HXD1C型电力机车车顶、车内高低压电器柜及各电器开关名称

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。

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。

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机车说明版本：第1.1 版修改记录目录1 概述61.1 目的及用途 (6)1.2 技术参数 (8)2 安全指导 (10)2.1 重要注意事项 (11)2.2 火灾反应 (13)3 机械设备 (14)3.1 机车车体 (14)3.2 转向架153.2.1 驱动装置153.2.2 撒砂装置163.2.3 轴端接地装及传感器置布置 (17)3.3 司机室183.4 机械间203.4.1 部件冷却203.4.2 机械间通风243.5 制动柜253.6 压缩空气供应系统 (29)3.6.1 主空气管路系统 (29)3.6.2 辅助压缩机系统 (30)3.6.3 排泄（排风） (31)3.7 刮雨器323.8 喇叭 (34)3.9 附属设备部件 (36)3.9.1 接地棒363.9.2 卫生间373.9.3 冷藏箱373.9.4 复轨器383.9.5 工具柜及微波炉 (38)4 制动 (39)4.1 司机室制动操控部件 (39)4.2 电制动 (40)4.3 非直接制动/自动制动 (42)4.4 单独EP-制动 (43)4.5 停车制动 (43)4.6 指示器 (44)4.7 无火回送 (45)4.8 车端制动软管 (45)5 电气设备 (46)5.1 主电路 (46)5.2 受电弓 (47)5.3 主变压器 (48)5.4 牵引变流器 (50)5.5 牵引悬挂装置 (51)5.6 辅助系统 (52)5.7 第三方设备柜 (53)5.8 低压柜545.9 空调机组 (54)5.9.1 制冷原理图565.10 前窗玻璃加热器 (57)5.11 显示器 (57)5.11.1功能按键及说明 (58)5.11.2 显示器界面功能块 (59)5.11.3 主屏幕布置 (59)5.11.4 显示数据主要界面 (60)5.11.5 显示列车重量输入界面 (61)5.11.6 显示机车配置界面 (63)5.11.7 显示牵引数据界面 (65)5.11.8 显示辅助系统界面 (67)5.11.9 显示故障信息界面 (68)5.12 直流电源 (69)5.12.1 蓄电池柜695.12.2 控制电源柜705.13 信号装置 (71)6 操作部件 (72)6.1 司机操纵台概况 (72)6.1.1 制动显示屏 (73)6.1.2 面板1 (74)6.1.3 监控显示屏 (74)6.1.4 微机显示屏 (75)6.1.5 面板2 (75)6.1.6 面板3 (76)6.1.7 面板4 (77)6.1.8 右柜 (77)6.1.9 中柜 (78)6.1.10 主台面板 (80)6.1.11 整体脚踏 (82)6.2 司机室前墙布置 (83)6.3 司机室后墙 (84)6.4 侧墙布置 (85)7 控制系统 (86)7.1 网络控制设备 (87)7.1.1 中央控制单元（CCU） (87)7.1.2 牵引控制单元 (87)7.2微机显示器 (88)7.3 制动控制单元(BCU) (88)7.4定速控制 (89)7.5 走行距离和速度测量系统 (90)7.5.1 无人警惕安全装置 (91)8 过分相装置 (93)8.1 过分相指示信号 (94)8.2 过分相程序 (94)8.3 过分相时的显示屏指示 (95)9 轴重转换 (96)1 概述本手册为操作大功率交流传动六轴7200KW 机车及其设备提供了指导。

