HXD1C型电力机车车顶、车内高低压电器柜及各电器开关名称
HXD1C机车总体介绍
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总体说明
网侧主要电气部件
TSG15B受电弓
BVAC.N99D主断路器和 BTE25.04D高压接地开关
TBY1-25型电压互感器
THG2B型高压隔离开关
高压电缆总成
避雷器
原边电流互感器
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2.辅助系统
总体说明
辅助电气系统特点
采用冗余设计 变频功能，节能性好 采用标准化、模块化设计 为防寒设计预留接口和余量 配置卫生间、微波炉、冷藏箱等生活设施
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17
总体说明
四
设备布置
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18
总体说明
设备布置
HXD1C机车采用双司机室、机械间为贯穿中间走廊 结构（宽度≥600mm），机械间设备按照斜对称布置 的原则进行布置。 全车设备布置可分为： 车顶设备布置 司机室设备布置 机械间设备布置 车下设备布置 辅助设备布置等
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3.控制系统
控制系统——主要部件
总体说明
车辆控制模块VCM
网关模块GWM
事件记录模块ERM
模拟量输入输出模块AXM
数字量输入输出模块DXM
数字量输入模块DIM
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3.控制系统
控制系统——显示屏
总体说明
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2.辅助系统
辅助变流器柜特性及主要参数
总体说明
辅助变流器输出U/f特性曲线
额定容量 VVVF输出电压和输出频率
TGF54型辅助变流器
248KVA 80～440V (10～60Hz) 440V（60Hz）
CVCF输出电压和输出频率
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2.辅助系统
HXD1C机车电气系统技师授课
HXD1C机车主要技术参数
HXD1C机车主要技术参数
主电路组成：
网侧电路； 主变压器； 主变流器； 牵引电动机； 库用动车电路等组成。
HXD1C机车主电路
HXD1C机车主电路主要部件
TSG15B受电弓
BVAC.N99D主断路器和 BTE25.04D高压接地开关
TBY1-25型电压互感器
THG2B型高压隔离开关
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
二极管
IGBT
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i L T1 V1
e
T3 V3 C + RL
﹣
T2 V2 T4 V4
HXD1C机车的四象限整流器电路结构
i
L
V1
e
V3 C + RL
-
V2
V4
HXD1C主电路接地保护电路
该电路由接地电阻R12、R13、中间半电压传感器HV1、中间全电 压传感器VH2构成。
HXD1C瞬时过电压保护电路
过压斩波（直流放电）保护电路：由过压斩波电阻、电流传感器及 斩波管组成。当中间直流侧电压过高时，开通斩波电路，将能量通过电 阻以热能的方式消耗
HXD1C逆变器电路
HXD1C型机车电气系统
HXD1C型电力机车
铁路机车的4次技术变革
3直流
2液力
4交流
1蒸汽
交流传动系统的组成
交流传动系统 = 牵引变流器 + 牵引电动机 + 传动控制单元 + …
电力机车交流传动系统
HXD1C机车电气系统主要特点
HXDC型交流传动电力机车控制电源柜
