ss4改韶山4改电力机车主电路辅助电路控制电路保护电路

由受电弓1AP引入接触网高压电，经主断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器7TA 引入机车内部，原边电流经主变压器8TM的高压(原边)绕组AX，由机车接地装置向牵引变电所回流。二节车之间的25kV母线用高压联接器2AP进行连接。

低压部分有自动开关102QA、网压表103PV、电度表105PJ、PFC用电压互感器100TV，以及接地电刷110E、120E、130E和140E。这些电器设备所组成的电路主要用于检测机车网压和提供电度表用的电压信号。

二、整流调压电路

采用转向架独立供电方式，由二套独立的整流调压电路，分别向相应的转向架供电。牵引绕组a1-b1-x1和a2-x2供电给主整流器70V，组成前转向架供电单元;牵引绕组a3-b3-x3和a4-x4供电给主整流器80V组成后转向架供电单元。

下图所示为前转向架单元的三段不等分半控桥式整流调压电路。其中各段绕组的电压为

Ua2x2=Ua1x1=2Ua1b1=2Ub1x1=699.5V

图4-2 前转向架单元整流调压电路

三段不等分整流桥的工作顺序简述如下：

首先投入四臂桥。即触发四臂桥的晶闸管，投入a2-x2绕组。整流电压由零逐渐升至1/2Ud(Ud 为总整流电压)，六臂桥的整流元件续流。当四臂桥满开放后，六臂桥投入。先投入绕组a1-b1，整流电压在1/2~3/4Ud之间调节。待满开放后，b1-x1绕组再投入，整流电压在3/4Ud~Ud之间调节。

在整流器的输出端还分别并联了两个电阻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。

三、牵引电路

机车的牵引电路，即机车主电路的直流电路部分，部分电路如下图所示。

图4-3 牵引电路示意图

机车牵引电路，采用转向架独立供电方式。第一转向架的第一台牵引电机1M与第二台牵引电机2M并联，由主整流器70V供电;第二转向架的第三台牵引电机3M与第四台牵引电机4M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。

牵引电机支路的电流路径基本相同，现以第一牵引电机支路为例加以说明：其电流路径为正极母线71→平波电抗器11L→线路接触器12KM→电流传感器111SC→电机电枢→位置转换开关的“牵”-“制”鼓107QPR1→位置转换开关的“前”一“后”鼓107QPV1→主极磁场绕组→107QPV1→牵引电机隔离开关19QS →107QPR1→负极母线72。

与主极绕组并联的有固定分路电阻14R、一级磁削电阻15R和接触器17KM、二级磁削电阻16R

和接触器18KM。14R与主极绕组并联后，实现机车的固定磁削级，其磁削系数为0.96。15R通过接触器17KM 的闭合投入，实现机车的I级磁削级，其磁削系数为0.70。16R通过接触器18KM投入，实现机车的Ⅱ级磁削级，其磁削系数为0.54。当17KM和18KM同时闭合时，15R和16R同时投入，实现机车的Ⅲ级磁削级，其磁削系数为0.45。

牵引电机故障隔离开关19QS、29QS、39QS和49QS均为单刀双投开关，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。

库用开关20QP和50QP为双刀双投开关。在正常运行位时，其主刀与主电路隔离，其相应辅助接点接通受电弓升弓电磁阀，方可升弓;在库用位时，其主刀将库用插座30XS或40XS的库用电源分别与

2M电机或3M电机的电枢正极引线22或32及总负极72或82连接，其辅助接点断开受电弓升弓电磁阀的电源线，使其在库用位时不能升弓。只要20QP或50QP之一在库用位，即可在库内动车。同时，通过相应的联锁接点可分别接通12KM和22KM或32KM和42KM，从而使1M或4M通电，以便于工厂或机务段出厂试验时试电机转向、出入库及旋轮。

空载试验转换开关10QP和60QP为叁刀双投开关。当机车处于正常运行位时，10QP和60QP将1位和4位电压传感器112SV和142SV分别与1M和4M的电枢相连，其相应辅助接点接通12KM、22KM、32KM 和42KM的电空阀;当机车处于空载试验位时，10QP和60QP将112SV和142SV分别与主整流器70V和80V

的输出端相连，同时短接76R和86R，其相应辅助接点断开线路接触器12KM、22KM、32KM和42KM的电空阀电源线，使I0QP或60QP置于试验位时电机与整流器脱开，确保空载试验时的安全性。

