HX_D1型机车主断控制电路构成分析
HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理
HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理课题名称:HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理二级学院铁道牵引与动力学院班级学生姓名指导老师完成日期2014届毕业设计任务书一、课题名称:HXD1型交传电力机车电气原理分析与故障处理二、指导教师:XX三、设计内容与要求1、课题概述随着轨道交通装备的飞速发展，交传电力机车已普遍应用于我国铁路运输，其中HXD1型电力机车使用广泛，电力机车乘务员和检修人员必须熟练掌握其电气原理和故障分析判断的方法，本课题主要针对铁道司乘、检修方向的学生，要求学生能整体全面了解HXD1型电力机车的总体结构、控制原理、界面显示，能整体分析HXD1型电力机车主电路，辅助电路、控制电路原理，并能根据HXD1型电力机车实际运用中的故障进行分析，根据实际情况进行故障处理方案的设计。
使学生更好的理解交传电力机车的工作原理，培养学生运用所学的知识来分析解决本专业范围内的问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
2、设计子课题1)HXD1型电力机车主电路的原理分析与故障处理2)HXD1型电力机车辅助电路的原理分析与故障处理3)HXD1型电力机车控制电路受电弓控制环节的原理分析与故障处理4)HXD1型电力机车控制电路主断路器控制环节原理分析与故障处理3、设计内容与要求1)HXD1型电力机车的总体结构与设备布置2)HXD1型电力机车布线与电气接口布置3)HXD1型电力机车的相关电气线路的电气原理分析4)对HXD1型电力机车常见故障进行分析与判断，设计故障处理方案，编写HXD1型电力机车常见故障判断处理流程，5)绘制相关电气原理图。
四、设计参考书1《HXD1型电力机车》中国铁道出版社《电力机车控制》中国铁道出版社《电力电子技术》中国铁道出版社《牵引电器》西南交大出版社《电气制图及图形符号国家标准汇集》中国标准出版社五、设计说明书要求1、封面、目录 23、内容摘要(200~400字左右，中英文)4、引言5、正文(设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点)6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排第1周:资料准备与借阅，了解课题思路、设计要求说明。
HXD1型机车限鸣控制系统原理及典型故障分析
HXD1型机车限鸣控制系统原理及典型故障分析摘要：HXD1型电力机车是大功率交流传动9600kW八轴货运电力机车，其限鸣控制系统由限鸣控制器、电笛、辅照灯构成，本文意在阐述HXD1型电力机车限鸣控制系统的电气控制原理，结合出现的典型故障通过电气控制原理进行分析，查找故障原因，提出解决办法并最终实现稳定的限鸣控制。
关键词：HXD1型机车；限鸣控制系统；电气控制原理分析；解决方法。
作者简介：龙真金(1986-)，男，大学专科，高级技师，从事电力机车电气调试工作。
1引言HXD1型电力机车是大功率交流传动9600kW货运电力机车，由2节4轴机车固定重联组成，单轴功率1200kW。
该型机车在设计时考虑了机车在通过城市区域时减少噪音的措施，满足当前全国诸多城市机车在通过城区时禁止鸣风笛的要求，采用限鸣控制系统实现了鸣低音电笛，其辅照灯采用闪烁功能提醒铁轨上的行人或行车进行避让，降低了噪音对环境和人们日常生活的影响。
2限鸣控制系统电气控制原理分析2.1 限鸣控制系统的限鸣控制器原理[1]。
限鸣控制系统是利用开关电源，以功率放大器和稳压电源为核心，通过线缆连接后作为辅照灯和电笛的电源。
它具有工作效率高，体积小，电源电流输出调整方便，自我保护功能完善等优点，被广泛应用在和谐型电力机车上。
