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文檔簡介

1、HXD2型電力機車電傳動系統培訓教材1交流電傳動系統簡介1.1系統概述HXD2型電力機車交流電傳動系統主要是由網側電路、主變壓器、牽引變流器、牽引電機及網絡控制系統等部分組成。交流電傳動系統主要器件及其所在位置如圖1-1所示。圖1-1 電傳動系統主要器件及其位置機車主電路均采用軸控方式,交-直-交變流技術對牽引電機進行牽引和制動特性控制。每臺機車由兩節車組成,設有四臺變流柜,每臺變流柜裝有獨立的兩臺變流器,每臺變流器由IGBT模塊組成的四象限變流器和逆變器組成,對該軸進行控制。每節車的軸二、軸三變流器中間回路給輔助變流器提供電源。整個系統采用絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)的

2、形式實現對外通訊。圖1-2 牽引系統電氣原理圖1.2系統主要技術參數機車功率發揮基本要求:機車功率與網壓關系如圖1-3所示。圖1-3 八軸機車技術規范輪周功率發揮曲線圖機車牽引力、制動力參數機車起動牽引力(05km/h速度范圍內半磨耗的輪周平均牽引力)760kN機車持續制牽引力532kN最大再生制動力(車鉤處) 461kN最大再生制動力開始線性下降的速度15km/h再生制動力線性下降至0的速度5km/h恒功率速度范圍:牽引65120km/h再生制動75120km/h圖1-4 機車牽引制動特性曲線輪軸參數軌距 1435mm軸式 2(B0-B0)機車整備重量 2x100 t軸荷重 25t機車輪周牽

3、引功率(持續制) 9600kW機車輪周再生制動功率(持續制) 9600kW額定牽引貨物質量 1萬噸車輪直徑 1200(半磨耗)傳動比 120/22牽引系統介紹2.1網側電路網側電路如圖1-5所示,由1 臺受電弓AP,1 臺高壓隔離開關QS-HV,1 個高壓電壓互感器TF1-PP,1臺主斷路器QF(M),1 臺高壓接地開關QS-GHV,1 臺避雷器F1,1 個高壓電流互感器TFI-QL(M),主變壓器原邊繞組AX,1 個接地側電流互感器TFI-CE 和4 個回流裝置,以及1 臺高壓連接器QF-HV 組成。接觸網電流通過受電弓AP 進入機車,經主斷路器QF(M),通過高壓電流互感器TFI-QL(M

4、)進入車內,經25kV 高壓電纜與主變壓器原邊A 端子相連,經過主變壓器原邊,從X 端子流出,通過低壓電流互感器TFI-CE 和4 個并聯的回流裝置EB1、EB4、EB5、EB8,從輪對回流至鋼軌。接觸網電壓通過受電弓AP 進入機車,通過高壓電壓互感器TF1-PP 將網壓提供給牽引變流柜、司機操縱臺上的網壓表和機車電度表。接觸網電壓通過受電弓AP 進入機車,經過高壓隔離開關QS-HV 和高壓連接器QF-HV 送至另一節機車,若其中一節機車高壓電路出現故障,可通過斷開故障節機車上的高壓隔離開關QS-HV 來實現隔離。圖1-5 網測電路2.1.1受電弓八軸機車采用DSA200型受電弓,該弓采用氣囊

5、驅動方式,弓內裝有自動降弓裝置,當弓網故障時,可自動降弓保護。受電弓是機車從接觸網獲得電能的重要電氣部件。受電弓升弓時,壓縮空氣通過車內各閥進入受電弓升弓裝置的氣囊,升起受電弓,使受電弓滑板與接觸網接觸,將電流從接觸網上引入機車,供車內的電氣設備使用。降弓時,排出升弓裝置氣囊內的壓縮空氣,使受電弓落下。受電弓主要由底架、鉸接機構、弓頭、升弓裝置及空氣管路等組成。氣動升弓裝置(3)安裝在底架上,通過鋼絲繩作用于下臂(4)。上臂(6)和弓頭(8)由較輕的鋁合金材料結構設計而成,受電弓結構如圖1-6。1底架;2阻尼器;3升弓裝置;4下臂;5下導桿;6上臂;7上導桿;8弓頭;9滑板圖1-6 DSA20

6、0 受電弓結構主要技術參數額定電壓:25kV額定電流:1000A驅動設備:氣囊裝置靜態接觸壓力: 5585N動態接觸壓力: 40200N(滿足IEC62486)壓縮空氣壓力: 0.41.0MPa 接觸壓力最大升弓高度(包括絕緣子400m): 3081mm工作高度(包括絕緣子400m):969mm2881mm受電弓降弓位滑板距離軌面:4823.5mm受電弓最低工作高度(距離軌面):5123.5 mm受電弓最大工作高度(距離軌面): 7035.5 mm弓頭長度: 1950±10mm滑板有效長度:1250mm滑板類型:碳滑板弓頭垂向移動量:60mm升弓時間: 5.4s降弓時間: 4s維護與

7、保養1、目測整個受電弓。如有損壞的絕緣子、破損的軟連接線、損壞的滑動軸承或變形的框架部件都應進行更換。若磨損超過其規定極限,滑板也應當更換。2、滾動軸承的潤滑是為了提高其使用壽命。最初安裝時,兩年一次的維修期或常規維修時油杯應注意密封以防塵土和水。滑動軸承可自潤滑,保養方便。3、閥板上的過濾器應12周清理一次。2.1.2高壓隔離開關每節八軸機車車頂裝一臺DJHG1型高壓隔離開關(QS-HV),主要作用是當受電弓和車頂絕緣子發生故障時,將其隔離,避免因受電弓及車頂母線帶電造成其它事故。高壓隔離開關主要由隔離刀桿、支持絕緣子和轉動絕緣子、底座安裝板、傳動機構、鎖固機構、觸動開關、手柄等組成。高壓隔

