路特点对现场师傅行机车的维护与保养具有一定的参考作用，以至于提高机车的利用率，降低机车的故障率，使机车能产生更大的效益-0-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析第一章概述1.1电力机车发展历程简述电力机车是一种特殊形式的电力拖动系统。相比较于必须依靠大量煤和水才能运行的蒸汽机车以及利用大功率柴油机驱动的内燃机车,电力机车是利用铁路接触网牵引电动机驱动的一种机车1825，英国建立了第一条铁路.1879年月31日在德国柏林的世界贸易博览会上,由门子公司和哈克斯公司展示出了世界上第一条电气化铁路今为止已有年的历史20纪60年,界第一条高速电气化铁路—京到大阪的新干线在日本建成。到世代法国和德国先后建成了时速超过300公里高速电气化铁道。中国第一台电力机车于1958年诞生于湖南株洲,名为“韶山年8月15日我国第一条全长93km的气化铁路宝成线（宝鸡—凤洲段）正式通车，从此揭开了中国电气化铁路的序幕。经过四十多年的建设和发展,我国成为了继俄罗斯之后世界第二大电气化铁路国家。目前中国铁路电气化率已经达到27%承担着全路43％货运量，初步形了布局合理、标准统一的电气化铁路运营网络按照国家批准的《中长期铁路发展规划》，到2020年，全电气化总里程将达到5000km，电气化率超过50%，将承担铁路运输80%上的运载量电气化铁路将逐步成为我国铁路运输的主体，在铁路网中的地位及对铁路运输和安全的影响将日益重要和突出。1.2SS9力机车主要特点介绍SS客运电力机车是依据铁道部科技研究开发项目要求而设计的—C式六轴干线客运电90力机车它用于牵引160Km/h高速旅客列车。其研制目的是加大机车功率、提高牵引力，以满足较大坡度线路的旅客列车提速需要，该车型是韶山型电力机车系列产品，在研制过程中坚持了系统化，标准化，系列化的原则。SS型车是吸取了SS型机车和SSB型机车的成功经验，96并融合了先进技术设计而成第一二台样机（0001号与0002号)1998月日工成交付郑州机务段进行实验运用为牵秦沈线和哈大线牵引特快列车的需要,SS机车投入9批量生产其中0001—0043号机为年株洲厂从0044号机车开始了技术改造，99主要对其通风方式形等方面进行了较大改动成了我们常说的SS机车,截止2006年年9G底，最大编号的车辆为—0213.目前SS和机车总共已生产了100台右主要配属给沈99G阳局沈阳机务段和北京局北京机务段，另外在上海、武汉、南昌和广州铁路局也有SS力机车9使用。--

dd(完整word)SS9型电力机车电气线路分析该车型的特点主要包括以下几点：（1)采用限元分析及强度测试等手段对车体、变压器油箱等结构进行轻量化的优化设计，对转向架及其他部件均进行了轻量化设计，轴重仅21t。（2)电路采不等分三段半控桥调压电路，采用晶闸管进行无级磁场削弱。(3)机车采用恒流准恒速特性控制用以恒流平稳启动，进入准恒速区后，机车按司机控制器所置级位相对应的速度特性运行.在制动时，机车具同样的限流恒速控制特性.辅助电路采用旋转劈相机供电，辅助电机采用三相异步电动机。机车设有DC600V、800KW列车供电电源列车的取暖以及空调供电用新开发的高效风机及新型通风机电机,提高了需强迫风冷的电气设备的风速和风量。机车具有空转、滑行保护装置。当出现空转、滑行时（由速度传感器检测）装置发出自动撒砂指令；若空转、滑行未能停止则发生自动减载指令，使机车恢复粘着，能更好的发挥机车的牵引特性和制动特性。（6)车主电、辅助电路、控制电路均设有可靠的故障保护及对应的故障显示功能。机车装有通用制式机车信号及列车安全运行监控记录装置.1SS9型电力机车性分析电力机车是一个能量变换器，它将接触网上的高压电能经过多次转换，变换为牵引列车的机械能最终以机车的牵引力和机车的速表现出来，每个换节的能转换总是伴随着损耗或者性能的变化均对机车的牵引特性产生影响，其中以牵引电动机的特性和机车控制方式的影响最大。机车牵引特性是列车运行时牵引计算的依据。1。3.1机车速度特性机车速度特性是指机车运行速度与牵引电动机电流之间的关系，即为:

V

f机车速度与牵引电机转速之间有下关系：v•n1000

(1。1）d

URdC

（1.2）由式1。1~1.2推出：

D(UI)dddCe

(1。3)--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析式中:

D

为车轮直径，

Ce

a

为电极常数

与I、Rd

分别为牵引电动机端电压v、电枢电流（）、回路电阻(Ω)，为齿轮传动比，为磁极磁通Wb)。SS型电力机车用恒流准恒速控制：即低速是恒流控制和设定速度点的准恒速控制，机车9运行电流和速度随司机控制器（以下简称司控器调速柄的级位调而变化。司控器调速手柄分为18级级位连续,机车特性控制函数如下所示：nIvA取小值

（1。4)式中：I

m

为牵引电机给定电流（A)v

为机车速度（Km/h）n

为级位。机车牵引特性控制函数表如表1。1所示：表1。1

牵引特性控制数表n级

1

2

3

4

5

6Im（A)

0

0

110

0

0

2200

330

0

0

440

0

5500

660v(Km/h)

0

08

0

217。5

。025

0

0

35

50

43.75

0

52n级

7

8

9

10

11

12Im(A)

0

0

770

0

0

880

0990

0

0

11000

12100

1305v（Km/h）

0

061.25

0

8

70

90

78.75

0

187。5

196.205

20

1052n级Im（A)

0

13013050

141305

1501305

0

1613050

1713050

181305v（Km/h）

30

。240

135145.125.2160170502

155.280

2--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析根据机车牵引控制特性及牵引电动机特性，可以得出速度特性曲线如图1所图中OABCDEFG是限制曲线,由于SS型力机车采用了晶闸管整流以及磁场削弱，牵引电机的端电压9和励磁电流均可平滑调节，因此可以运行在限制曲线内任何一点。机车限制曲线由以下限制条件形成：（1)大起动流限制。SS型电力机车在0至5Km/h起动电流被限制在1305A,图中9OA所示。（2）黏着及最大功率限制。机车从5Km/h开始，电流随机车速度的增加而线性下降到B点时，机车功率达到最大值，其限制曲线如图AB所示（3）引电动机额定电压限制.这是为保证额定电压下安全换向的限制,如图中曲线BC示，该曲线为电动机端电压为990V的然速度特性(4）牵引电动机持续功率的限制。机车运行到点达到牵引电动机的额定电压990V,额定电流870A,机车如需要增加速度，则电压将自动超压至1100V,电流至以维持机车功率不变，其限制曲线如图中CD所示。此时机车若需继续增加速度，则保持电压1100V不变，采无级削磁的办法，即将磁场分路系数由0.87小至来实现，其限制曲线如图中所示（5)深磁场弱限制。SS9型力机车控制最深磁场削弱系数为0.49,限制曲线如图中所示(6)车最高度限制。机车最高速度为170Km/h，如图中示--

99(完整word)SS9型电力机车电气线路分析图1。1机车速度特性线v=f(Id)1.3。2机车牵引力特性机车牵引力特性是指机车轮周牵引力与牵引电机电枢电流的关系，即为F

f机车牵引力可以根据牵引电机输出轴上的转矩进行计算，其关系可由下式推出:F

k

2ND

c

M

zd

（1.5)其中等于电磁矩M

e

减去用于克服电机铁损和机械损耗形成的转矩。M

em

（1.6)式中：

2a

为电机常数，N

为牵引电机台数（SS型力机车为台）；M为牵引电机轴上转矩，为动效率为齿轮传动比。1.3.3车牵引特性机车牵引特性是指机车轮周牵引力F与机车速度之间关系，即为性曲线可由机车速度特性和机车牵引力特性求得。

