02 HXD1B型大功率交流传动电力机车总体说明书
和谐HXD1型大功率交流电力机车电传动系统
－１２－
李晓春 等·和谐 ＨＸＤ１ 型大功率交流电力机车电传动系统·２００７ 年第 １ 期
主变压器中， 谐振电容器置于主变流器柜中。 ５．３ 硬短路保护电路
中间直流电路中装有短路保护装置。在出现贯穿短 路时， 主断路器将分断网侧电流； ＴＣＵ 将封 锁 四 象 限 和 ＰＷＭ 逆变器的触发脉冲， 并 触 发 硬 短 路 保 护 装 置 ， 用 来 吸收短路回路释放的能量。 ５．４ 接地保护电路
ＬＩ Ｘｉａｏ－ ｃｈｕｎ， ＭＡＯ Ｙｅ－ ｊｕｎ， ＬＩＡＯ Ｈｏｎｇ－ ｔａｏ
（ ＣＳＲ Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｉｓｅ， ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ， ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂａｓｉｃ， ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｙｐｅ ＨＸＤ１ ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ．
Ｖｏｌ． ３０ Ｎｏ． １ Ｊａｎ． ２０ｔｈ， ２００７
和谐 HXD1型大功率交流电力机车电传动系统
李晓春， 毛业军， 廖洪涛
（ 中国南车集团株洲电力机车有限公司， 湖南 株洲 ４１２００１）
摘 要： 详细介绍 ＨＸＤ１ 型大功率交流电力机车主电路和辅助电路的结构组成、工作原理、技术基础、冗余设计理念以
接地保护电路由跨接在中间电路的两个串联电阻和 一个接地信号检测器组成。如果检测到接地故障， 主断路 器（ ＨＶＢ） 将断开， 然后故障中间直流环节电路也将断开， 但机车仍可以在降功率的条件下继续运行。
HXD1B机车_客户培训文件_1(1)
第 13 页
下线表（线束表）
接线表
HXD1B机车客户培训文件
第 14 页
线束号命名规则：
111112B001 111：电缆起点的设备位置代号（不表示出小数点后面的尾数） 112：电缆终点的设备位置代号（不表示出小数点后面的尾数） B： 电缆类型 001： 顺序号 电缆类型： A：主电路，含电机电缆及回流电缆、辅助逆变器到辅助变压器电缆 B：辅助电路，其中：辅助变压器到低压电器柜连线和辅助变压器之 间连线走中央线槽下空间，其余均经过中央线槽 C：一般控制电路24~110V，蓄电池电缆 D：模拟/数字信号的屏蔽电缆 F：MVB、WTB的屏蔽电缆 E：接地电缆 H：铜母排、车顶导电杆等
HXD1B机车客户培训文件
第 21 页
主电路及主要部件介绍 受电弓
HXD1B机车客户培训文件 第 22 页
主电路及主要部件介绍 受电弓
HXD1B机车客户培训文件 第 23 页
主电路及主要部件介绍 高压隔离开关：
额定电压 额定电流 额定频率 短时耐受电流 控制电压 额定工作气压 最小动作气压 切断闸刀旋转角 机械寿命 重量 30 kV 700 A 50 Hz 20kA/s DC 110V 400kpa～1000kPa 350kPa 60° 20000次 ca.50kg
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主电路及主要部件介绍 受电弓：
环境工作温度 -40℃～+70℃ 最小工作压力 400kPa 最大工作压力 1000kPa 额定工作压力（供风） 550kPa 静态接触压力为70N时气囊压力 约380～ 400kPa 降弓位置保持力 ≥150N 升弓时间 6～10s 降弓时间 ≤6 s 总重（不包括支持绝缘子） ≤110kg 安装尺寸 1100×800±1mm 电气间隙 ≥350mm 气路接口尺寸 G1/4"
HXD1B机车介绍.