8、離開關外形見圖1-7所示,結構示意如圖1-8所示。當受電弓故障時,并在降弓后,可在車內打開鎖固機構,轉動手柄,轉動絕緣子隨之轉動,打開隔離閘刀。圖1-7 DJHG1-400/25 型高壓隔離開關外形1-高壓隔離開關;2-驅動手柄;3-主動軸;4-傳動箱體;5-復位彈簧;6-控制鎖;7-定位齒輪;8-主動軸安裝架;9-安裝座10-絕緣子;11-連接座;12-車頂銅排軟線;13-開關動桿;14-油封15-從動軸;16-軸承;17-凸輪;18-觸動開關;19-導線;20-四芯插座;21-止轉齒輪;22-螺釘;23-安裝盤;24-軸承座;25-限位擋塊;26-絕緣子安裝板;27-手柄;28-定位銷;2

9、9-擋塊;30-定位槽;31-彈性觸片;32-法蘭圖1-8 DJHG1 型高壓隔離開關的結構示意圖主要技術參數額定工作電壓:25kV最高工作電壓:30kV額定電流: 400A額定頻率: 50Hz開關動桿閘刀接觸電阻: 200開關動桿開啟最大角度: 60°開關動桿閘刀閉合壓力: 20N閘刀與靜觸片接觸線長: 35mm工頻耐壓: 75kV/1min沖擊耐受電壓(1.2/50us):170kV短時耐受電流: 11000A輔助觸點額定電壓: 110V輔助觸點額定電流: 3A輔助接點: 一對常開/一對常閉維護與保養1、各緊固件齊全、完好、緊固。2、開關刀桿閉合良好,閉合壓力20N。3、絕緣子表

10、面光潔,安裝牢固,不允許有裂紋現象,并應保持其清潔干凈。4、檢查各連接板狀態良好,不允許有松動現象。5、檢查鎖閉機構完好、鎖緊牢固,不允許有松動現象。6、檢查輔助接點,如接點燒損嚴重應更換。有輕微灼傷應修理,轉動傳動軸,檢查輔助接點的接觸狀況。7、檢查開關刀桿的閉合力,滿足技術條件的要求。刀桿開啟角度為60。2.1.3高壓電壓互感器高壓電壓互感器安裝在機車頂蓋上,外絕緣由硅橡膠整體硫化一次成型,全封閉式結構,運行無噪音。一、二次出線螺紋孔使用黃銅材質鍍銀;一、二次接線螺桿材質為不銹鋼,一次A端為M14,一次N端、二次首尾端(a、n)為M8螺桿。安裝底板要有優良的防銹層及防水性能。線圈和鐵心套裝

11、后經干燥處理,套入主體絕緣柱內。線圈在主體絕緣柱內豎式放置。高壓一次側A端M14嵌件(深25mm)在主體絕緣柱上部引出,低壓二次線圈出頭由互感器下部套管引出。高壓一次側N端出頭由互感器下部套管引出連接片與安裝法蘭可靠連接。避免由于懸浮電位造成放電現象。外部護套和傘裙采用耐高溫硅橡膠材料,具有良好的憎水性,大大地提高了污閃電壓,能有效地防止污閃故障的發生;具有抗老化和耐漏電起痕性能,可以連續承受污閃電壓;且傘裙表面爬電距離較大,具有耐機械沖擊能力強、重量輕、便于安裝、不易損壞、維護周期長的特點。1.在機車上的安裝位置高壓電壓互感器位于機車中央頂蓋,見圖1-9。圖1-9 電壓互感器安裝位置高壓電壓

12、互感器結構高壓互感器采用戶外環氧樹脂與硅橡膠復合絕緣支柱式結構,主要由線圈、鐵心、套管鋁法蘭安裝盤等組成。外形結構如圖1-10所示。高壓接線端子螺栓;2環氧樹脂硅膠復合絕緣;3安裝底板;4接線端子;5安裝螺栓;6銘牌;7接地片;8高壓接地端子圖1-10 高壓電壓互感器結構主要技術參數變壓比 25000V/100V絕緣水平 31kV/75kV/175kV額定功率及精度等級 0-20VA時為0.5級,同時滿足20-40VA時為1級額定電壓因數 1.5Un,30s表面爬電距離 1100mm絕緣等級 E級維護與保養本產品在正常運行時不需維護和檢修,在機車檢修期間,需做如下維護檢修:1、檢查表面有否損傷

13、,如表面完好,可用潔凈水或普通洗潔凈清潔表面并擦拭干凈,達到表面清潔、無積塵或污垢。切不可用尖銳物體刮刺硅橡膠表面,也不得用強酸強堿等腐蝕劑擦拭。2、檢查緊固一次、二次引線連接件是否有松動及表面氧化接觸不良現象,必要時清除氧化層,涂抹導電膏,達到接線端子無氧化層連接可靠;3、安裝板是否有松動現象,必要時用專用工具重新緊固,達到產品按裝牢固,產品運行時無松動;4、為保證絕緣及連接更加可靠,一次導線連接完畢后,需加熱縮套等絕緣材料包封住一次導線裸露部分。5、如需要時可做如下試驗:絕緣電阻檢測:一次繞組對二次繞組及地1000M;二次繞組間及對地500M工頻耐壓試驗:一次繞組對二次繞組及地5kV1分鐘