f牵引电机轴上转矩M可根据电参数表示的转轴功率与机械参数表示的转轴功率相等的原则求出，即：--

UId

zd

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析（1。7)式1。7中：

Iddd

(1.8)因此：

NUIc

(1.9）机车牵引特性曲线一般由机车型式试验测出，如图1.2示：图1。2

机车牵引特性线曲线中外包络限制曲线可由表1.2中所列似公式计算：公

表1式

机车牵引特性线近似公式速度范围F=286KNF=290.566-0。9133VF=570.3138—4。069V（KN）F=16519。06/V（KN

0——-5Km/h5—--88。65Km/h88。65——-98。51Km/h98。51——-161.96Km/h--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析第二章主电路2.1主电路的特点SS9电力机车主电路图如图1所示。电路具有以下特点。1、主传动型式-采用交—直动和串式脉流牵引电机，调速特性控制简单.2、整流调压和磁场削弱---采用三段不等半控整流桥无极调压其中段占1/2整流电压，另两段占另1/2的整流电压。前者用于低速区，而后者用于低速区，以提高低速区的功率因素。机车采用晶闸管分路来达到无极磁场削弱，可提高列车高速运行时的平稳性.机在整个调速区间内均是无极的。3、电制动方式-电制动采用加馈电阻动，在低速区可以有较大制动力。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整流电路故障时，可保持1/2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，并使控制、测量、保护一体化同时提高了控制精度6、保护系---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2.2主电路的构成2。2。1侧电路网侧电路见图2主要功能是由接触网取得电能因而属于25kV路网侧电路又称高压电路，在主变压器高压绕组侧高压部分,主要设备有受电弓1～2AP、高压隔离开关17QS真空断路器4QF、高电压互感器6TV高压电流互感器7TA、避雷器、主变器的高压绕组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110E～160E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（或18QS)、主变压器的高压绕组(进入车体通过车体与转向架的软连线、接地电刷110E～160E、轮对、钢--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析轨，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。在接地端处，接有交流电流互感器（300A/5A)•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2。1网侧电路图2。2。2流调压电路整流调压电路分为两个独立的单元别向相应的转向架供电。•现以其中一个调压供电单元，说明其调压过程。--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析图2.2为Ⅰ端转向架单元的整流调压简化电路。牵引绕组a1—b1—x1、a2—x2电压有效值均为686.8V,中、b1-•x1为，与相的整流器构成三段不等分流桥。2整流调压电路先开放由牵引绕组a2-X2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。流电流由二极管D1、D2和、D6续流.在电源正半周时,电流由引绕组a2→T5→D2→D1导71→平波电抗器→引动机电枢→主极→线72→D5→D4→X2→a2，当电源负半周时，•电流由牵引绕组X2→D3→D2→D1→导线71→平波电抗器→牵引电动机电枢→主极绕组→导线→D6→T6→a2→X2这时第二段桥的元件交替导电第一段桥的整流管D1、D2续流作用。当晶闸管T5满开放，但还未满开时，投入绕组a1-b1•段的整流桥，触发T1、T3，而、T6续持满开放。当电源为正半周时，若在相控角α时触发，则电流由a1→D1→导线71→平波电抗器→牵引电动机电枢→主极绕组→导线72→D5→D4→X2→a2→T5→T3→b1→a1。当电源为负半周时,则电流由b1→T1→导线71→波电抗器→牵引电动机电枢→主极绕组→导线72→D6→T6→a2→X2→D3→D2→a1。与前面不同的是T1、D2导通，T3、D1截止。T1、T3顺序移相，整流电压在1/2Ｕd至•3/4Ｕd之间调节。当绕组a1-b1段整流桥将满开放时，投入绕组b1-x1段的流桥其过程与前类似。、T4顺序移相，整流电压在3/4ＵdＵd至Ｕ之间调节在整流器的输出端并联了电阻75R和其电阻的作用有两个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。--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析2.2。3磁场削弱电路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电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•分别到第二段桥的二个桥臂中点和79,串入三对磁场分路晶闸管。现以牵引电动机例来说明磁场无级削弱的工作原理。如图2.3所示,①、②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、T12不参与工作，正半波元件T5、D5、D4导通，负半波D3、D6、T6通，与前述的情况相同。电压过零时，即电源为负半波的工作情况。由于元件D5、D4的通使元件、D6因反向电压而截止，而流经元件电流无通路而截止，T11发后将励磁绕组再次分流。因此，元件T11、T12电时间的长短，决定了分路时间的长短。调节晶闸管T11相触发角，就能达到所需的磁场削弱系数接地继电器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。图2.3磁削弱电路2.2.4引电路SS9型电力机车牵引工况的简化电路如图2.4所示机车牵引供电电路采用转向架独立供电式第一转向架的1M、3M牵电动机并联，由主整流器电第二转向架的4M、5M、6M牵引动机并联,由主整流器80V供电。