封面作者：PanHongliang仅供个人学习HXD1C 型交流传动电力机车控制电源柜摘要：阐述 HXD1C 型交流传动电力机车采用地 TGY03 型控制电源柜地主要技术特点、电气系统组成及各部分地功能,并说明了电源柜匹配蓄电池特性地充电模式及曲线.关键词： HXD1C 型机车；控制电源柜；技术特点；蓄电池1 概述HXD1C 型交流传动电力机车中为车载控制电气设备和低压直流电气设备供电地是TGY03 型控制电源柜.该型控制电源柜是在集中式充电机地技术基础上,吸取了通讯电源地设计思路, 通过并联设计实现冗余功能来保证装置地高可靠性；通过全模块化设计实现装置地高维护性；与蓄电池组地充电特性匹配,具有灵活地充电控制方式；友好地人机界面方便维护人员进行参数设置和实时观察装置地各项数据.控制电源柜由机车主变压器地次边绕组提供单相AC 220 V 电源,主要有两个部分地功能：一是为机车内部电器提供控制电压 , 即 AC/DC 模块将单相AC 220 V 电源变为DC 110 V 电源,为机车提供电源,并为蓄电池组充电,同时电源柜上地 DC/DC 模块将机车上地 DC 110 V 电源变为 DC 24 V 电源, 为应急灯、仪表等设备提供电源；电源柜地另外一个功能是针对机车电气设备负载对 110 V 输出和 24 V 输出进行低压配电.2 控制电源柜地技术参数及特点2.1 主要技术参数额定输入电压 AC（220±11）V,50 Hz额定输出电压快速充电电压/ V DC 115.2±1.152浮充电压/V DC 108.0±1.08直流 24/V DC 24±0.48最大持续输出电流/A 90（DC 110 V） 12.5×2（DC 24 V）蓄电池最大充电电流/A DC 352.2 技术特点TGY03 型控制电源柜地技术特点表现在 4 个方面：1）AC/DC 充电模块采用了并联输出地模式, 克服了以往集中式充电机不具备冗余性地缺点；2）电源柜地充电变换装置、24 V 输出装置、监控装置均采取了模块化、抽屉式、插拔式地设计,每个模块都采用了标准热插拔连接器,可以单独形成一套相对独立地电气系统而工作,维护极为简单；3）采用了灵活地充电控制方式,通过监控模块对总输出电流、电池地充电电流进行监测,通过对输出电压进行调节地方式实现限流、均充浮充状态转变等功能；4）具有良好地人机交互界面,电源柜所有监控模块均自带可以显示汉字地液晶显示屏、操作键盘和通讯接口, 方便司乘人员观察电源柜地运行状态,并可通过键盘在显示屏设置界面中对相关参数进行设置.3 控制电源柜地电气系统控制电源柜地电气系统可以按其实现地两个部分功能划分为充电机部分和低压配电部分.电气系统原理框图见图 1.3.1 充电机部分充电机部分由 4 个 AC/DC 模块、1 个 24 V DC/DC模块和 1 个监控单元组成.1）110 V AC/DC 充电模块. 每个 AC/DC 模块容量为 DC 110 V/22.5 A,即电源柜地总容量为DC 110V/90 A,其技术指标见表 1.AC/DC 模块采用高频开关稳压方式 , 将单相AC 220 V 输入电压变换成隔离地 DC 110 V 输出电压以满足蓄电池充电、设备使用等要求. 4 个相对独立地AC/DC 模块并联输出, 采用最大电流法自动均流方式,其原理框图见图 2. 将单元电流最大值与每个单元电源模块电流相比较, 并根据电流地不平衡度来调节参考电压值地大小以实现自动均流, 使得该电源柜完全不同于传统地集中式电源柜：模块式组合电源柜大大延长了平均故障间隔时间, 部分模块地损坏不会导致整个充电机瘫痪,提高了充电系统地可靠性；模块式组合电源柜可缩短平均修复时间,维修方便,只需更换故障模块.AC/DC 模块地核心部件是主控板, 采用最先进地并联单端正激双管式逆变技术,使电源系统稳定性高,系统质量轻；控制系统适时性好,动态响应快,输出精度高,转换效率高. 主控板原理框图见图 3. 通过主控板,模块内部可实现以下保护功能：交流输入过/欠压保护（可恢复）；DC 120 V 输出过压（可恢复）；短路（可恢复）；22.5 A 限流过流保护（可恢复）；85℃模块过温保护（可恢复）.2）24 V DC/DC 模块. 单个24 V DC/DC 模块地功率为 350 W,其技术指标见表2.DC/DC 模块将输入地 110 V 经过高频开关稳压方式输出 DC 24 V,内部有两个相对独立地转换系统,这两个系统同样是并联输出,两个转换系统互为热备份,提高了工作地可靠性. 在关键地主控板上采用单端正激双管式逆变技术；主控芯片采用高性能地UC2844BD,控制系统适时性好 ,动态响应快 ,输出精度高,转换效率高. DC/DC 模块主控板地原理框图与图 3 地区别仅在于输入电压为 DC 110 V,而 AC/DC 模块输入电压为 AC 220 V. 通过主控板保护电路,模块内部可实现下保护功能：输入欠压保护,30 V 直流输出过压保护（可恢复）,短路保护（可恢复）,过流保护；模块 85 ℃过温保护（可恢复）.3）监控单元 ,主要负责对 AC/DC 模块、DC/DC 模块进行管理,提供状态显示、故障记录、故障查询、充电管理等功能. 