14、;二次繞組間及對地3kV 1分鐘。感應耐壓試驗:采用150Hz頻率,從二次施加電壓,一次繞組感應到75kV,40秒。2.1.4真空主斷路器、接地開關和避雷器八軸機車安裝的是真空主斷路器(22CB)、接地開關(35KSDL)和避雷器組件,每節機車裝一臺,該組件外形見圖1-11。圖1-11 真空主斷路器、接地開關和避雷器組件真空主斷路器機車采用22CB 型真空斷路器。22CB型真空斷路器是電力機車的一個重要電氣部件,安裝在機車頂蓋上,它是整車與接觸網之間電氣連通、分斷的總開關,是機車上最重要的保護設備,當機車發生各種嚴重故障時能迅速、可靠、安全地切斷機車總電源,從而保護機車設備。該斷路器與35KS

15、DL型號的接地開關及相應的避雷器、電抗器直接裝配。22CB型真空斷路器是以真空作為絕緣介質和滅弧介質,利用真空狀態下的高絕緣強度和電弧擴散能力形成的去游離作用進行滅弧,其結構特點為:單斷口直立式,直動式氣缸傳動,電空控制,是一種新型的電力機車主斷路器,適用于干線交流25kV各類型電力機車。與空氣斷路器相比,具有結構簡單、工作可靠、動作速度快、絕緣強度高、維修方便等優點。采用真空斷路器可以徹底避免以往空氣斷路器滅弧室瓷瓶爆炸,非電性電阻瓷瓶爆炸,隔離開關軸折斷、主閥卡位、漏風、控制線圈燒損等慣性故障,減少機車事故,保證鐵路運輸安全。同時可延長主斷路器的檢修周期,減少維修工作量,降低檢修成本。&#

16、216; 22CB型真空斷路器結構22CB型真空斷路器結構見圖1-12。1傳動桿;2下絕緣子;3下部端子;4上絕緣子;5真空開關管;6上端子;7彈簧;8壓緊環;9柔性分流器;10彈簧;11活塞;12空氣連接器;13電氣連接器圖1-12 22CB 型真空斷路器結構Ø 22CB型真空斷路器主要技術參數額定電壓(交流)25kV額定頻率50Hz耐受電壓(工頻)75kV額定電流1000A短路承受能力(峰值)50kA短路瞬時承受能力(1 秒內)20kARMS有效值最大閉合能力(25kV/50Hz) 40kA峰值最大開斷能力(25kV/50Hz) 16kA峰值最小斷路電流 5Arms標稱斷路電流當

17、電流I<600A時,100000周次當電流I<1000A時20000周次開斷容量 400MVA開斷時間 2060ms閉合時間 100ms控制電壓(直流) 110V控制氣壓 4501000kPaØ CB型真空斷路器工作原理22CB型真空斷路器工作原理見圖1-13。壓縮空氣經空氣過濾器過濾后到調壓閥,調壓閥將壓力調整為483kPa后送入儲氣缸。閉合主斷路器時,電磁閥線圈得電,打開電磁閥,儲氣缸中的壓縮空氣一路經電磁閥進入中繼閥的控制腔,打開中繼閥,另一路通過中繼閥送入風缸,驅動活塞、絕緣推動桿和主斷路器的動觸頭上移,使真空斷路器閉合。斷開主斷路器時,電磁閥線圈失電,電磁閥和中

18、繼閥均在彈簧的作用下復位,將風缸內的壓縮空氣釋放掉,絕緣推動桿和主斷路器的動觸點在機械裝置彈力作用下,向下移動,在小于40ms的時間內將真空斷路器的主觸頭斷開。壓力開關與電磁閥在電氣上串聯,當壓縮空氣壓力降到345kPa358kPa時,壓力開關打開,電磁閥線圈失電,主斷路器自動斷開。要想重新閉合主斷路器,壓縮空氣壓力必須超過370kPa395kPa。圖1-13 22CB 型真空斷路器工作原理圖具體合閘過程如下:1)將主斷路器扳鍵開關置“合”位,電磁閥線圈得電,閉合電磁閥,儲氣缸中的壓縮空氣一路經電磁閥進入中繼閥的控制腔,打開中繼閥,另一路通 過中繼閥送入風缸;2)驅動活塞、絕緣推動桿和主斷路器

19、的動觸頭上移,壓縮主彈簧,閉合主觸頭;3)主觸頭接觸下面的恢復彈簧被壓縮。具體分閘過程如下:1)將主斷路器扳鍵開關置“分”位,電磁閥線圈失電;2)電磁閥和中繼閥均在彈簧的作用下復位,將風缸內的壓縮空氣釋放掉;3)絕緣推動桿和主斷路器的動觸點在機械裝置彈力作用下,向下移動,打開主觸頭。高壓接地開關八軸機車采用的是與22CB型真空主斷路器配套的35KS型接地開關,用于在兩節車的受電弓均降弓、主斷路器均斷開的狀態下,將車頂高壓設備和主變壓器原邊接地。35KS 型接地開關由上、下兩部分組,結構見圖1-14。上部部分(裝在機車頂蓋上)包括:帶有鉸接連接的“鑄件體”組件的鑄座(1),接地刀臂(5),固定在