两组供电电路完全相同且完全独立。--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析图2。4牵电路简化图牵引电动机共有4个组，即电枢绕组、补偿绕组、附加极绕组和主极绕组。前3个绕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lM、3M机非换向器端看去，电枢旋转方向应为顺时针方向；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：1M：A11A12-D11D122M:A21A22—D21D223M：A31A32-D31D324M：A41A42—D42D415M：A51A52-D52D516M:A61A62上述接线方式为机车向前方向时的状况。当机车向后时，主极绕组通过“前”—“后”换向鼓反向接线。牵引支路的电流路径是正极线81→平波电抗器→路接触器12KM~62KM→电枢→电流传感器111SC→位置转换开关的“”━“制”鼓107QPR108QPR→位置转换开关的“前”━“后”鼓108QPV→主极磁场绕组→“前”━“后"鼓107QPV108QPV→电流传感器113SC~163SC→电机开关隔离19QS~69QS→“牵”━“制”鼓107QPR或108QPR→极母线72～82。由于单相相控电路整流电压波形有很大波动，即含有相当大的高次谐波电压，因此必须在--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析电动机支路中串有平波电抗器11L~61L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12KM～62KM有三主要作用当引电动机过流或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，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19QS～69QS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风机故障时相应牵引电机隔离开关置中间位相应常开联锁接点打开接器圈之一，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A11～A61点附加极绕组处于高电位。库用开关、50QS为双刀双投开关有两个位置当在运行位时其主与主电路隔离，相应辅助接点接通受电弓电磁阀，方可升弓;放库用位，不能升弓，其主刀将库用插座30XS或40XS的用电源分别与5M电机正、负两端相连接，即可在库内动车。刀开关上设有接通11KM～61KM圈的辅助联结点库用位时可通过11KM~61KM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场电流和电机电压将用电流传感器111SC～163SC和电压传感器112SV量，电压传感器接在的电两端。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、108QPV完成。利用107QPV的转换改变励磁电流方向，从而改变电机的转向.以引电动机1M的励绕组为例，当机车在Ⅰ端向前位时，励磁电流由D11流入，D12流出；而Ⅰ端向后位时，励磁电流由14→D12→D11→15.必须注意，机车运行中若要改变方向，必须在机车停车后才能转换，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,以分接地故障的部位。-12-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析2。2.5制动电路SS9型电力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2.5所示图2。5电制动路简化原理图电制动时位置转换开关107QPR至制动位将牵引电机的电枢和励磁绕组隔开，并将电机1M~6M的励绕组串联起来。在电枢电路中串入制动电阻13R～63R，并联后与上面的一段整流器串联作为加馈电源，Ⅰ端的下面一段整流器串联与励磁绕组a5-x5相连为励磁电源电枢电路中由于串有整流器,而电枢电流方向应与牵引时相同,所以动时的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——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--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析(11L～61L)→牵引电机1M~6M→制动电阻(13R→二极管。2加馈区-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—x1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，将隔离开关之一置故障位，这时相应的线路接触器12KM～62KM之一打开，相应的电机被隔离，主极绕组被隔离开关开路。当牵引风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Ⅰ端转架电机的电枢电路及励磁路进行接地保护。而接地继电器98KE对整流、Ⅱ端转向架电机的电枢进行接地保护2。2.6保护电路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辅电路接地接触网停电或离弓超过0欠压保护等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是短路故障电流的数值较大升的度较大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（300A/500A电流超过整定值流继电器（整定值8、7A允差±5%）动作，主断路器4QF断。这种故障往往是车内高压路的对短路，包括主变压器高压组的击穿，导线杆的对地短路等。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：a牵引绕组短b整流元件击形成的内短路c整流器母线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、188TA（整定值-14-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析4400A）→微机柜短路保护组件→逻辑控制单元（LCU）→主断路器4QF分断。