但它也有不足的地方，如控制电路相对复杂，需要掌握的电子电路的知识面要广，这就要求操作人员要有较高的技术水平。
限鸣控制器电源功能有三个方面：a.可以将机车DC110V电源转换为DC24V稳压电源。
b.控制DC24V稳压电源的开通和关断，以供给辅照灯闪烁电源。
c.为机车电笛供给功率驱动信号。
2.2 限鸣控制系统的辅照灯控制原理如图1、图2所示。
2.2.1 本节机车辅照灯闪烁控制将单极断路器（头灯照明）=51-F02闭合，将辅照灯扳键开关=51-S06打“闪烁”位实现辅照灯闪烁控制。
电气工作原理如下所述：如图1，DC110V+→=51-F02（单极断路器）→=51-S06（辅照灯控制扳键开关）12（+）→=51-S06(11)→=91-X111.01：4(扳键接插件)→=91-X111.11：L4(中柜56芯11号接插件)→=92-X143.37:75（低压柜37端子排）→=51-K03继电器线圈→DC110V-。
HXD1型电力机车-电气原理
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四、电气原理图说明
电气原理图电气设备代码
电气设备代码前缀” -”字母代码，依据标准DIN EN 61346 －2，具体电气设备清单见ZL功能区，举例如下： A 装配、子装配 C 电容 E 杂项，如照明装置、加热装置 K 传感器，接触器 L 互感器 M 电机 S 开关，转换器 T 变压器 X 端子、插头、插座 „„
一、主电路原理
高压隔离开关
网侧主要部件介绍
额定电压： 25 kV 额定电流：400 A
短时耐受电流：8 kA,1s
机械寿命：20000次 驱动方式：手动
一、主电路原理
网侧主要部件介绍
高压电缆总成
形式：单T型
电缆截面积：95mm2 额定电压：25kV 正常工作电压：17.5 kV～31 kV
一、主电路原理
主传动系统
网侧受流原理
升单个受电弓的 网侧电路原理图
升双受电弓的 网侧电路原理图
一、主电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理
网侧检测原理
网侧电路中的高压电压互感器、原边电流互感器和回流电流互感器 等测量器件，用于向机车控制系统、牵引控制单元和能耗表等提供网侧 电压和电流信号。能耗表用于显示机车从电网取得的电能和机车再生制 动向电网反馈的电能。
一、主电路原理
网侧主要部件介绍
高压电压互感器
形式：干式 一次额定电压：25kV 额定频率：50 Hz/60 Hz
二次额定电压：150V
准确级次：C1. 05级 额定输出容量：2×10VA 爬电距离：875mm
一、主电路原理
主断路器（含接地开关）
网侧主要部件介绍
主断路器技术参数
额定电压：25kV
主变压器为卧式变压器，主变压器和谐振电抗器安装在变压器油箱内，采用油循环强迫 风冷。主变压器设有压力释放阀。
新HXD1型电力机车紧急制动控制电路构成及常见故障处理
创新与实践ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴＶｏｌ．２６，Ｎｏ．５，２０１９新ＨＸＤ１型电力机车紧急制动控制电路构成及常见故障处理曾友良，吴伟强（中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲４１２００１）摘 要：通过对新ＨＸＤ１机车紧急制动控制电路构成进行介绍，提出了常见故障判断思路与方法，并进行了案例分析。
给机务段司乘和检修人员处理类似故障提供参考。
关键词：紧急控制电路构成；故障判断；思路与方法；案例分析ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０５．０１７ 引言新ＨＸＤ１型电力机车由完全相同两节组成八轴９６００ｋＷ货物机车，有两种不同的制动系统：在ＣＣＢＩＩ制动系统中，从外部有２种途径触发紧急制动。
一种是使紧急电控阀得电，另一种是使ＲＩＭ模块的紧急输入继电器得电。