20、接地刀臂(5)端部的觸頭(6)。接地刀臂(5)和頂蓋間的接地編織線(2)用螺栓固定,以便獲得安全的接地回路。安全刀夾(4)用于在開關打開位(非接地位)夾緊接地刀臂(5)。下部部分(裝在車頂蓋下)包括:一個操作鑰匙(7),一個由操作鑰匙通過兩個齒輪啟動的空氣隔離塞門(8),一個帶有凸輪鎖緊的鎖閉鑰匙(3),一個氣動鎖銷(10),一個操作手柄(9)。高壓電路接地是手動的。當觸頭處在“正常” 位置時,操作鑰匙(7) 可啟動。在接地位置時,該鑰匙是鎖住的。1鑄座;2接地編織線;3鎖閉鑰匙;4安全刀夾; 5觸頭;6接地刀臂;7操作鑰匙;8空氣隔離塞門;9操作手柄;10氣動鎖銷圖1-14 35KS 型接地

21、開關結構Ø 主要技術參數型號 35KS標稱電壓 25kV額定電壓 30kV峰值耐受電流 30kA(120ms)短時耐受電流 12kA額定工作氣壓 700kPa使用溫度 -40+70機械壽命 20000次重量 15kg尺寸參數(參見圖1-15)。圖1-15 35KS 型接地開關外形及安裝尺寸Ø 接地開關的操作35KS 型接地開關的操作步驟:最初位置:接地開關處于正常位置,(觸片打開位置)。見圖1-16所示。圖1-16 接地開關操作1按順時針方向轉動操作鑰匙,隔離受電弓進風管路,受電弓風管路排風。并將操作手柄解鎖(退回鎖緊凸輪)。見圖1-17所示。圖1-17 接地開關操作2轉動

22、操作手柄,它將接地臂從正常位置搖至接地位置,鎖定鑰匙在該位置上是未鎖狀態。見圖1-18所示。圖1-18 接地開關操作3鎖定鑰匙轉動90°,鎖定操作手柄,退出鎖定鑰匙,該鑰匙一旦拔出,接地開關即被鎖死。見圖1-19。圖1-19 接地開關操作4檢查和維護1)用軟制品或布蘸酒精清理絕緣子表面的灰塵和污物。檢查絕緣子表面狀態,如有裂紋或瓷釉損壞,應更換。2)檢查接地開關的刀夾和閘刀,應可靠接觸,如有損壞,應更換。3)經常目測檢查所有緊固件,應緊固到位。如有松動,應用扭力扳手按有關技術文件規定的擰緊力矩擰緊。每3個月,要用力矩扳手檢查一次緊固件的緊固情況,所有緊固件的擰緊力矩應符合有關技術文件

23、規定。4)檢查接地線,狀態應良好,如有損壞,應更換。5)檢查氣路,各氣路應暢通,氣動元件作用良好。為保證氣路元件的正常工作,應經常排除儲風缸等容易積水部件的積水。排放積水應在有壓力的情況下進行,排水完畢應及時關閉排水閥。注意:在冬季之前必須排放氣路,以免積水凍結造成氣動元件誤動作。6)檢查空氣管路密封性,應密封良好,無漏泄。如密封件、軟管失效或損壞應及時更換。避雷器機車采用無間隙氧化鋅避雷器,用于保護機車電氣設備免受運行中的大氣過電壓及操作過電壓的損害,減少系統跳閘率及事故率。避雷器傾斜安裝在22CB型真空主斷路器的安裝底板上。避雷器由上下端蓋、避雷器主體及兩端連接螺栓構成,避雷器內裝有非線性

24、電阻片,其具有優異的伏安特性,實現對過電壓的限制。避雷器的主體采用硅橡膠外套密封,其耐污性能和防爆性能優良,且體積小、重量輕。避雷器的外形見圖1-20。圖1-20 避雷器外形Ø 避雷器主要技術參數:標稱電壓 25kV額定頻率 50Hz持續運行電壓 (Uc ) 33kV額定電壓 ( Ur ) 42kV標稱放電電流 10kA雷電沖擊10kA 電流下最大殘壓 129kV (峰值)操作沖擊500A 電流下最大殘壓 94.2kV (峰值)工頻耐受電壓 75kV/1min沖擊耐受電壓 1.2 /50s 170kV (峰值)絕緣外套表面爬電距離 910m兩端M16 螺紋連接擰緊力矩 55±

25、;5Nm環境溫度 -40+70重量 5.2kg2.1.5高壓電流互感器電流互感器為電力機車電網專用的母線式電流互感器,適用于戶內交流50Hz 或60Hz,額定電壓為25kV的電力機車電網中作繼電保護使用。本型電流互感器為全封閉母線式結構,產品主要絕緣材料:產品內部采用專用戶外CW229環氧樹脂真空澆注而成全封閉結構,體積小、具有防潮、防水等功能,可長期免維護。高壓電流互感器構造外形參照圖1-21,它安裝于機車頂蓋內部,套于25KV 電纜總成上,安裝位置見圖1-22。圖1-21 高壓電流互感器外形圖圖1-22 高壓電流互感器安裝位置主要技術參數額定電壓 25kV額定一次電流 2550A額定二次電

26、流 2.55A額定二次輸出 10VA準確級次 10P10絕緣等級 E 級額定絕緣水平 0.5/3kV額定頻率 50Hz負荷功率因數 COS=0.8(滯后)溫升限值 75K維護與保養本產品在正常運行時不需維護和檢修,在機車檢修期間,需做如下維護和檢修:1.外觀檢查表面是否有損傷,若表面完好,可用潔凈水或普通洗潔凈清潔表面并擦拭干凈,達到表面清潔、無積塵或污垢。2.檢查緊固一次、二次引線連接件是否有松動及表面氧化造成的接觸不良現象,必要時清除氧化層,涂抹導電膏,達到接線端子無氧化層,保證連接可靠。2.1.6高壓連接器八軸機車采用DJLG1-400/25型高壓連接器的外形如圖1-23所示,其主要作用