具体如下：采集模拟量, 包括 AC 220 V 输入电压、 DC 110 V输出电压(蓄电池电压）、总输出电流、蓄电池电流(正值表示充电,负值表示放电）和每个 AC/DC 模块输出电流；调节输出电压：通过 TRIM 端口调节 AC/DC 模块地输出电压；故障指示：可以指示 AC/DC 模块故障,DC/DC 模块故障,输出过流,88 V 欠压,77 V 欠压；充电方式管理：可实现均充方式和浮充方式转换,并且限定充电电流；故障报警和记录：可以记录 256 条,包括故障发生和消失地时间；状态指示：通过绿色地运行灯指示运行正常和红色地报警灯指示故障情况；状态信息显示：包括输出电压、输出电流、充电电流、每个 AC/DC 模块地输出电流、交流输入电压、环境温度、限流状态和充电状态.3.2 低压配电部分电源柜地低压配电部分, 提供库内充电转换、110 V输出电压配电、24 V 输出电压配电等功能. 包括安装在柜门上地对外输出断路器、安装在柜内电器装配组件. 在电源柜地最下方还有专供外部大线接线所用地接线端子,以及输入单相 AC 220 V 控制开关等.4 控制电源柜充电模式每台 HXD1C 型机车上装有 48 节 DM-170 型阀控式免维护铅酸蓄电池. 每节蓄电池标称电压 2V, 标称容量为 170 Ah, 48 节蓄电池地串联标称电压 96 V. 电源柜按照蓄电池地充电特性制定充电模式曲线, 对蓄电池进行充电管理. 电源柜充电机部分地充电方式分为恒流限压充电, 恒压限流充电和浮充电三种模式.当机车启动后, 监控模块检测蓄电池电压并按两种情况进行充电 . 第一种情况是蓄电池电压到低于100.8 V 时, 电源柜将工作在快速充电状态, 并且限制充电电流为 35 A；随着充电过程地持续, 充电电压升高, 最大输出电压将稳定在 115.2 V, 继续充电直至充电电流小于 3.5 A 时, 转为浮充电状态, 输出电压为 108 V, 上述充电情况见图 4 所示. 第二种情况是蓄电池电压到高于100.8 V 时, 电源柜将工作在浮充电状态, 如图 5 所示.电源柜具备限流功能,充电电流限流点为 35 A,总输出电流限流点为 150 A. 电源柜还具备高温限流保护功能,当机械间工作环境从55 ℃开始至 70 ℃,总输出电流限流点由 150 A（100 ％）线性降至 60 A（40 ％）.此外,在下列情况下需对蓄电池组采用库用充电插座或移出车外用地面充电机进行均衡充电：1）电池系统安装完毕,对电池组进行补充充电；2）有两只浮充电压低于 2.18 V；3）电池搁置停用时间超出 3 个月. 均衡充电主要是针对蓄电池组里部分蓄电池单节质量没有问题,但受其它原因影响整体容量降低,为保证全部单体电池中活性物质完全转化地进一步充电.在温度范围为 20~30 ℃时, 均衡充电一般以 2.35 V/只充电24 h.5 结束语TGY03 型控制电源柜采用模块化、并联设计大大提高了机车控制设备电源地冗余性, 智能化地保护设计为电源柜本身提供了更加完善地保护措施, 进一步提高了机车地运行可靠性.抽屉式、插拔式设计有利于检修人员进行快速维护,降低了机车地维修成本.随着HXD1C 型机车地批量交付用户运用, 该型电源柜运行稳定、可靠,能够完全满足机车运用所需地控制电源需求.参考文献：[1] 黄济荣. 电力牵引交流传动与控制[M]. 北京：机械工业出版社,1998.[2] 张大勇 . 我国机车电传动技术地发展 [J]. 机车电传动 ,2007 （3）.[3] 连级三 . 电传动机车概论 [M]. 成都 : 西南交通大学出版社 ,2001.[4] 廖洪涛. 和谐 HXD1 型大功率交流电力机车概述[J]. 电力机车与城轨车辆,2007（1）.[5] 康明明 ,樊运新. HXD1C 型大功率交流传动电力机车概述[J]. 电力以上电池版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
HXD1C型机车总体
转换机车的牵引与制动
工况，改变机车的运行
方向，设定机车运行速 3-有机玻璃标牌
度，实现机车的起动和
调速等工况。牵引/制动
单元位于司机控制器左
侧，用于调节机车的牵
引和制动工况。可前后
推动，
具有“牵引”、“0”、
“制动”三个区域。
牵引/制动单元手柄垂直
时为“0”位，
向前推进入“牵引”区，
推动55°后到达“牵引”
（2）主变流器柜 （2台）：
负责牵引时通过主变压器将单相交流电逆变 后给牵引电机供三相电，电制动时将牵引电机 发的三相电逆变成单相电后通过主变压器反馈 回接触网。
?