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
内容
• HXD1B机车研发历程 • HXD1B机车主要技术参数 • HXD1B机车设备布置 • HXD1B机车机械间设备布置 • HXD1B机车司机室 • 主变流器 • 主变压器 • 牵引电机
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车研发历程
LED灯具。 机车走廊和机械室均有良好照明，并设有检查用行灯插座（DC110V），
和4个车下行灯。
• 在每台机车车体外两侧适当位置装有如下插座：
二个（每侧各一个）库内动车用3孔插座（提供三相380V，50Hz电源， 为主变流器电路供电，使机车可以在库内移动；并为机车辅助电机供 电）。
一个供蓄电池充电和库内低电压试验用电的外接电源插座。
• 南车株洲电力机车有限公司与铁道部在2007年8月18日正
式签订了大功率交流传动9600kW六轴货运电力机车项目 购销合同，“合同编号：07HT10500000126”，共计500 台。作为该项目的大部件供应商，西门子公司与南车株洲 电力机车有限公司已在2007年7月底签订相关合同。
• 从项目合同谈判起，公司六轴车项目设计组早已开始前期
( ): ≥0.98
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
牵引特性曲线
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
制动特性曲线
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
• 机车电传动型式：采用“交-直-交”电传动形式。
电源侧采用四象限斩波整流器，电机侧采用变压 变频式逆变器，向三相异步牵引电动机供电。每 个电机由各自的逆变器供电（轴控）。
HXD1B机车介绍-PPT文档资料
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大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
机车主电路
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
机车辅助电路
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
机车电气线路 • 机车主电路采用由IGBT模块组成的四象限整流器和逆变器 对牵引、再生制动和辅助供电系统实行连续控制。 • 机车辅助电源为三相交流440V/60Hz ，采用由IGBT元件 组成的辅助逆变机组。机车控制电源为直流110V。 • 机车安装智能化诊断系统，能对主电路、辅助电路、控制 系统以及空气制动系统的故障进行诊断和安全导向。在重 联状态下，从控机车的状态及故障信息能在主控机车显示。 • 机车设有联锁保护系统，其作用为：当变流器柜门或者车 顶门打开时，能防止升起受电弓或闭合主断路器。
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
牵引特性曲线
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
HXD1B机车技术参数
制动特性曲线
HXD1B机车技术参数
大功率交流传动电力机车—HXD1B机车
• 机车电传动型式：采用“交-直-交”电传动形式。 • •
电源侧采用四象限斩波整流器，电机侧采用变压 变频式逆变器，向三相异步牵引电动机供电。每 个电机由各自的逆变器供电（轴控）。 机车在额定网压下，在牵引工况下发挥持续额定 功率时，机车总效率≥ 0.85 机车能以5 km/h速度安全通过R=125m的曲线。 机车能够通过R=500m的竖曲线，并能在R=250m 的曲线上进行正常摘挂作业。 机车安全性指标含脱轨系数、轮重减载率等，其 中脱轨系数不大于0.9；轮轴横向力按TB/T2360 评定，其系数不大于1.0。
06 HXD1B型大功率交流传动电力机车空气管路系统说明书
经干燥净化处理后的压缩空气，进入两个串连的总风缸内贮存，以供全列车气动部件及制动机所需。 3） 结构说明
不够的情况下，给机车电气系统用风设备供风。
HXD1B 型大功率交流传动电力机车辅助风源系统主要部件由辅助压缩机、单向阀、辅助风缸、油过
滤器、升弓控制模块、升弓控制风缸、排水阀等组成。 1）辅助压缩机组主要技术参数：
压缩机组类型
无油活塞式
排气量
500kPa 时> 70l/min
最大空气压缩级别
1000kPa
安全阀设定压力
800kPa
额定功率 额定转速
880W 1320r/min
额定电流
8A
外形尺寸（长×宽× 高）
960mm×265mm×425mm
重量
65.0 kg
工作率
在环境温度≤ 40℃时可连续工作 在环境温度≤70℃时，按 S2 级别工作，允许 连续工作 10 分钟
供电电压 保护等级
110 V DC -30%～+25% IP 54
1） 技术参数
WABTEC 653360-0012 主干燥器主要技术参数：
处理空气量
6.2m3/min
工作压力
1000kPa
吸附剂
Ф3～Ф5mm 分子筛
再生方式
无热、常压
再生耗气率
15±3%
出气口相对湿度
<35%
干燥塔转换周期
60s
2） 基本原理介绍 每台 HXD1B 型大功率交流传动电力机车采用两台 WABTEC 653360-0012 型主干燥器，其最大空气处
HXD1型电力机车、HXN3型内燃机车总体设计
Type of thesis: Application Research
关键词：HXD1电力、HXN3内燃机车、车体结构、设备布置、HXD1机车操纵
论文类型：应用研究
Abstract
Both of type HX high-power A.C. drive locomotive of China's railway passenger and freight transport vehicle is one of the main line, is also China's railway and main models, therefore, its performance and operation status analysis study appears especially important. This paper focuses on type HXD1 electric locomotive HXN3 diesel vehicles, due to the lack of data and simple analys is,mainly on the structural parameters, features, bogie, air supply system application and car body structure are described, in addition to its operation,inspection and servicing of other aspects of the detailed introduction.