2、过载保护（1)牵引工况电机的过载环火保护当电机环火和过载时，由直流传感器111SC～161SC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→主断器4QF分断；另一路封锁整流桥70V、80V。过载整值I=1520A。（2）动工况的过载保护电枢电路过载及环火时，由直流传感器111SC～161SC检测流→微机柜保护组件，然后分二路：一路至逻辑控制单元LCU→主断器4QF分断一路封锁整流桥70V、80V励磁电路过载时，由直流传感器测电流→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作另路封锁励磁整流桥.制动电流过载整定值I=1150A。励磁电流过载整定值I=1130A。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及操作过电压，主要保护形式有：避雷器5F——雷器接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准冲击波电压为105KV。阻容保护—在牵引绕组侧有RC网吸收器（，73R~84R)电为交流电容器（1700V、18uf），电阻由两只6。2Ω电阻并联而成，其电阻值为3压敏电阻—牵引绕组侧还并联有压敏电阻，用于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。阻容保护和压敏电阻可将过电压限制到牵引绕组峰值电压的以下.(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）流装置换向过电压保主整流装置的每一晶闸管和二极管元件上均并联阻容保护，可用于限制整流件换向过程中产生的过电压，以保护元件本身。4、接地保护-15-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析牵引工况时，由图2。4可知，接地保护按“转向架供电单元设置,不同的是Ⅰ接地保护除保护Ⅰ端转向架的电机电枢电路外，还保护电机的励磁电路。Ⅱ端的接地保护仅保护Ⅱ端转向架的电机电枢电路。主电路接地故障时，通过97KE、98KE的联锁触点使主断路器开。Ⅰ端（Ⅱ端）接地保护装置由开关95QS(96QS)、电阻191R（192R）、193R(194R）、195R（196R)，电容197C）及接地继电器97KE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)线圈的放电电阻，以防止断续放电产生的过电压；电容197C）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置故障位将接地保护隔离。通过195R（196R)地，维持故障运行，此时接地故障电流流入大地。2。2.7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、100A，1）；指示用交流电压表103PV,104PV（0~160V、1.5级)，该表为双针表，一根针显示网压，实际刻度～40V在到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台电流传感器，分测量1M～6M电的电枢电流和磁场电,6只电压传感器，分别测量～6M电机电枢的电压，然后将测量的信号送微机柜。3、网侧牵引电路测量使用型电力机车交流电度表105PJ额定电压100V,额定电流过载电流5A，膏药信号由高压电压互感器6TA(25KV/100V）次级线圈输出,联自动开关102QA（AC250V，0~10A）作回路短路保护电流信号由低压电流互感器9TA输出（、0。5级。该电表刻度已考虑互感器变比，将指示数乘以100实际点度数。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速传感器检测，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。-16-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析第三章辅助电路SS9电力机车除44号45号机车以外助电路均采用传统的劈相供电系统，号45号机车采用静止三相辅助逆变器供电系统。本论文重点介绍SS9电力机车的相机系统辅助电路原理。SS9电力机车劈相机供电统分为两大部分一是统的单─三相供电系统一是列车供电系统。3单─三相供电系统劈相机单─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额定压为229V，单相交流电源从b6—x6经库用转换开关235QS至导201，202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引入380V单相或三相交流电源将235QS投向用位，则辅助电路设可由库内电源供电.1、劈相机进行电阻分相起动。起动原理图见图3所示。SS9电力机车设置两台劈机，型号为JP402A,一台劈相机为电分相起动，第二台劈相机及所有辅机为三相起动劈相机分相起动时必须在第二电动相绕组与发电相绕组间接入起动电阻进行分相起动，起动电阻的接通与开断由接触器执行，起动过程由劈相机起动继电器283AK检测控制起动电阻回路的开断283AK的工作电（DC110V)从逻辑控制（LCU)导入当按下劈相机扳键开关后接触器213KM闭合起动电投入201KM闭合劈相机开始起动时劈相机起动继电器检测劈相机发电相电压由导线279280引入当283AK测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206引入）时,283AK动作其常开联锁闭合，导线560,537通则过逻辑控制单元（LCU控制213KM主触头打开,开断起动电阻（路劈相机起动完成。同,辑控制单元LCU）开断了导线路使283AK失去工作电源处于闭置状态。劈相机起动电阻备有两组，当第一组烧损可换另一组使用此时只需把转换开关296QS下位置即可,当第一台劈相机起动完成后，间隔秒，第二台劈相机2MG投入第一台劈相带动作三相异步起动若第一台劈相机故障则需把劈相机故障开关242QS置2PX,此时隔离了用2MG作电阻分相起动起动过程与1MG相同。--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析图3.1