牵引变流器采用模块化结构，四象限整流器
和逆变器采用相同的变流模块，模块采用 IGBT作
为开关器件，直流环节电压为 DC1800V ，主电路
TBY1-25 型高压电压互感器主要由: 线圈组、 铁心、油箱、瓷套、出线装置等部分组成,在 箱盖上还装有压力释放阀一个,其开压力为 (35 ±5)kPa, 关闭压力为19kPa, 以防互感器 内部短路或其它原因而引起互感器爆炸。
25kV /100V
图2.2 -2 TBY1－25型高压电压互感器结构图 1-油箱；2-接地螺栓；3-油样活门；4-观察窗；5-二次侧套管；6-一次侧低压端套管； 7-铭牌；8-压力释放阀；9-箱盖；10-油位表；11-吊钩；12-呼吸管；13-25kV套管。
1车顶设备
1.1.受电弓
型号 TSG15B
额定工作电压 30kV(AC)
额定工作电流 1000A
额定运行速度 200km/h
折叠高度 (包括支持绝缘子)
≤678mm
最小工作高度(从落弓位滑板
面起)
04HXD1C机车电气系统介绍
辅助电气系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
控制电源柜的维修
维修前状态确认 指示灯、开关状态检查（目视检查） 柜内部件检查（目视检查）
断开电源柜的输入电源，断开蓄 电池的连接。 模块电容器的放电时间约8分钟
各指示灯、开关状态应良好。
清洁灰尘、检查紧固件、电连接 应良好。
辅助电气系统-主要部件介绍 辅助电气系统——主要电气部件
3AC 440V/60Hz电路
AC 220V电路
DC110V电源及其配电
辅助电气系统结构及特点
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
辅助电气系统特点
采用冗余设计
变频功能，节能性好
采用标准化、模块化设计
为防寒设计预留接口和余量
配置卫生间、转波炉、冷藏箱等生活设施
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
机车电气系统
主传动系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
牵引电机性能参数
额定功率 最高电压 额定转速 额定电流 额定频率 额定效率（持续点） 绝缘等级 冷却方式
≥1225 kW 1419V 1720rpm 598 A 58.1Hz ≥94.5 % 200级 强迫风冷
主传动系统-主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
准要求。
机车电气系统
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
1
主传动系统介绍
2
辅助电气系统介绍
3
控制系统介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
机车电气系统
主传动系统介绍
主传动系统结构及特点 主电路原理图和功能说明 主要部件介绍
和谐HXD1型大功率重载货运电力机车
HXD1C机车控制说明
1. 主电路1.1概述机车用于25 kV, 50Hz供电系统。
主要的高压设备包括受电弓、高压隔离开关、主断路器、主变压器，高压电路供电的主变流器。
1.2网压和网侧电流检测1.2.1 高压互感器配置机车安装1台高压互感器用于检测网压信号。
1.2.2 网压检测(25 kV AC)当受电弓升起时，TCU将通过高压互感器获得网压。
配置如下图所示：图1,网压检测网压应由TCU通过MVB传送至CCU并在司机室的IDU上显示。
应在TCU和CCU中实现网压的监测，在故障情况下CCU应立刻分断主断路器。
CCU升弓命令发出后，将开始网压检测。
正常网压应在17.5 kV – 31 kV的范围内。
欠压检测如果网压低于17 kV超过1秒钟，主断路器将被分断。
只有当网压高于17.5kV 超过1秒钟后，主断路器才允许重新合上。
如果在主断路器合上之后的0~0.6秒之内网压低压15 kV，主断路器应断开并锁定2分钟；如果30分钟之内发生了2次，主断路器应被锁定。
超压检测如果网压高于31.5 kV超过40秒钟，主断路器将被分断；如果网压高于32 kV，主断路器立刻断开。
只有当网压低于31kV超过20秒后，主断路器才允许重新合上。
1.2.3原边电流和回流电流检测TCU通过电流互感器获得网侧电流。