笔者根据现场故障处理经验，主要从检修角度方面，对紧急控制电路构成进行阐述。
紧急控制电路构成新ＨＸＤ１型电力机车紧急制动触发条件为：ＬＫＪ（监控）发出紧急制动请求、司机按下紧急按钮开关、来自重联机车的紧急制动请求、ＢＣＵ（制动机）发出紧急制动请求、ＶＣＵ发出紧急制动请求（如图１）。
图１ 新ＨＸＤ１型电力机车紧急制动控制电路原理简图１．１ 监控紧急支路监控紧急通道内设两个继电器ＲＬ８、ＲＬ９，监控主机ＣＰＵ输出制动命令让ＲＬ８、ＲＬ９保持四种状态：中间状态１（ＲＬ８释放、ＲＬ９释放）、平时状态（ＲＬ８释放、ＲＬ９吸合）、紧急状态（ＲＬ８吸合、ＲＬ９释放）、中间状态２（ＲＬ８吸合、ＲＬ９吸合），这种设计是为了增加紧急通道可靠性。
开关电源的光耦主要是隔离、提供反馈信号和开关作用；紧急通道经光耦存在悬浮电压，需外接设备构成回路才会消除。
内设１８０ｋΩ电阻进行分压，外接阻抗较小，不足让紧急继电器（＝２８－Ｋ０２）、数字量输入输出模块ＤＸＭ３６（Ｅ３６＿０８）节点动作。
ＬＫＪ监控自检时，ＲＬ８释放、ＲＬ９吸合，紧急支路路径为：ＤＣ１１０ｖ（＋）→ＲＬ８（１点／３点）→１８０ｋΩ电阻→光耦２→本／补切换装置（Ｊ１４５）→二极管（２４－Ａ０１－Ｂ０１）→紧急继电器（＝２８－Ｋ０２）。
HXD1型交流传动电力机车辅助回路440V接地故障处理
HXD1型交流传动电力机车辅助回路440V接地故障处理文章详细的介绍了HXD1型交流传动电力机车辅助回路的工作原理、电路组成，并对HXD1型交流传动电力机车辅助回路440V接地故障判断进行分析，尤其对交流机车的辅助回路分为了变频支路与定频支路进行了透彻的讲解，并提出了一些处理方法。
标签：HXD1；辅助回路；接地Abstract：This paper introduces in detail the working principle and circuit composition of the auxiliary circuit of HXD1 AC drive electric locomotive，and analyzes the 440V earthing fault judgement of the auxiliary circuit of HXD1 AC drive electric locomotive. Especially，the auxiliary circuit of AC locomotive is divided into frequency conversion branch and fixed frequency branch，and some processing methods are put forward.Keywords：HXD1；auxiliary circuit；grounding引言HXD1型神华号交流传动电力机车自投入运用以来，机车辅助回路440V接地故障时有发生。
此类故障以动态故障居多，库内检查时故障很难复现，造成故障排查难度大、检修停时长。
当机车辅助回路一点接地时，不影响机车正常运用，但如果不及时查找，机车出现两点接地时，会使机车的正常工作设备造成烧损的危害，严重影响机车的正常安全运用。
为降低该类故障的处理难度、缩短检修停时，本文重点介绍了辅助回路的工作原理以及电路组成，对故障原因进行了分析，并提出了相应的故障排除方法和处理方案。
HX_D1型机车控制电路接地故障检测原理与判断方法
3 改进措施
根据以上分析，在保证安装尺寸完全一致的情况下， 我们借鉴 8K 型机车断路器控制技术，研制出了一种新的 主阀与启动阀的组合系统（专利号：CN2329083）代替原 有机构，以彻底消除主阀卡位的问题。
4 结束语
近几年来，郑州、西安、兰州等路局采用此方案陆续 对 TDZ1- 200/25 型空气断路器主阀进行改造近千台，改 造后的断路器彻底消除了主阀卡位的惯性故障，大大提 高了机车的运行可靠性，取得了良好的效果。
参考文献：
[1] 刘友梅. 韶山 3 型 4000 系电力机车[M]. 北京：中国铁道出版社，
2003.