劈相机起动原图2、三相负载电当劈相机起动完毕后，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3.2示。SS9型电力机车三相负载有压缩机电动机3MA两台牵引风电机5MA、8MA四台，制动风机电动机9MA、10MA四台，变压器风机电动机13MA(22kW一,压器油泵14MA（10kW）一，列车供电风机电动机15MA、16MA（750W）二台。各辅助电动机均通过其相应的交流接触器203KM-212KM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5MA-10MA电动机的D2、D3间接入移相电容247C—254C，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过导线、205经与导201、202连接从而给辅助电路提供单相电源若机车处在库内时235QS倒向“库用”位时可使用的库内电源有两种:⑴库内三相电源。一般在机务段内不起动劈相机，直接起辅机时使用。把库内三相电源接--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析到库用插座294SX的、208、209点上，通过235QS及导203与之间的连接母线直接为辅助电路提供三相电源。⑵库内单相电源仅在制造厂修库内电源容量大使用相电源送至库用插座294XS的207、208两点上（为插座上部两点位），经235QS给辅电路提供单相电，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点不带电;再是若电源线误接至接点208、209上时，避免劈相机走单相。图3

辅助电路三相载电路3.2列车供电系统SS9型电力机车为满足客车车辆空调、采暖、照明等电器的用电需要，设置DC600V车供电系统。该系统采用机车集中整流、客车分散逆变的供电方式.为确保列车正常供电，列车供电系统设置两套独立的整流装置，分别由供电绕组a7、a8-x8电，可同时工作，输出功率均为400kW分别向列车提供两路DC600电源。--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析第四章保护电路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四个方面。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的欠压护等。4短路保护4.1。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。4。1.2整流器侧短路保护整流器侧短路保护有下面几种：a）牵引绕组短路;b）整流元件击穿形成的内短路c）整流器母线间的短路。当产生上述短路时绕组引线上的电流互感器176TA整定4400A)→微机柜短路保护组件→逻辑控制单元（）→主断路器断4.2

过载保护4。2。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111SC～161SC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(→主断路器4QF分断；另一路封锁整流桥70V过载整定值I=1520A4.2。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～161SC检电流→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.--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析励磁电路过载时，由直流传感器113SC～163SC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。4过电压保护4。3。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—在牵绕组侧有RC网吸收器(71C~82C，73R~84R），电容为交流电容器(1700V、18uf)电阻由两只6。2Ω电阻并联而成,阻值为3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容保护和压敏电阻可将过电压限制到牵引绕组峰值电压的2倍以下。4。3.2