在原边绕组的两端将安装2个网侧电流互感器=11-T02和=11-T04，分别用于测量原边电流和回流电流。
配置如下：图 2 原边电流检测TCU应实现网侧电流的检测，在高压电路故障情况下，TCU应立刻分断主断路器。
网侧电流应通过MVB传送至CCU并在司机室的IDU上显示。
网侧电流保护：1.3主变压器保护对于主变压器的保护，控制系统主要有变压器油温的监控、变压器油流状态的监控、变压器压力释放阀监控三种，三种状态由微机系统进行监控，根据监控的情况进行相应的控制与保护。
1.3.1布赫保护为了保护机车，主变压器将安装布赫继电器，它能检测主变压器内部的气体压力。
“和谐”电1C型
HXD1C型电力机车HXD1C型电力机车（“和谐”电1C型），是中国铁路使用的交流电传动干线货运电力机车。
1概要HXD1C型电力机车是干线货运用六轴交流电传动电力机车，由南车株洲电力机车为适应中国铁路运输市场的需要而研制的主型机车，其设计参照了株洲电力机车与德国西门子联合研制制造的HXD1型和HXD1B型电力机车，但使用了更多国产化元件，中国南车株洲电力机车方面称，HXD1C型机车的国产化率90%以上。
包括使用IGBT模块（3,300V / 1,200A）的牵引变流器（IGBT芯片仍需从英飞凌等外国公司购买）、网络控制系统等。
轴式为Co-Co，单轴控制技术，六轴每轴装有一台最大功率1,200 kW 的交流电牵引电动机，总功率7200 kW。
可在线路坡度12‰以下的路段，牵引5000吨至5500吨货物列车。
2009年6月22日，铁道部与南车签署合同，订购400台HXD1C型机车，其中120台会由资阳机车有限公司和资阳南车电力机车有限公司生产，其余280台均由株洲电力机车生产。
首台试制车（HXD1C0001）已于2009年4月30日在株洲厂建造完成，至6月12日正式下线。
首两辆机车于6月26日起开始在北京环铁进行试验。
首批机车配属成都铁路局，首两辆机车已于2009年9月30日交付予重庆机务段[5]，当年累计交付重庆机务段60台机车。
2009年11月HXD1C型机车在襄渝铁路测试牵引性能、制动性能和动应力。
广铁株洲机务段于2009年11月18日开始接受HXD1C机车。
南车株洲电力机车与铁道部在2010年7月再度签订590台HXD1C型电力机车的新合同，项目总金额近86亿元，其中170台机车由中国南车资阳机车分包。
由株洲厂生产的HXD1C型机车编号HXD1C-0XXX，资阳厂生产的HXD1C型机车编号HXD1C-6XXX。
2012年12月31日18点整.乌鲁木齐铁路局..配属的HXD1C电力机车全部上线运行，担当乌西—柳园间列车牵引任务.2技术数据编辑UIC轴式Co'Co'轨距1,435 mm受流电压交流 25 kV 50 Hz牵引电动机JD160A × 6最高速度120 km/h牵引功率7,200 kW和谐1型机车应急故障处理1 和谐1型电力机车应急故障处理一、机车一节蓄电池电压低于88V时的临时供电办法：1、条件：用有电节给亏电节供电（操纵有电节）。
HXD1C机车电气系统介绍
重 率
? 机车控制电源为DC 110V，照明供电为DC 24V；
功 大
? 控制系统采用微机控制，符合IEC 61375 标准的TCN网络；
型 HX1D
?
机车具有先进的智能化诊断功能，能对主传动系统、辅助电气系 统、控制系统以及空气制动系统的故障进行诊断和安全导向；
谐 和
? 机车电磁兼容满足EN 50121-1，EN 50121-2，EN 50121-3-1的
标准要求。
车 机 力
1
电
运
货
载 重
2
率
功
大
型 HX1D
3
谐
和
机车电气系统
主传动系统介绍 辅助电气系统介绍
控制系统介绍
机车电气系统
车 机
主传动系统介绍
力
电
运
货 载
主传动系统结构及特点
重
率
功
主电路原理图和功能说明
大
型
HX1D
主要部件介绍
谐
和
主传动系统结构及特点
主电路结构
车 机 力 电 运 货 载 重 率 功 大 型 HX1D 谐 和
车
机
温度无指示或指示错误，机械故障等
更换有故障电阻温度计
力
电 运
油泵不规则运行、运行噪音、轴承故障、绕组故障、阻
塞、漏油等
更换有故障油泵
货
压力释放阀无信号或信号错误，机械故障、不动作
更换压力释放阀
载
重
油流继电器无信号或信号错误，机械故障、不动作
率
更换油流继电器
功 大
变压器烧损
更换有故障变压器
型
HX1D
高压电缆总成