02 HXD1B型大功率交流传动电力机车总体说明书
中国南车集团株洲电力机车有限公司设计文件HXD1B型大功率交流传动电力机车总体说明书更改单编号 版本0.1编 制 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期大功率交流传动9600kW六轴货运电力机车总体说明书1 概述大功率交流传动HX D1B型六轴9600kW交流传动电力机车在引进、消化、吸收HX D1型机车基础上进行自主再创新的成果，该型机车研制时紧紧围绕机车九大关键技术和十项主要配套技术，遵循先进、成熟、经济、适用、可靠的技术原则，按照模块化、标准化、系列化的要求，优化设计和制造，研制的适应铁路运输需要的六轴交流传动7200kW干线电力机车。
机车设计、制造和试验等采用的技术标准是IEC、UIC、EN、DIN、GB及TB等相关标准。
该型机车设计使用寿命30年。
机车主要特点是：采用模块化、标准化、通用化设计，并充分考虑噪音、防火、安全及维护等设计要素。
主电路：机车设有2个水冷牵引变流器，每个变流器包含2个四象限整流器以及3个为相应3台牵引电动机供电的主逆变器和1个为辅助设备供电的辅助逆变器。
整流器和逆变器均采用 6.5kV/600A IGBT。
逆变器电机控制上采用单轴控制技术，粘着利用率高；轴牵引功率1600kW，电制动采用再生制动。
辅助电路：机车辅助采用主辅一体化设计，辅助逆变器供电（集成在主逆变器中），可实现在过分相时不间断供电。
辅助变流器分别由恒频恒压变流器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两个模块构成，实现100%故障冗余。
辅机采用无级闭环控制，效率高，节能降噪。
控制网络：机车采用SIBAS 32微机控制系统，实现网络化、模块化，使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络应符合IEC 61375的标准要求。
机车内部的通讯通过MVB总线实现，机车间的通讯通过WTB总线实现，通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能，CCU采用双套热备冗余，具有当代机车微机网络控制的先进性；设备布置：机车总体结构为双司机室、机械间设备按斜对称原则布置、中间走廊、采用预布线和预布管设计。
HXD1B机车司机操作手册
3.2.1 运用过程...........................................................................................................................16 3.3 在司机室内的准备 ..................................................................................................................17
1.1 安全相关术语的定义 ................................................................................................................7 1.2 有资质的人员 ............................................................................................................................7 1.3 重要提示 ....................................................................................................................................7 1.4 安全原理 ....................................................................................................................................9
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中国南车集团株洲电力机车有限公司设计文件HXD1B型大功率交流传动电力机车总体说明书更改单编号 版本0.1编 制 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期大功率交流传动9600kW六轴货运电力机车总体说明书1 概述大功率交流传动HX D1B型六轴9600kW交流传动电力机车在引进、消化、吸收HX D1型机车基础上进行自主再创新的成果，该型机车研制时紧紧围绕机车九大关键技术和十项主要配套技术，遵循先进、成熟、经济、适用、可靠的技术原则，按照模块化、标准化、系列化的要求，优化设计和制造，研制的适应铁路运输需要的六轴交流传动7200kW干线电力机车。