四、加馈电阻制动电路

SS4G型电力机车采用加馈电阻制动电路，主要优点是能够获得较好的制动特性，特别是低速制动特性。下图为机车加馈制动工况时的简化电路图。

图4-4 加馈电阻制动简化图

加馈电阻制动是在常规电阻制动的基础上发展的一种能耗制动技术。在常规的电阻制动中，IZ 随着机车速度的减小而减小。因此，机车轮周制动力也随着机车速度的变化而变化。为了克服机车轮周制动力在机车低速区域减小的状况，加馈电阻制动从电网中吸收电能，并将该电能补足到IZ中去，以此获得理想的轮周制动力。

根据理论分析可知，机车轮周制动力为

B=CφIZ (N)

式中C——机车结构常数;

φ——电机主极磁通(Wb);

IZ——电机电枢电流(A)。

机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关转换到制动位，牵引电机电枢与主极绕组脱离与制动电阻串联，且同一转向架的二台电机电枢支路并联之后，与主整流器串联构成回路。此时，每节车四台电机的主极绕组串联连接，经励磁接触器、励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

为了能在静止状况下检查加馈制动系统是否正常，机车在静止时，系统仍能给出50A的加馈制动电流(此时励磁电流达到最大值930A)。

五、功率因数补偿电路(PFC电路)

SS4G型电力机车主电路设置有四组完全相同的PFC装置。其电路结构见下图。

该装置是通过滤波电容和滤波电抗的串联谐振，以降低机车的三次谐波含量，提高机车的功率因数。它主要由真空接触器(电磁式)、无触点晶闸管开关、滤波电容、滤波电抗和故障隔离开关等电器组成。

在PFC电路中设置有故障隔离开关，在PFC电路出现接地时做隔离处理用。当故障隔离开关处于故障位时，一方面使PFC电路与机车主变压器的牵引绕组完全隔离;另一方面，通过其辅助联锁控制真空接触器主触头分断。同时，其主闸刀还将对电容器进行放电。

为确保人身安全，当司机取出司机钥匙时，因在每组PFC电路中的滤波电容和滤波电抗上并联了一个低阻(800Ω)，使得滤波电容上的电压能够快速放电。该电阻的投入是靠一高压继电器(116KM、126 KM、156 KM和166KM)来实现的。

六、保护电路

SS4G型电力机车主电路保护包括：短路、过流、过电压及主接地保护等四个方面。

1、短路保护

当网侧出现短路时，通过网侧电流互感器7TA→原边过流继电器101KC，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为320A。

当次边出现短路时，经次边电流互感器176TA、177TA、186TA及187TA→电子柜过流保护环节，使主断路器4QF动作，实现保护。其整定值为3000A±5%。

在整流器的每一晶闸管上各串联一个快速熔断器，实现元件击穿短路保护。

2、过流保护

考虑到牵引工况和制动工况时，牵引电机的状况不同，牵引电机过流保护的整定值和保护方式设置不同。

在牵引工况时，牵引电机的过流保护通过直流电流传感器111SC、121SC、131SC和141SC→电子柜→主断路器来实现，其整定值为1300A±5%。

在制动工况时，牵引电机的过流保护通过直流电流传感器111SC、121SC、131SC和141SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现。其整定值为1000A±5%。

在制动工况时，设有励磁绕组的过流保护，通过直流电流传感器199SC→电子柜→励磁过流中间继电器559KA→励磁接触器91KM来实现。其整定值为1150A±5%。

3、过电压保护

机车的过电压包括：大气过电压、操作过电压、整流器换向过电压和调整过电压等。大气过电压的保护主要采用两种方式：一是在网侧设置新型金属氧化物避雷器5F;二是在主变压器的各次边绕组上设置RC吸收器。