27、是在兩節電力機車連掛時,自動連接兩節機車車頂的高壓側電路。安裝在兩節機車尾部車頂,依靠機車連掛車鉤的力量與車鉤同時對接;分離時亦隨機車車鉤脫開而自動分離。圖1-23 DJLG1-400/25 型高壓連接器外形圖高壓連接器結構DJLGl 型高壓連接器的結構如圖1-24所示。 1支持絕緣子;2導電板;3軟連接線;4半環;5羊角;6喇叭型頭部;7導電桿;8波紋管;9檔板;10十字軸支承;11止動器;12球面止檔;13缸體;14伸張彈簧圖1-24 DJLG1 型高壓連接器的結構示意圖Ø 主要部件簡介羊角在水平及垂直方向具有較寬的導向范圍,在兩臺連接器對接時,即使在水平位置或垂向位置存在誤差,

28、也可以保證良好的自動導向對接性能,此特性保證機車在最小曲率半徑125mm及前后兩節機車輪箍磨耗(單邊)差不大于30mm 時,連接器能可靠的進行摘掛。伸張彈簧和導電桿安裝在橡膠波紋管內,當連接器頭部不受壓縮力時,使連接器達到最大伸張狀態,為對接做準備。對接時,兩臺連接器相互壓縮,當壓縮到一定量時,導電半環與叉形件連接機構動作相互扣緊,連接完成。在兩臺連接器對接時,使頭部的電氣連接機構處于扣緊狀態、導電半環與叉形件的接觸壓力保持不變,因而具有良好的導電性能。十字軸支承裝置包括板簧、轉簧、扭力彈簧、軸承、缸體、左右十字頭支承座、調整螺釘等。連接器頭部的上下擺動控制由板簧和左右十字頭支承座中的蝸卷簧來

29、平而左右擺動則由缸體中扭力彈簧來控制,通過調整螺釘可分別調整上下和左右對中。十字軸支承裝置是高壓連接器的關鍵部件,其加工精度較高,組裝要求也很嚴格。伸張彈簧、導電半環、叉形件和連接導線都安裝在蓋板上,導電觸頭是線接觸方式,接觸電阻小,工作狀態穩定可靠。要求導電半環、叉形件安裝位置準確,導電半環安裝緊固,叉形件動作靈活,不允許有卡滯現象。鎖止器由鋁支架、彈性橡膠件、支桿和壓裝有“O”型圈的端圈組成。其作用是當單臺連接器處于自由釋放狀態時使伸張彈簧保持一定的初始壓力;同時,其下部的止動桿與球面止擋形成一對自復位機構,當連接器頭部作上下左右擺動時,它能使之回到中心位置并保持在初始狀態。Ø

30、電氣連接高壓連接器的電氣連接機構如下:支持絕緣子將連接器的主體固定在車頂并與車頂實施電氣隔離。當兩個連接器的相互靠近時,由羊角的導向作用使各自的叉形件準確的插入對方的導電半環中。同時叉形件上的拉力彈簧緊緊的把半環扣住。由于兩臺連接器的相對位移由張力彈簧、復位彈簧來吸收調整,叉形件與半環的接觸壓力因而能保持不變,因此能夠保證較好的電氣性能。高壓連接器接合狀態下的電流路徑是:從一節車的高壓回路到導電板,經軟編織導線到導電桿,然后通過連接器頭部內的軟編織導線、半環、導電桿母線等到另一節的機車的車頂母線。此外,在兩臺輪轂磨耗情況不同的機車對接時,可預先調整連接器的安裝高度,使前后兩臺機車基本上處于同一

31、高度上,連接器上十字軸支撐裝置的缸體上的刻度便是做高度調整用的。Ø 結構特點高壓連接器自身不帶操作機構,連接與分離都隨機車的車鉤連掛同時完成。連接器不帶滅弧裝置,因而必須在無電狀態下進行分合操作。在連接狀態下,觸頭的接觸壓力只與觸頭壓力彈簧有關,不受機車運行狀態的影響,故觸頭的接觸壓力基本上恒定不變,避免了觸頭的磨損和電蝕。導電觸頭為叉形結構,是線接觸方式,工作狀態穩定可靠,接觸電阻小,散熱性能好。A節與B節機車的連接器構造完全一致,具有良好的互換性。主要參數型號DJLG1-400/25額定電壓25kV額定電流400A接觸電阻阻值(連接狀態) 650導電桿中心線至車頂高 586mm導

32、電桿上下擺動角 8°30導電桿左右擺動角 34°導電桿最大回程 240mm導電桿最小回程(=34°)210mm動作說明高壓連接器的電氣連接機構如下:支持瓷瓶將連接器固定在車頂并與車頂電氣隔離,當兩個連接器慢慢靠近時,由羊角的導向作用使各自的導電半環準確插入對方的叉形件中,同時叉形件上的拉力彈簧緊緊地把半環扣住,完成兩節機車的對接。由于兩臺連接器的相對位移由張力彈簧和復位彈簧來吸收調整,叉形件與半環的接觸壓力能保持不變,保證電氣性能。維護保養1、各緊固件齊全、完好、緊固。2、絕緣子表面光潔,安裝牢固,不允許有裂紋現象,并應保持其清潔干凈。3、檢查絕緣子,如表面缺損面