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％。4.3.3

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。4.4

接地保护牵引工况时，接地保护按“转向架供电单元"设置，所以除网侧电路外,电路中一点接地，接地继电器均能动作，无“死区”。制动工况时，可知接地保护装置也是分区设置，不同的是Ⅰ端接地保护除保护Ⅰ端转向架的电机电枢电路外，还保护6台电机的励磁电路。Ⅱ端的接地保护仅保护Ⅱ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开。--

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(完整word)SS9型电力机车电气线路分析第五章劈相机系统制电路所谓整备控制是指机车动车前的各项预备性操作如升电弓合断路器动劈相机、空气压缩机、通风机，以及完成机车向前或向后、牵引或制动的操作。5.1受电弓控制受电弓的升起是由压缩空气进入升弓气缸，推动气缸内的活塞而产生的.所以,要升起受电弓，必须具备足够的压缩空气。压缩空气的开通与关闭是受电磁阀控制，具体控制过程如下将换向手柄及司机钥匙从钥匙箱内拿出此时压室钥全存放在钥匙箱内无法取出。电源由自动开关602QA提供，导线530主台扳键开关的电联接点570QS1（570QS2），使导线531电一路经、50QP、297QP(、二端入库转换开关、车顶门行程开关)使门联锁钥匙箱保护阀287YV得动作，并开通通向受电弓电磁阀的气路,机车控制风缸来的风可经钥匙箱进入升弓气路为升弓做好准备另一路经两个支使受电弓电磁阀得电动作路之一经“端电弓"扳键开关402SA1一端高压隔离开关17QS端受电弓隔离开关使导线533电，端受电弓电磁阀1YV电动作，压缩空气直通升弓风缸，促使1端电弓升起；支路之二经“端受电弓”扳键开关402SA2、二端高压隔离开关18QS端受电弓隔离开关导线536得电，受弓电磁阀2YV得电动作,压缩空气直通升弓风缸,促使端受电弓升起.受电弓升弓气如图4所。图4.1受电弓升弓气受电弓的升起，要求有以下几个条件:（1）用开关20QP、50QP运行位（库用位时，此开联锁在断开位）；（2）好车顶门(车顶门打开时，行程开关联锁297QP断开位；好高压室、变压器室门(换向手柄及司机钥匙钥匙箱内拿，且柜门钥匙全存放在钥--