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（上接第 56 页）
判断方法为：
1）在无接地情况下用万用表红表笔接在 C 点，黑表笔
接在 B 点，则测得 UAD=110 V；C 点对地电压为 55~60 V,B 点
拆内重联插头，确定故障车节；搬动转换开关，判定 接地极性；正极先甩脱扣，负极需甩插头；缩小故障范围， 确定故障位置。
首先，将位于重联 +171.01=92- X171.13 和 +171.01= 92- X171.14 两内重联大线插头拔掉，目的是确定是哪一节 车有接地故障。其次，正极接地故障就是将位于低压柜 +143EP01 面板上部份和 +114SP 开关板上的设备自动脱 扣开关甩开；负极接地故障将进入设备的插头先甩掉，将 端子排 +143EP07=92- X143.07 和 +114C=92- X114.01 处 的负线轮流甩线。最后，用排除法确定故障位置。
和谐HX_D1型大功率交流电力机车空气制动系统
机组质量 ／ｋｇ
４７５
ＴＳＡ－ ２３０ＡＤ ３０
３ ５４０ ４４０ ６０ ＤＣ １１０ 风冷 ３．０ １．０ １ ３００×７００×９２０ ４２５
２．１．２ 主干燥器 ＨＸＤ１ 型 机 车 每 单 节 车 采 用 一 台 ＴＡＤ－ ４．８－ Ｈ 型 空 气
干燥器， 用来清除压缩空气中水、油、尘埃等杂质， 其空气 处理量为 ４．８ ｍ３／ｍｉｎ。ＴＡＤ－ ４．８－ Ｈ 空气干燥器是一种两室 吸附式双塔干燥器， 并带有自动排水功能的冷凝器和干 燥器控制单元。空气干燥器由 ２ 个干燥塔、进气阀、排气 阀、出气止回阀、电控器、离心 式油水分离器及安装架 等 组 成 。通 过 电 控 器 和 电 控 阀 对 进 气 阀 、排 气 阀 和 出 气 止 回 阀的控制， 使 ２ 个干燥塔定时在吸附、再生和充气 ３ 种状 态下周期性地转换， 保证处理后的空气达到相应指标， 满 足机车、车辆用风要求。其主要技术参数见表 ２。
中图分类号： Ｕ２６０．３５１
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－ １１８７（ ２００７） ０１－ ００３３－ ０３
Ａｉｒ ｂｒ ａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｙｐｅ ＨＸＤ１ ｈｉｇｈ－ ｐｏｗｅｒ ＡＣ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ
ＨＵ Ｙｕｅ－ ｗｅｎ， ＤＵＡＮ Ｊｉ－ ｃｈａｏ， ＺＨＡＮＧ Ｊｕａｎ， ＪＩＡＮＧ Ｘｉａｎｇ－ ｌｕ
ＨＸＤ１ 型机车辅助风源系统原理与国内其他各型电力 机车辅助风源系统基本相同， 其原理见图 ２。ＨＸＤ１ 型机车 辅助风源系统与以往机车辅助风源系统相比， 增设了辅 助空气干燥系统， 并将辅助压缩机组、辅助干燥系统布置 在一个结构紧凑的柜体内， 形成辅助风源系统模块。辅助 压缩机组压缩后的压缩空气， 经辅助空气干燥系统处理 后， 然后通过止回阀送入用风设备。辅助风源系统还设有 安全阀用以控制辅助风源系统压力不超过最大限定值。
浅谈HXD1型电力机车高压隔离开关故障
中小企业管理与科技
Manngenumt & Technolog^'ofSM E
于接通状态时，高压隔离开关处于合闸状态，HXD1 型电力机 司机室发出分闸控制信号后，电 磁 阀 E 端得电动作，并打开此 端 口 输 气 气 路 ，从 而 使 得 压 缩 空 气 能 够 通 过 ，流 入 压 力 气 缸 的 E 端 ，同 时 ，压 力 气 缸 的 S 端在电磁阀作用下，打 开 排气气路， 将气流通过消音器排除，推动操纵杆动作，使 得 转 轴 发 生 60 度 旋 转 ，开 关 闸 刀 XY分 断 。分闸到位的情况下，接 触 盒 A 的 1、 触点改变状态，从而反馈高压隔离开关分闸动作成功。
_______新技术应用与实践
Applic.al.ionandPrac.tice. of New Technology
浅 谈 HXD1 型电力机车高压隔离开关故障
Discussion on the Fault of High Voltage Isolate Switch in HXD1 Electric Locomotive
3 HXD1 型电力机车高压隔离开关故障分析