33、積大于3cm2時需經75kV耐壓試驗,缺損面積大于30cm2時予以更換。4、檢查各連接導線狀態良好,壓接可靠,不允許有松動現象。5、將兩臺連接器對接,檢查叉形件是否準確插入對方的導電半環中。6、轉動和滑動配合面、頂桿、伸張彈簧組裝前涂潤滑脂。7、檢查高壓連接器應能在左右34°,上下8°30的范圍內擺動,并能自行復位。同時檢查鎖止器是否可靠工作。8、測試兩臺高壓連接器對接后高度差不大于30mm;最大退程為240mm。對接后導電桿兩端之間電阻值不大于650。(采用直流電壓-電流法,測量時通以直流100A)9、經常檢查橡膠波紋管,如有破損則要及時更換,以免雨水、粉塵進入頭部和十字

34、接頭的安裝結構內,造成零件的銹蝕和損壞,影響動作性能。2.1.7回流裝置回流裝置保證網側向鋼軌的回流作用,同時保護機車輪對軸承不受電蝕,保證機車可靠接地。回流裝置作用是使回路電流避開軸承直接流入旋轉的輪軸傳到鋼軌,同時將電機殼、車體、構架的感應電流也避開軸承直接流入旋轉的輪軸傳到鋼軌,是一種保護軸承不被電蝕的保護裝置。回流裝置外形圖見圖1-25。 圖1-25 回流裝置外形圖2.1.8 25kV高壓電纜總成25kV 高壓電纜總成主要由高壓穿墻套管、高壓電纜和T 形連接器組成。25kV 高壓電纜總成結構如圖1-26 所示,其中高壓穿墻套管的外形見圖1-27。導電銅桿叉入高壓穿墻套管的絕緣子中,其連

35、接方式為滑入式連接。高壓套管的絕緣子為硅橡膠絕緣子,其結構、外形設計合理,絕緣強度高,抗污閃能力強。導電銅桿與高壓電纜采用特殊的連接方式,其工藝先進也很復雜。與車頂蓋連接安裝部分,其密封性能好,100bar高壓沖洗沒有滴漏現象。T形接頭與電纜的連接工藝要求也很復雜,其連接要求也很高。1-T 形連接器 2-穿墻套管 3-高壓電流互感器 4-線套5-支撐座 8-密封墊 10-螺栓 16-隔板 17-密封圓形墊片圖1-26 25kV 高壓電纜總成結構圖圖1-27 高壓穿墻套管外形圖主要技術參數標稱電壓 25kV波動范圍 17.5kV31Kv額定頻率 50Hz額定電流 400A沖擊耐受電壓 170kV

36、交流過電壓 64kV局部放電值 37.5kV,5pc維護與保養1、目測檢查緊固件有無松動,如有及時擰緊。2、清潔高壓套管終端和T 型連接器的表面,清潔時,可用干凈的純棉布或紙巾,必要時可用蘸取丙酮或無水酒精進行清潔,嚴禁用表面粗糙或尖利的物品進行清潔,以免劃傷其表面。3、檢查T型連接器塞子是否牢固,如有松動應及時擰緊。4、檢查接地線接地是否牢固,如有松動應及時擰緊。5、檢查高壓線接入處螺母是否有松動,若有應及時擰緊。2.1.9車頂絕緣子電力機車車頂絕緣子是用來支持受電弓及母線并使其絕緣的部件機車車頂上的受電弓支持絕緣子和母線支持絕緣子全部采用復合絕緣子,見圖1-28和圖1-29。每節機車安裝受

37、電弓支持絕緣子3個,母線支持絕緣子10個。圖1-28 受電弓支持絕緣子 圖1-29 母線支持絕緣子電力機車車頂復合絕緣子主體由環氧玻璃纖維芯棒與硅橡膠傘裙復合組成,上、下安裝座為金屬件。由于采用環氧玻璃纖維芯棒與硅橡膠復合材料,因而具有尺寸小、重量輕、機械強度高等優點,傘棱薄,傘伸出長,具有較長的爬電距離,抗污閃和濕閃的能力強,可用于嚴重污穢地區。主要技術參數標稱電壓 AC25kV最高工作電壓 AC31kV爬電距離 1000mm標準雷電全波沖擊耐受電壓 170kV(1.2/50s)工頻1min 濕耐受電壓 75kV維護與保養1、每年定期清掃24 次,采用中性洗潔凈兌水擦拭干凈。2、檢驗上、下金

38、屬安裝座是否有松動,滑脫;絕緣傘套是否有變形,撕裂,老化,憎水性失效。3、復合絕緣子不需要維修,如果損壞,應進行更換。2.2主變壓器2.2.1主變壓器簡介HXD2型電力機車裝配的牽引變壓器采用的是ABB 的核心技術,整體為組合式變壓器。其工作條件為-40°C 和+ 40°C 之間。變壓器內裝1 臺主變壓器(MT),4 臺二次諧波濾波電抗器(2F)和2臺輔助電抗器(CVS):主變壓器(MT): 降壓設備,用來把接觸網上的25kV高壓電變換為供給牽引電動機及其他電器的適用電壓。 4個(2F)2個(CVS)電抗器:2F電抗器(二次濾波電抗器)起到過濾中間電路二次諧波的作用;CVS

