HXD1C电气线路分析

LogoHXD型电力机车城轨车辆教研室李瑞荣项目二HXD1C型电力机车电气线路HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院学习内容HXD1C主电路1HXD1C辅助电路2TCN网络控制电路34TCMS与CCBII、LKJ2000之间的接口一、HXD3C主电路HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.网侧电路（1）网络电压构成受电弓AP1（=11-E07）、AP2（=11-E08）高压隔离开关1QS（=11-Q03）、2QS（=11-Q04）主断路器QF（=11Q-01）高压接地开关4QS（=11Q02）避雷器1F（=11-F01）高压电压互感器（=11-T01）25kV高压电缆原边电流互感器HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院（2）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THG2B型高压隔离开关避雷器1.网侧电路TBY1-25型电压互感器高压电缆总成原边电流互感器HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.网侧电路冲击耐受电压170kV爬电距离1000mm高压电缆总成（连接车顶母线和主变压器）精度等级CI1/CI0.5高压电流互感器（干式）精度等级CI0.5高压互感器（油浸式、SS系列机车广泛采用）额定电流400A短时电流16kA接地开关（手动、无载操作）（3）网侧主要部件电气性能最大放电电流10kA避雷器（氧化锌电阻片，内部无间隙）开断容量600MVA真空主断路器（绝缘子爬电距离大于1000mm）额定运行速度200km/h受电弓（具有ADD功能）额定电流400A开断角度60°高压隔离开关（手动、无载操作）HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.牵引逆变电路（1）牵引逆变主电路构成HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.牵引逆变电路（2）主变压器、牵引变流器和牵引电机“先进、成熟、经济、适用、可靠”的设计理念TBQ35-8900/25型主变压器TGA9型牵引变流器JD160A型牵引电机采用标准化、模块化设计采用轴控方式，提高机车的可利用率牵引变流器TCUHXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.牵引逆变电路2×0.27mH电感值包含在主变压器内谐振电抗器强迫油循环冷却冷却方式（3）主变压器电气性能参数2×300kVA辅助绕组额定容量6×1383kVA牵引绕组额定容量8900kVA原边绕组额定容量≥97%额定效率HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.牵引逆变电路3×814A最大输出电流强迫水循环冷却冷却方式（4）牵引变流器电气性能参数DC1800V中间电压3×1390A额定输入电流AC970V/50Hz额定输入电压≥97.5%效率3AC1375V额定输出电压3×598A额定输出电流HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.牵引逆变电路≥94.5%额定效率（持续点）强迫风冷冷却方式（5）牵引电机性能参数1720rpm额定转速1419V最高电压≥1225kW额定功率200级绝缘等级598A额定电流58.1Hz额定频率HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院3.接地检测R1、R2分别取102k和34k，ug1超过正常值的30％就认为出现接地故障。HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院学习内容HXD1C主电路1HXD1C辅助电路2TCN网络控制电路34TCMS与CCBII、LKJ2000之间的接口HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院HXD1C辅助电气系统组成辅助电气系统组成3AC440V/60Hz电路AC220V电路DC110V电源及其配电辅助电气系统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HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.3AC440V供电电路（1）电路原理HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.3AC440V供电电路（2）辅助变流器柜特性及主要参数TGF54型辅助变流器辅助变流器输出U/f特性曲线248KVA额定容量80～440V(10～60Hz)VVVF输出电压和输出频率440V（60Hz）CVCF输出电压和输出频率HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.220V辅助负载电路供电HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院3.DC110V电源给控制系统提供电源转化DC24V给照明、仪表电路供电HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院3.DC110V电源控制电源柜性能参数TGY03型控制电源柜DC115.2V±1%快速充电电压DC108.0V±1%浮充电压DC24V±2%DC24V输出输出电压等级最大持续输出电流90ADC110V25ADC24VDC35A蓄电池最大充电电流维修差确认：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HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院辅助电气系统——主要电气部件THTF4.5牵引风机冷却塔风机主压缩机冷却塔（含风机、水泵）司机室空调HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院学习内容HXD1C主电路1HXD1C辅助电路2TCN列车通信网络34HXD1C控制电路简析HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.TCN列车控制系统网关控制单元1控制单元2控制单元n车辆总线网关控制单元1控制单元2控制单元n车辆总线网关控制单元1控制单元2控制单元n车辆总线列车总线（1）列车总线IEC61735——IEC与UIC共同制动的TCN列车总线标准列车总线为WTB车辆总线为MVBHXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.TCN列车控制系统（2）HXD1B控制网络拓扑HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院相关知识——MVB的三种电气介质1．标准的RS-485收发器，距离20m，最多连接32个设备；(电气短距离ESD)2．