机车设计、制造和试验等采用的技术标准是IEC、UIC、EN、DIN、GB及TB等相关标准。
该型机车设计使用寿命30年。
机车主要特点是：采用模块化、标准化、通用化设计，并充分考虑噪音、防火、安全及维护等设计要素。
主电路：机车设有2个水冷牵引变流器，每个变流器包含2个四象限整流器以及3个为相应3台牵引电动机供电的主逆变器和1个为辅助设备供电的辅助逆变器。
整流器和逆变器均采用 6.5kV/600A IGBT。
逆变器电机控制上采用单轴控制技术，粘着利用率高；轴牵引功率1600kW，电制动采用再生制动。
辅助电路：机车辅助采用主辅一体化设计，辅助逆变器供电（集成在主逆变器中），可实现在过分相时不间断供电。
辅助变流器分别由恒频恒压变流器（CVCF）与变频变压变流器（VVVF）两个模块构成，实现100%故障冗余。
辅机采用无级闭环控制，效率高，节能降噪。
控制网络：机车采用SIBAS 32微机控制系统，实现网络化、模块化，使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络应符合IEC 61375的标准要求。
机车内部的通讯通过MVB总线实现，机车间的通讯通过WTB总线实现，通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能，CCU采用双套热备冗余，具有当代机车微机网络控制的先进性；设备布置：机车总体结构为双司机室、机械间设备按斜对称原则布置、中间走廊、采用预布线和预布管设计。
通风方式：机车采用独立通风方式，具有先进的冬夏季转换功能，保证机车内部清洁的环境和良好的通风效果。
车体：车体采用整体承载结构型式，全部由钢板及钢板压型件组焊而成的全钢焊接结构，车体纵向压缩载荷取3000kN，纵向拉伸载荷取2500kN。
以中央纵梁作为主要传递牵引力的构件，具有高强度低重量的优点，适合重载牵引。
转向架：机车采用两台C0转向架。
驱动系统采用整体式带柔性联轴器的抱轴悬挂驱动；构架为箱形梁焊接构架；一系悬挂采用轴箱拉杆＋螺旋弹簧方式；二系悬挂采用高圆螺旋弹簧结构；牵引装置采用低位牵引；基础制动采用轮盘制动。
空气制动系统：机车空气制动系统采用基于AAR规则的制动系统，适合重载列车制动。
司机室结构和设备布置符合人机工程学要求和美学原理，采取多项措施使降低司机室噪音，为乘务人员提供舒适的工作环境。
安全防护：机车上设有高压安全联锁装置，保证司乘人员及检修人员的人身安全。
2 机车主要技术参数及性能2.1用途及使用环境条件2.1.1用途：铁路干线用牵引货物列车，当牵引重量为5000吨时，在平直道的最高运营速度为120 km/h。
2.1.2机车在下列条件下，应能按机车额定功率正常工作。
a）海拔高度：不超过 2500 m 在海拔高于1400m、环境温度接近+40℃、连续在最大功率状态下运行时可能出现功率限制。
b）环境温度（遮荫处） -25℃ ~+40℃ 机车基础结构按照-40℃运用环境设计，并预留加强防寒设备安装接口和布线空间。
机车能够在-40 ℃环境下存放，加强防寒后能够在-25℃～-40℃环境下正常运用，但是在运用前需要预热。
c）月平均最大相对湿度（该月月平均最低温度不低于25℃） 95 % d）环境条件：能承受风、雨、雪、盐雾、煤尘和偶有沙尘暴 。
2.2基本技术参数2.2.1电流制: 25kV/50Hz网压允许波动范围17.5kV～31 kV。
2.2.2 机车功率发挥基本要求在22.5kV到30kV网压下，功率为9600kW；22.5kV～19kV，功率从9600kW线性减小到8106kW ；30kV~31kV ，功率从9600kW 线性减小到0 ；19 kV ～17.5 kV ，功率从8106kW 线性减小到0。
机车功率发挥情况见图1所示。
图1机车功率发挥曲线 2.2.3轨距: 1435 mm2.2.4轴式: C 0-C 02.2.5机车整备重量: 15013+−% t 2.2.6轴荷重: 25 13+−% t2.2.6.1同一机车，每根轴的实际轴重与该机车实际平均轴重之差，不大于该机车的平均轴荷重的±2%。
2.2.6.2各个轮荷重不超过（各自轮对）平均轮荷重的（按照标准IEC61133《铁路设施铁路车辆 车辆组装后和运行前的整车试验》）±4%2.2.7尺寸限界2.2.7.1机车受电弓完全降弓和后视镜完全收回时，在平直轨道上，其外形尺寸符合中华人民共和国国标GB146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》的电力机车限界要求。