39、電抗器(輔助電抗器)為輔助回路直流濾波。輔助設備:包含2個散熱器、2個油泵、2個油流繼電器、1個高壓端子和21個低壓端子、2個PT100、1個吸濕器和壓力釋放閥等附件。主變壓器和電抗器共同組成了變壓器的“器身”,器身被安裝在特制的鋼制油箱內,油箱內裝滿起絕緣和散熱作用的變壓器油。通過電動泵促使變壓器油進行循環流動,并通過帶有外部通風的散熱器進行冷卻。油箱、散熱器和油泵組成了一個緊密的組裝體,被安裝在機車的地板下面。變壓器是由焊有儲油柜的焊接箱蓋密封的。在儲油柜上安有吸濕器和油位計(油位計由兩部分組成)。圖1-30 主變壓器外型圖2.2.2主要參數及組成主變壓器電氣原理拓撲圖如下:圖1-31 主

40、變壓器電氣原理拓撲圖表1-1 主變壓器電氣參數表空載電流 0.7A空載損耗 3.2kW+15%負載損耗 225 kW總損耗 252kW+10%(主變+2F+CVS)冷卻方式 強迫導向油循環風冷卻ODAF主變壓器為單相變壓器,具有固定的變壓比,原邊繞組分裂為四個繞組與4 個二次繞組分別對應,主變壓器的器身包括:一個由高導磁材料組成的矩形磁芯2個繞線柱的層式線圈繞組隔離件,端圈,絕緣件50-主變壓器芯;51-二次濾波電抗器2f(4x);52-輔助電抗器CVS(2x)圖1-32 主變壓器的內部結構圖2.3牽引變流器牽引變流柜YGZN2Q239用于HXD2型交流傳動八軸9600kW貨運電力機車上,每臺

41、機車具有四個結構和原理相同的牽引變流柜,單節車兩臺變流柜,如圖1-33所示。每個牽引變流柜是由兩套相同的牽引變流器及一套冷卻系統等組成,牽引變流器是電力機車牽引電傳動系統的核心構成,每套變流器驅動1臺牽引電機工作。圖1-33 牽引變流柜裝車位置在正常的牽引/制動工況下,主變流器內的牽引控制單元接收司機控制指令,控制各變流器單元實現電源從工頻、高壓不可控單相交流電源到三相可控變壓、變頻的交流電源的轉化,拖動異步牽引電動機,實現對牽引電機的一對一控制。牽引時能量從電網流向電機,電能轉換為機械能;制動時過程相反,機械能轉化為電能回饋電網。主變流器內部設置有向機車輔助逆變器提供直流電源、向加熱裝置提供

42、交流電源的接口,使機車電傳動可以根據需求進行合理配置。冗余設計措施綜合應用使得機車在主傳動部件發生嚴重故障時能保留7/8的牽引/制動力,發生重大故障時能保持一半牽引/制動力。機車采用網絡技術實現對主變流器的保護。2.3.1電氣原理圖1-34為HXD2型電力機車機車一個轉向架上兩個牽引單元的電氣原理圖, 整臺機車的牽引電路包含有原理和結構相同的4套牽引變流器裝置,分置2個柜體。每套牽引變流器裝置是由1個四象限整流器、1個中間電路和1個三相PWM逆變器組成,每套裝置驅動一臺三相異步牽引電機,實現整臺機車的軸控驅動方式。圖1-34 牽引變流器主電路原理圖四象限整流器主變壓器牽引繞組輸出的交流電壓通過

43、預充電接觸器和主接觸器提供給四象限整流器。正常工作時,先閉合預充電接觸器通過預充電電阻為中間電路的支撐電容器充電,然后再閉合工作接觸器為四象限整流器正常工作提供電源,避免合閘瞬間中間回路所造成的大電流沖擊。四象限整流器從功能上來說,不但可以實現交流到直流的整流變換功能,而且能夠實現將直流電變換為交流電回饋電網的逆變功能,在上述過程中,通過控制可保證網側功率因數接近于1。中間直流回路變流柜中間直流電路由二次濾波電路、儲能電路、測量及保護電路構成。儲能環節由支撐電容器組成,主要作用是穩定中間回路電壓,向牽引電機提供無功功率,同時可對四象限脈沖整流器和電機逆變器產生的高次諧波進行濾波。二次濾波回路由

44、LC串聯諧振組成,主要是對直流側產生的2倍于網側頻率的交流分量進行濾除,以抑制中間直流電路的電壓脈動,其中諧振電容器置于主變流器柜內,諧振電抗器則與主變壓器集成在一起。電壓斬波電路主要是通過斬波限壓來實現的,它是由IGBT元件和過壓抑制電阻等組成,根據中間電路電壓的波動和過壓情況控制IGBT元件的通斷,將多余能量通過吸收電阻將其消耗,從而將中間直流電壓控制在規定范圍之內。變流器接地檢測由負端接地檢測改為浮點接地檢測,提高變流器運行的可靠性。三相逆變器三相逆變器將中間直流電壓通過PWM脈寬調制控制,變換為電壓和頻率可變的三相交流電源,實現對異步牽引電機的特性控制。在再生制動工況時,異步牽引電機處

45、于發電狀態,中間直流回路通過四象限脈沖整流器向牽引繞組饋電,將制動時產生的電能回饋到電網,從而實現機車的再生電氣制動。在牽引和制動工況,網側功率因數接近于1。2.3.2主要技術參數四象限整流器額定輸入電壓:950V AC額定輸入電流:1640A額定輸入頻率:50Hz額定輸出電壓: 1800V DC效率:99%中間直流環節支撐電容:9mF中間直流電壓:1800V最高中間電壓:DC2000V逆變器效率:99%額定輸出電壓: AC 1390 V/3p額定輸出電流:620A最大輸出電流:760A額定輸出頻率:76Hz最大輸出頻率:141Hz控制電路控制電路電壓 DC110V電壓波動范圍 DC77V13