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析匙箱内无法取出，接通电源后，开通升弓气路。线路：升前弓:一端：导线499→602QA导线530→570QS1→402SA1导线→17QS→导线导线533→1YV升后弓端：导线499→602QA→导线530→570QS2→402SA2→导线535→18QS→导线→588QS导线→2YV5主断路器控制SS9型电力机车安装有2种主路器，即空气主断路器和真空主断路器,其控制方式的主要区别在于真空主断路器只有一个线圈控制真空主断路器的闭合与分断，线圈得电闭合,失电即断开；而空气主断路器有合闸线圈和分闸线圈，分别控制空气主断路器的闭合与分断。Ⅰ、真空主断路器控制⑴真空主断路器合闸受逻辑控制单制断合"扳开关（401SA2)后560经主断扳键开关401SA1(401SA2)使导线得电输出信号给逻辑控制单元；此时,逻辑控制单元综合以上信息，输出“主断合”信号541；若此时主断风缸压力大于450kPa则主断内部压力继电器动作其常开点闭合,则541通过主断隔离开关586QS1、586QS2、压力电器联锁点使主断路器的线圈得电动作，主断路器的动作机构在压缩空气推力的作用下合上主、辅触头，从而完成主断路器的合闸操作。要使真空主断路器能顺利闭合，必须具备如下几个条件：①全车所有司机控制器处于零位；②主断路器本身处于正常开断状态（非中间位）;③劈相机扳键处于断开位；④主断路器风缸压力大于450kPa。⑵当按下“主断路器分”扳键开关401SA1（401SA2使导线549电并输入分主断信号给逻辑控制单元逻辑控制单元使541电主断路器动作分闸是人为操作使主断路器分断，除此以外，还有许多种保护环节动作后，也会使主断路器分断.Ⅱ、空气主断路器控制⑴空气路器的合闸同样受逻辑控制单元（控制。当扳动“主断合"扳键开关401SA1(401SA2)后，401SA1(401SA2）使电输出信号给逻辑控制单元；此时，逻辑控制单元综合以上信息输出信号541，再通过主断隔离开关主断常闭点使主断路器-24-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析的合闸线圈4QFN电动作主断路器风缸压力大于450kPa，主断路器的动作机构在压缩空气推力的作用下，合上主、辅触头，从而完成主断路器的合闸操作.⑵当按下“主断分”扳键开关401SA1（401SA2）后，经4QF锁使主断路器分闸线圈4QFF得电，主断路器动作分.这是人为操作使空气主断路器分断,同样还有许多种保护环节动作后也会使空气主断路器分断5.3劈相机控制所有辅机均由逻辑控制单元（供信号进行控制。劈相机1的控制是完成他辅机控制的先决条件.下面将介绍劈相机常故障时的控制过程。当“辅助控制”自动开关闭合时,线499经605QA导线得电.按下“劈相机”扳键开关404SA1（404SA2)，导线560经404SA1（404SA2输入信号逻辑控制单元；此时如劈相机1隔离开关在正常位，则经242QS输入信号538至逻辑控制单元，逻辑控制单元综合上述信号后输出以下两路信号出信号567相机起动电阻接触器213KM得电，起动电阻投入输信号通劈相机1隔离开关（正常位劈相机1接触201KM得电动作，劈相机开始起动。按下“劈相机”扳键开关404SA1（404SA2)，逻辑控制单元输出信号281劈相机起动继电器283AK电动作，导线560经开点后输入信号537至逻控制单元，当逻辑控制单元检测到此信号后，断开输出信号281、567，起动电阻接触器213KM失电，劈相机甩起动电阻，进入正常工作状态。劈相机1正常起动后，经过3s延时，逻辑控制单元输出信号570,经过劈相机2隔离开关583QS,使劈相机接触器得电动作，劈相机起动当劈相机正常起动后,其它辅机可开始正常工作.若劈相机1故障，则将242QS打故障位，用劈相机代替劈相机1，此时，劈相机2通过分相电阻起动后代替劈相机功能，使其他辅机依正常工作。具体控制过程为将242QS打到“劈相机2”位；导线经242QS后输入号540至辑控制单元,当逻辑控制单元接收到此信号时开始用劈相机电阻分相起动,其起动过程与劈相机1相同，这时，其余辅机由劈相机带动。劈相机起动电阻备有两组，当劈相机起动电阻263R烧损时，将起动电阻转换刀开关296QS打向下位置即可使用起动。-25-

(完整word)SS9型电力机车电气线路分析5压缩机控制按下“压缩机"扳键开关408SA1(408SA2)时,导线408SA1（408SA2)、压力调节器（风压低于750kPa时闭合，风压高压900kPa断开使导线553得电至逻辑控制单元逻辑控制单元则输出信号598经过压缩机1隔离开关579QS使压缩机1接触器203KM电动作压缩机1始工作。若不想经风压调节器调节，则可按下“强泵”扳键开关，导线560经过“强泵”扳键开关408SA1（408SA2)输信号553至逻辑控制单元从而压缩机一直处于工作状态这时，操作人员必须注意监听安阀在1000kPa整定动作的排气声，以便及时停止强泵工作。若压缩机故障，只要把压缩机1离开关579QS打到故障位,按下“辅压缩机"扳键开关411SA1（411SA2),此时“压缩机”扳键开关408SA1(408SA2）也必须在闭合位。逻辑控制单元输出信号经压缩机2隔离开关580QS使压缩机2接器得电动作，压缩机2入工作机车升弓前若总风缸或控制风缸中已无压缩空气储存，则需利用升弓压缩机（辅助压缩机）向控制风缸充气，供机车受电弓和主断路器合闸使用，其电源由自动开关610QA供，导线经610QA、辅压缩机按钮596SB使导线电，辅助压缩机接触器442KM电动作，向升弓缩机447