HXD1 型电力机车网侧高压电路原理如图2 所 示 ，高压隔
离 开 关 安 装 在 电 力 机 车 的 顶 端 ，实 现 对 高 压 电 路 的 保 护 ，同时 能 够 对 25kV 以内的高压电力设备进行优化调整，使其保持良
好 的 运 行 工 况 ，如 果 电 力 机 车 车 顶 电 路 中 发 生 故 障 ，高压隔离
绕高压隔离开关及其故障进行了探讨。
【A b s tr a c t】As the power system structure is complex, it is difficult to avoid high-voltage isolation switch fault for HXD series electric
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图 2 S1- S2 安全回路图
在软件方面，CCU 自检节点闭合的逻辑保护判断主 要有：
1）受电弓 / 主断的自动开关开合状态； 2）控制风缸空气压力是否足够； 3）机车的紧急按钮是否按下； 4）主变压器布赫警报是否动作； 5）升弓截止阀是否动作； 6）是否有过分相请求； 7）主变流柜冷却液的水位信号是否正常； 8）主变压器的油温状态是否正常； 9）机车模式选择开关是否处于“正常操作”位置； 10）控制电源电压是否低于 77 V。 这些状态信号送入 SKS3 模块，SKS3 通过 MVB 线将 数据送至 CCU 进行分析判断，CCU 认为需要保护动作
摘 要：针对 HXD1 型机车主断控制电路构成进行分析，阐述了主断路器的控制电路构成原理，并针对 HXD1 型机车
调试过程中常见主断路器控制故障给出了解决思路和方法。
关键词：电力机车；主断路器；SIBAS；回路；逻辑控制
中图分类号：U262.7+3
文献标识码：B
文章编号：1672- 1187（2010）01- 0045- 02
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收稿日期：2009- 07- 28 -45-
电力机车与城轨车辆·2010 年第 1 期
3）CCU→SKS3 节点闭合； 4）节点 1 得电→SKS3 节点闭合→中间继电器 2 得电； 5）节点 1得电→中间继电器 2 常开点闭合→主断路器 得电闭合。 如图 2 所示，S1- S2 安全回路涉及到硬件和软件两方 面保护。在硬件方面，系统保护主要考虑了以下内容： 1）紧急按钮的状态（紧急按钮按下后，43- K10 辅助 触点断开）； 2）升弓截止阀的状态（升弓截止阀打截止位时，其辅 助触点断开）； 3）主变压器布赫保护继电器的状态（布赫报警动作 后，其常闭辅助触点断开）。 上述三项保护通过硬线直接串联在主断路器的控制 回路中，任何一项保护动作都会直接切断主断线圈的电 源。
0 引言
HXD1 型机车是南车株洲电力机车有限公司与德国西 门子公司合作生产的具有国际领先技术水平的 9 600 kW 大功率交流货运电力机车，机车采用 SIBAS32 系统为核 心的分布式机车控制系统，实现了网络化、模块化分布式 控制。
HXD1 型机车主断路器的控制相对比较复杂，闭合条 件繁多，从硬件和软件上都作了多重保护。在实际运用过 程中，经常出现主断无法闭合的情况，本文针对主断路器 的控制电路构成进行详细的分析和阐述，并结合实际调 试经验对主断控制过程中的常见问题进行了原因分析及 总结。
第 33 卷 第 1 期 2010 年 1 月 20 日
◆ 建议·探讨 ◆
电力机车与城轨车辆 Electric Locomotives ＆ Mass Transit Vehicles
Vol. 33 No. 1 Jan. 20th，2010
HXD1 型机车主断控制电路构成分析
郭晓鹏
（南车株洲电力机车有限公司， 湖南 株洲 412001）
3 结束语
比较国内直流机车的主断控制，HXD1 型机车在软件 和硬件上进行了多重保护设计, 以进一步加强主断保护 系统的实时性、可靠性。按照本文主断控制回路的原理分 析，在现场问题的处理上起到了较好的指导和参考作用。
参考文献：
[1] 李晓春，毛业军，廖洪涛. 和谐 HXD1 型大功率交流电力机车电传动 [1] 系统[J]. 电力机车与城轨车辆，2007（1）. [2] 温中建，颜 罡. 和谐 HXD1 型大功率交流电力机车网络和控制系 [1] 统[J]. 电力机车与城轨车辆，2007（1）.