当机车主断路器4QF打开或接通主变压器空载电流时，机车会产生操作过电压，通过网侧避雷器5F和牵引绕组上的RC吸收器能够对此操作过电压进行限制。

机车的主整流器70V和80V、励磁整流器99V的每一晶闸管及二极管上均并联有RC吸收器，以抑制整流器的换向过电压。

另外，牵引电机的电压由主整流器进行限压控制，其限制值为1020V±5%。

4、接地保护

牵引工况下，每“转向架供电单元”设一套接地保护系统，除网侧电路外，主电路任一点接地时，接地继电器均动作。接地继电器动作之后，通过其联锁使主断路器动作，实现保护。

制动工况下，具有两套独立回路，励磁回路属于第二回路。当制动工况发生接地故障时，接地继电器动作，通过其联锁使主断路器动作，实现保护。

图5-1 劈相机起动示意图

劈相机的运转与停止通过接触器201KM控制。劈相机起动时在第二电动相绕组与发电相绕组间接入起动电阻263R进行分相起动，起动电阻的接通与开断由接触器213KM来执行。劈相机起动继电器283AK 监测起动过程并控制起动电阻回路的开断，其工作电源(DC110V)从导线531经533KT常开联锁由导线281引入。当按下劈相机按键开关后，接触器213KM闭合，起动电阻投入，201KM闭合，劈相机开始起动，这时劈相机起动继电器监测劈相机发电相电压(由导线279、280引入，间接反映劈相机的转速)，当劈相机转速达到约0.9nh，也即283AK测得其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561、568连通，则劈相机起动中间继电器566KA 得电，使213KM及劈相机起动延时时间继电器533KT失电，213KM主触头打开，开断了起动电阻回路，劈相机起动完成。同时，533KT常开联锁开断了导线531与281通路，使283AK失去工作电源处于闭置状态。

劈相机起动电阻有三个抽头，即备有两组，当一组烧损可换另一组使用，此时只需把导线232

换接至另一抽头即可。

2、通风机电动机

第一台牵引通风机电机3MA的电容分相起动电路是为劈相机发生故障而特设的电路。在机车运行中，劈相机一旦发生故障，为保证其它辅机继续工作，即可切除劈相机，而以起动电容253C对风机电机

3MA直接进行分相起动。这时，要把劈相机故障转换开关242QS打向2QS位，即把283AK监测劈相机发电相电压的引入线转接到3MA的第三相上，同时必须把闸刀开关296QS倒向起动电容位。起动过程由起动继电器283AK控制，起动完成后283AK常开联锁闭合，使213KM线圈失电，其主触头打开，切除起动电容。

在运用3MA替代劈相机作电容分相起动时，司机操纵与使用劈相机时相同，由于两节车的辅助电路未重联，因此可以一节车做劈相机电阻分相起动，另一节车(劈相机故障)做3MA电容分相起动。必须强调的是采用电容分相起动通风机电动机时，网压不得低于22kV，且必须是在劈相机故障状态下进行。

二、负载电路

1、三相负载电路

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。

SS4G型电力机车三相负载有：压缩机电动机2MA一台，牵引通风机电机3、4MA二台，制动风机电动机5、6MA二台，变压器风机电动机7MA一台，变压器油泵8MA一台。各辅助电动机均通过其相应的交流接触器进行分合控制。

为了改善劈相机供电系统的三相电源对称性，在3～5MA电动机的D2、D3之间接入移相电容247～252C，随电动机作负载投入而投入。

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：

库内三相电源

使用库内三相电源时，一般不起劈相机。把库内三相电源接到库用插座294XS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。

库内单相电源

单相电源送至库用插座294XS的207、208两点上，经235QS给辅助电路提供单相电源，此时须使用劈相机实现单-三相电源的转换。

若只使用库内单相电源，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;二是若电源线误接至接点208、209上时，避免劈相机不能正常起动而受损。

2、单相负载电路

380V单相负载电路

包括窗加热玻璃、壁炉及脚炉电路，采用380V单相交流电源。由自动开关作电路的过载保护用。

220V单相负载电路

220V单相负载电路主要有司机室热饭电炉。该220V电源取自导线202、206，由自动开关作支路的过载保护。

三、保护电路

SS4G型电力机车辅助电路设置有以下几种保护：过电压保护、辅过流保护、辅接地保护、辅机过载保护及零压保护等。

1、过电压保护

采用跨接在辅助绕组a6-x6两端间的R-C过电压保护电路，由电阻260R、电容255C组成，吸收过电压。

2、辅过流保护

在辅助绕组短路或其它原因造成辅助电路短路，其电流超过2800A时，进行辅助电路过电流保护，电流继电器282KC吸合动作使机车主断路器分闸，并显示辅助过流信号。

3、辅接地保护

在变压器辅助绕组的x6端与地之间设有辅助电路接地保护电路，如下图所示。辅接地保护属有源保护装置，支路经110V控制电源后接地。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，司机台辅接地信号显示。