46、7V冷卻回路冷卻風機風量: 不小于:4.7 m3/s(標況下)冷卻風機靜壓:不小于:1900Pa(標況下)冷卻風機輸入功率:15.5 kVA水冷散熱器散熱功率:32.4kW×2水泵輸入功率:2.32 kVA冷卻液類型:純凈水/乙二醇冷卻液體積比:45%/55% 2.3.3結構與接口YGZN2Q239牽引變流柜實物如圖1-34所示。圖1-34 YGZN2Q239牽引變流柜實物圖2.3.3.1結構及其特點該產品采用變流器與冷卻塔分離的設計,變流器箱體采用焊接結構。變流器內部采用模塊化結構設計,主電路連接采用銅排設計,整體結構嚴格按照設計、工藝要求。變流柜采用模塊化結構設計,四象限模塊、逆

47、變器模塊、過壓抑制模塊等各功率模塊由IGBT元件、復合母排、驅動單元和散熱器等組成,功率模塊安裝有快速水接頭,可以快捷插拔,不需排放冷卻回路中的冷卻液。功率模塊的驅動電源與外圍控制電路用連接器相連,與控制單元之間的連接采用光纖的傳輸方式。變流柜具有明顯的高壓警示標識、高壓指示燈,具有“只有專業人員可以打開”的標識。其箱體三維結構如圖1-35(正面)和圖1-36(背面)所示。圖1-35 變流柜正面結構圖圖1-36 變流柜背面結構圖采用焊接密封式結構降低灰塵等因素對變流器的污染。與此同時考慮到變流器柜體散熱效果下降,所以在變流柜內增加了風扇,為保證母排等發熱器件的散熱量,復合母排也進行了加厚。分離

48、式冷卻塔牽引變流柜采用變流器與冷卻塔分體式結構,降低由于風機振動對牽引變流器的影響。銅排結構特點銅排設計采用絕緣帶包扎技術,保證銅排在電路中的絕緣性能要求;銅排制造采用電磁式打標機為銅排標記編號,滿足銅排生產可追溯性管理和外觀質量要求。低壓線束布線采用了電氣裝置預布線制造工藝技術完成主變流器的低壓線束布線,在提高生產效率的同時保證了變流器控制線路的可靠性。牽引控制單元與功率模塊之間采用光纖傳輸技術方案,提高系統的抗干擾能力。增加預加熱裝置牽引變流柜需帶有預加熱系統,以滿足機車在-40-25環境下正常運用的要求,預加熱電源為AC220V(由機車預加熱電路提供)圖1-37 變流柜預加熱裝置指示2.

49、3.3.2機械接口圖1-38 底部安裝尺寸示意圖圖1-39 正面安裝尺寸示意圖圖1-40 背面安裝尺寸示意圖2.3.3.3對外電氣接口Ø 低壓回路對外電氣接口3個56芯矩形連接器 CF-ES-01,CF-ES-02, CF-ES-031個高速四模塊插頭CM-ESx-MVB軸2低壓對外電氣接口,同軸1Ø 高壓及輔助回路對外電氣接口標識號404B和404C為主變流器交流輸入接口;標識號321A,322A和323為主變流器三相交流輸出接口;標識號404AC為中間直流環節直流電壓正極接口;標識號404BB為中間直流環節直流電壓負極接口;標識號TH為接地檢測接口(備用);標識號414

50、BF-CAP-2F和404BB-CAP-2F為電容CAP1-2F、CAP2-2F的放電電阻接口;標識號404BB和404AC為電容CAP-PMCF2、CAP-PMCF1和CAP-OND的放電電阻接口;標識號為“BB-M-PE的U、V、W”為水泵的三相電源接口;標識號為“BN-M-VT-AERO的U、V、W”為風機的三相電源接口。標識號L1/220V、L2/220V為預加熱回路的輔助電源接口。軸2高壓對外電氣接口,同軸1。圖1-41 高壓接口圖2.3.4主要部件2.3.4.1 主要部件位置變流器中主要部件及其位置如圖1-42所示圖1-42a 變流器主要部件位置圖1-42b 變流器主要部件位置圖1

51、-42c 變流器主要部件位置2.3.4.2主要部件介紹1)預充電電阻功能預充電電阻工作電氣原理圖如圖1-43所示 圖1-43 預充電電阻工作電氣原理圖機車上電時,預充電接觸器首先閉合,一旦直流電容充電后,主接觸器閉合。四象限變流器在預充電過程中,由于大電容的存在,造成變流器在通電初始階段有比較大的充電電流。為防止充電電流對系統造成危害,在四象限變流器起始階段接入充電電阻限制充電電流的幅值。主要技術參數阻值: 10額定電壓:1800V外形尺寸:453mm×80mm×54.6mm存放溫度:-40+85注意事項通電后不能接近,以免觸電。維護保養除了外部清潔,元件應在整個指定使用壽命期內運行而無需維護。2)預充電接觸器功能用于四象限變流器預充電回路輸入端與主變壓器的次邊牽引繞組分/合的控制。主要技術參數下:額定電壓:2100 V DC & AC額定電流:250 A短路電流:4500 A 注意事項該部件通電時不能接近,以免觸電。維護保養定時保持部件的外部清潔,必須在斷電情況下進行清潔工作。3)主接觸器功能用于四象限變流器主回路輸入端與主變壓器的次邊牽引繞組分/合的控制。主要

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