IEC61158-2规定的变压器及电气隔离收发器，采用屏蔽双绞线，距离200m，最多32个设备；（电气中等距离EMD）3．光纤，距离2000m，点对点连接或星形连接。（OGF）HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院相关知识——什么是RS485Interconnectsdevicesovershortdistances(20m)withoutgalvanicseparationBasedonprovenRS-485technology(Profibus)Mainapplication:connectdeviceswithinthesamecabinet.terminator/biasing+5VGNDRu(390)Rm(150)Rd(390)terminator/biasingsegmentlengthdevice1deviceNdevice2..n-1RxSTxSRxSTxSRxSTxS•••equipotentiallineData_NData_PBus_GNDRu(390)Rm(150)Rd(390)+5VHXD1C电气线路广州铁路职业技术学院（3）HXD1C控制系统拓扑图ACU1ACU2BCUCab1Cab2GWMWTBGWM:网关VCM:车辆控制模块ERM:事件记录模块DIM:数字量输入模块DXM:数字量输入/输出模块AXM:模拟量输入/输出模块IDU:智能显示单元MVBDXMAXMDIMCCUVCM2VCM1ERMTCU1TCU2CIOMIOIDU1DXMAXMDIMCIODXMDIMIDU21.TCN列车控制系统HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.TCN列车控制系统（1）中央控制单元CCU组成由车辆控制模块VCM、WTB/MVB网关GWM和记录存储模块ERM构成，各个模块之间通过车辆总线MVB连接。实现车辆级过程控制、通信管理控制、显示控制、故障诊断、列车级过程控制、列车总线管理、列车级数据通信、数据记录、数据转储功能。HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.TCN列车控制系统（2）司机室输入输出单元CIO司机室输入输出单元CIO由数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM构成，各个模块之间通过车辆总线MVB连接。输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；控制信号输出：将网络控制信号转换成电气信号，控制如继电器等设备。HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院CIO在司机室右侧司机台下方低压柜的布局（从上到下依次为DIM、DXM和AXM模块）CIO的安装位置HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.TCN列车控制系统（3）机械间输入输出单元MIO机械间输入输出单元MIO由数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM构成，各个模块之间通过车辆总线MVB连接。输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；控制信号输出：将网络控制信号转换成电气信号，控制如继电器等设备。HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院MIO在机械间低压柜的布局（左）HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.TCN列车控制系统（4）微机显示屏IDU微机显示屏IDU是网络控制系统TCMS的终端设备。车信息显示：向车辆驾驶人员和维护人员提供车辆综合信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理等功能；参数设定：对轮径值、列车重量、站点、时间日期等参数进行更改与设定；模拟测试：静止情况下，对辅助变流器系统相关部件进行模拟测试；数据转储：通过USB接口，将故障信息转储地面进行统计、分析。HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院智能显示装置IDU结构HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院网络拓扑界面HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院辅助系统界面HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院控制系统——主要部件车辆控制模块VCM网关模块GWM模拟量输入输出模块AXM数字量输入模块DIM数字量输入输出模块DXM事件记录模块ERM1.TCN列车控制系统HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院学习内容HXD1C主电路1HXD1C辅助电路2TCN列车通信网络34HXD1C控制电路简析HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院1.读图说明HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.司机室占用（=22/8）闭合=22-S01-S3，E11_01=1,E12_01=0，I端司机室占用HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.受电弓控制升弓条件•低压柜受电弓模式=21-S51选择升弓模式（=21/5）•机车操作模式选择开关=21-S54在正常位（=21/9.2）•高压隔离开关=11Q03或=11-Q04闭合•总风400kPa•HVB断开•TCU与CCU通信正常•受电弓切断阀=28-A01.U99在打开位（Cutin）–“升弓气路隔离塞门打开”E31_13=1(=21/2.2)HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院2.受电弓控制升弓指令•将受电弓扳键开关=21-S11推置“升”位–“升弓指令”E11_06=0（=21/4.2）？–“升弓指令非”E12_06=1（=21/4.3）？升弓•“升弓1命令”A31_03=1（=21/2.5）•41YV得电，受电弓升起升弓检测•气囊压力3bar时，压力开关=21-A02常开闭合（=21/5.6）•“受电弓1升起”E31_04=1，CCU收到电弓升起的信息HXD1C电气线路广州铁路职业技术学院3.主断控制合闸条件（1）主断环硬线回路闭合•“主断和受电弓控制”=21-F114闭合(=21/2.3)•两端紧急按钮=28-S10/=28-S20(=21/6.2)•受电弓钥匙阀打开260641线使“主断环硬线回路闭合”E31_11=1（2）TCU、CCU允许合主断•“TCU1允许合主断”=11-A01闭合/“TCU1旁路a”A31_07=1/“TCU1旁路b”A32_07=1•=11-A02TCU2允许合断闭合/A31_08=1TCU2旁路a/A32_08=1TCU2旁路b•“CCU主断允许通道1”A31_01=1•“CCU主断允