和谐1型电力机车开关、断路器、空气管路柜明细和谐1型机车司机侧后墙开关布置图序号开关代号说明功能/开关位置1 =34-F54 小自动开关用于1AC 230V 60Hz 插座2 =62-F07 小自动开关用于两个辅助加热器风机3 =63-F01 小自动开关用于前窗玻璃加热4 =51-F02 小自动开关用于头灯5 =51-F04 小自动开关用于辅照灯6 =51-F06 小自动开关用于记点灯7 =52-F03 小自动开关仪表照明8 =62-F13 小自动开关用于辅助通风机9 =45-F01 小自动开关列车无线电通讯装置400kHz10 =45-F11 小自动开关机车综合通讯设备450 MHz/GSM-R11 =45-F21 小自动开关机车通讯装置（机车重联电话）12 =51-F05 小自动开关用于记点灯控制13 =52-F01 小自动开关司机室灯14 =52-F02 小自动开关机械间灯15 =22-F03 小自动开关用于占用司机室监控16 =42-F02 小自动开关仅用于1#~3#机车的远程数据接口电源17 =32-F21 小自动开关用于DC 110V 插座18 =51-F01 小自动开关用于头灯控制19 =51-F03 小自动开关用于辅照灯控制20 =62-F11 小自动开关用于空调控制系统DC 110V 电源21 =62-F10 小自动开关用于空调控制系统DC 110V 电源22 =63-F02 小自动开关用于控制前窗玻璃加热23 =41-P01 电度表电度表24 =32-P01 指示仪表蓄电池表和接地故障测试25 =52-S03 按钮开关机械间灯26 =528-S11 按钮开关停车制动缓解27 =28-S09 按钮开关停车制动投入28 =43-S06 旋转式选择开关无人警惕故障开关失效29 =21-S13 转换开关受电弓选择开关（位置: 本节-自动-后节-双弓）30 =31-S01 旋转式开关蓄电池接触器闭合/断开31 =32-S05 旋转式开关转向架插座闭合/断开32 =32-S02 旋转式控制开关蓄电池电路接地故障测试开关和谐1型机车低压电器柜开关名称及位置序号部件序号部件1 蓄电池充电转换开关=32-S03 4 控制开关=43-S022 控制开关==22-S11 5 控制开关==34-S123 控制开关=22-S13 6 用于CAM操作开关的控制杆=34-S01和谐1型机车低压电器柜断路器名称及位置行代号中文行代号中文1 =22-F01 CCU 1 4 =74-F01 风笛=22-F02 CCU 2 =32-F20 蓄电池控制=24-F01 紧凑式I/O模块SKS 1A =28-F03 停车制动=24-F02 紧凑式I/O模块SKS 1B =42-F01 LOCONTROL 显示屏=24-F03 SKS 3 5 =44-F01 无线数据传送设备=23-F03 门控单元1 =44-F04 LOCOTROL 通信处理模块=23-F04 门控单元2 =44-F05 LOCOTROL 车载通信单元=77-F03 卫生间=28-F04 CCBII 分布模块2 =21-F01 受电弓和主断控制=28-F05 CCBII 机车控制显示单元=21-F02 辅助压缩机 6 =62-F06 空调压缩机油加热器=21-F04 自动过分相=63-F03 低压柜加热器=23-F01 TCU 1 =63-F11 信号柜加热器=23-F02 TCU 2 =77-F02 卫生间风扇/加热器=28-F01 CCB II 电控控制单元=77-F04 微波炉=28-F02 防滑保护=34-F03 低压柜风扇3 =34-F02 SKS3 反馈信号7 =34-Q11 油泵=34-F01 SKS3 工作信号=34-Q12 水泵=43-F01 监控单元=34-Q13 机械间风机=21-F03 电度表，11Q03工作信号=34-Q15 主逆变器风扇=21-F05 受电弓控制=72-Q01 砂加热器=32-F12 DC AC变流器8 =34-Q01 牵引电机1 风机=31-F01 辅助系统1控制=34-Q02 牵引电机2 风机=31-F02 辅助系统2控制=34-Q03 牵引电机3 风机=34-F10 库内供电控制=34-Q04 牵引电机4 风机=24-F04 SKS3 控制电路=34-Q06 3AC 230V 60Hz4 =72-F02 轮缘润滑和撒砂=77-Q01=43-F02 数/模转换盒监控9 =32-Q01 充电器=43-F03 信号系统=34-Q05 油水冷却塔风机=43-F04 监控显示屏=34-Q10 主压缩机=43-F05 语音箱10 =62-Q11 司机侧辅助加热器=43-F06 TAX2箱=62-Q12 副司机侧辅助加热器=34-F04 干燥器=62-Q01 空调压缩机电机=77-F05 冰箱=62-Q02 空调风扇=62-Q03 空调加热器和谐1型机车制动控制屏部件序号部件序号部件1 制动控制模块9 B01U60 联锁钥匙箱2 B01A24 总风缸截止塞门10 辅助压缩机站3 B01U43 辅助空气压缩机模块11 B01F41 撒砂模块4 B01S30 无人警惕模块12 B01B40 弹簧动作器模块5 B01W30 轮缘润滑模块13 B01Z10 塞门模块6 B01B47 继电器接口模块RIM 14 B01B48 电源分配模块PDM7 B46 MVB 集成处理器模块M-IPM 15 B01G01 防滑行保护控制WSP8 B01P50 PSW 模块16 B01B20 电空控制单元EPCU。