2.2.7.2车钩中心线距轨面高度为(新轮)880mm ±10 mm 2.2.7.3受电弓降下时受电弓滑板距轨面高度(新轮)≤4720mm 2.2.7.4在牵引时，受电弓滑板距轨面工作高度 满足5200mm ～6500mm 功率发挥网压2.2.7.5齿轮箱底面最低点距轨面高度不小于（新轮） 120 mmmm 2.2.7.6机车排障器距轨面高度(在踏面允许磨耗范围内可调) 110+102.2.7.7转向架扫石器距轨面高度(在踏面允许磨耗范围内可调) 30 mm 2.2.8机车主要尺寸2.2.8.1机车前后车钩中心距 22670 mm 2.2.8.2机车车体宽度 3100mm 2.2.8.3机车最大宽度（车体外附属设备处于工作状态） 3560mm 2.2.8.4机车车顶距轨面高度 4040mm 2.2.8.5车体机械间底架上平面距轨面高 1600mm 2.2.8.6机车转向架中心距 11760 mm 2.2.8.7机车转向架固定轴距1轴到2轴 2250 mm 2轴到3轴 2000 mm 2.2.9主要技术参数2.2.9.1机车轮周牵引功率（持续制） ≥9600 kW 2.2.9.2机车轮周电制动功率（持续制） ≥9600 kW 2.2.9.3机车速度机车最高运营速度 120km/h 最高试验速度（新轮） 132km/h±2km/h 持续速度 <81.9km/h 2.2.9.4牵引特性机车起动牵引力（0～5 km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引力，干燥无油轨面）≥520kN 机车持续制牵引力 422kN 恒功率速度范围:牵引： 76km/h～120km/h再生制动： 100km/h～120km/h 最大再生制动力（车钩处） 346kN 速度低于5km/h至0km/h时，再生制动力线性下降至0；速度5 km/h～100km/h时，达到最大制动力346kN；在速度120km/h时，制动力为288 kN。
牵引特性曲线见图2。
图2牵引特性曲线再生制动特性曲线见图3。
图3再生制动特性曲线2.2.9.5功率因数( λ ) ≥0.98条件是接触网电压在22.5～27.5kV（正弦网压）范围内，且机车牵引功率在额定牵引功率的20 %至100%范围内。
2.2.9.6等效干扰电流和原边电流谐波含量（机车在持续制牵引工况下，距牵引变电所10km处测量，接触网每公里0.83Ω，65°22′）当一台机车满功率运行时等效干扰电流 (Jp) ≤ 1.5A 当一台牵引电机被切除运行时等效干扰电流 (Jp) < 3.5A 2.2.9.7机车电传动型式：采用“交-直-交”电传动形式。
电源侧采用四象限斩波整流器，电机侧采用变压变频式逆变器，向三相异步牵引电动机供电。
每个电机由各自的逆变器供电（轴控）。
2.2.9.8机车总效率:机车在额定网压下，在牵引工况下发挥持续额定功率时，机车总效率 ≥ 0.85 2.2.10机车动力学性能2.2.10.1机车动力学性能试验最高试验速度： 132km/h±2km/h 速度公差是为了方便动力学试验数据的测量。
2.2.10.2线路最小曲线半径为300±20m，其它试验线路和试验测量工况方面的要求按 TB/T2360《铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准》 执行。
2.2.10.3机车应能以5km/h速度安全通过R=125m的曲线，并应能在R=250m的曲线上进行正常摘挂作业。
2.2.10.4机车安全性指标含脱轨系数、轮重减载率等，其中脱轨系数不大于0.9；轮轴横向力按TB/T2360评定，其系数不大于1.0；轮重减载率按GB/T 5599《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规程》评定。
2.2.10.5机车舒适度指标包括车体垂向和横向振动加速度、垂向和横向平稳性指标，舒适度指标按TB/T2360中的合格指标评定。
2.2.10.6机车在整个试验速度范围内是稳定的，机车的横向失稳采用构架上的横向加速度进行评判，条件为滤波 0.5Hz ～10 Hz 下连续出现6次以上的横向加速度值不超过10 m/s2。
2.2.10.7在机车起动时最大轴重转移 10% 2.2.10.8机车具有轴重转移的电气补偿功能。
2.2.11机车重联控制功能2.2.11.1机车应具有通过WTB总线进行多机(最多三台)重联控制及显示功能。
2.2.12机车自动过分相控制机车装有自动过分相设备，能实现自动过分相控制，可根据地面分相设备提供的位置信号实施自动过分相操作。
2.2.13防火及安全2.2.13.1机车的设计必须有良好的防火性能，以便最大限度地防止火灾发生。
机车的设计、制造及所选用的材料、部件的防火要求符合标准GB6771《电力机车防火和消防措施的规程》或等效国际标准的相应等级(DIN5510-2-2003《铁道车辆的火灾预防保护：第二部分 原材料和零部件的火灾特点及副作用、分类、要求和测试方法》)。
2.2.13.2机车上应采用非延燃性材料和防火材料，不允许使用燃烧后产生足以影响人体健康和对环境有害的毒气的材料。
2.2.13.3机车所使用的电线和电缆应是无卤低烟阻燃或无卤低烟耐火电缆（根据EN50264《铁路设施.有特殊防火性能的铁路车辆电缆.标准壁厚》）。
2.2.13.4高压电气设备应具有人身安全防护措施和警示标识。
2.2.13.5机车每个司机室配有2个灭火器。
2.2.14外部噪声2.2.14.1机车应采取措施来降低机车附近的噪音等级至最低。
2.2.14.2测试条件：距轨道中心线7.5m及轨道上方1.2m处，轨道条件符合ISO 3095《铁路车辆辐射噪声的测量》的相关条款要求。