时，会通过 SKS3 断开串联在主断路器控制回路中的节 点，从而切断主断线圈的电源。
TCU 自检节点闭合的逻辑保护判断主要有： 1）网压波动是否在允许范围； 2）原边电流保护是否动作； 3）主断路器的分合是否故障； 4）变流柜部件自检是否完成并正常。 相关数据信号通过硬线直接送入 TCU，TCU 逻辑判 断后直接断开节点，切断主断回路电源。如果 CCU 获知 某一主变流器故障并隔离后，通过闭合 SKS3 节点来短接 出现故障变流器的 TCU 节点，构成主断回路。 通过以上分析，可以看出机车主断回路控制从硬件 和软件上都进行了多重保护设计，确保主断路器保护系 统的实时性、可靠性。
在 HXD1 型机车进行高压试验过程中，当受电弓升起 后，主断路器无法闭合。检查网压正常后，进入微机显示 屏上 KILP 界面，检查 SKS3 输入数据信号 E133_03 为低 电平，中间继电器 1 未得电动作。
受电弓能够正常升起，说明控制风缸压力、升弓截止 阀、紧急按钮、布赫反馈信号都正确，可以排除相关接线 问题。进而发现主断 S1- S2 安全回路中 CCU 自检节点断 开，根据上文提到的 CCU 自检节点闭合的逻辑保护条 件，发现冷却塔水位信号线 （冷却塔旁接U 认为冷 却塔水位不够，断开了串在主断 S1- S2 安全回路中的自 检节点，从而导致主断路器无法闭合。将冷却塔水位信号 线恢复后，故障解决，主断路器可以正常闭合。
2）110 V 电源→中间继电器 1 常开点闭合→节点 1 得电→E133_03 高电平输入 SKS3→CCU；
3）CCU→SKS3 节点闭合； 4）节点 1 得电→SKS3 节点闭合→中间继电器 2 得电； 5）节点 1 得电→中间继电器 2 常开点闭合→主断路 器得电闭合。 在两节车重联情况下，升 A 车受电弓，两节车的 3 个 关联主断路器控制的继电器状态分别为：A 车继电器 =21- K06 保持失电，=21- K07 保持失电，=21- K08 得电动 作；B 车继电器 =21- K06 保持失电，=21- K07 保持失电， =21- K08 保持失电。 主断回路的闭合流程如下： 1）110 V 电源→A 车＝21- K08 常开点闭合→A 车安 全回路 S1- S2→B 车安全回路 S1- S2→A 车＝21- K08 中 间继电器 1 线圈得电动作； 2）110 V 电源→中间继电器 1 常开点闭合→节点 1 得电→E133_03 高电平输入 SKS3→CCU；
在单节车情况下，升 A 车受电弓，A 车的 3 个关联主 断 路 器 控 制 的 继 电 器 状 态 为 ：=21- K06 得 电 动 作 ， =21- K07 得电动作，=21- K08 得电动作。主断回路闭合流 程如下：
1）110 V 电源→＝21- K08 常开点闭合→A 车安全回 路 S1- S2→=21- K06、＝21- K07、＝21- K08 常开点闭合→ 中间继电器 1 线圈得电动作；
1 主断回路构成分析
HXD1 型机车主断路器的逻辑控制图如图 1 所示。
图 1 HXD1 型机车主断路器逻辑控制图
=21- K06、=21- K07 为重联控制接触器，由中央控制
单元（CCU）根据网关数据判断机车是否重联。单节机车 控制时，=21- K06、=21- K07 得电动作；重联机车控制时， =21- K06、=21- K07 保持失电状态。=21- K08 为受电弓控 制接触器，任意一节车受电弓升起，则该节车的 =21- K08 得电动作。下面对主断回路构成进行分析说明。