SS3B重联电力机车应用.docx

1、SS3B重联电力机车应用机 车 总 体概 述 SS3B型固定重联电力机车是双节十二轴固定重联货运机车，是在SS3型4000系列电力机车基础上作了重大改造后的机车。 SS3B型固定重联电力机车主电路采用晶闸管不等分三段半控桥式整流电路，采用前、后转向架独立供电方式，每个转向架三台电机并联。为了充分利用粘着，设有轴重转移电气补偿环节，并设有防空转防滑装置。 机车转向架采用旁拉杆低牵引拉杆，牵引点高度460mm，低位牵引点不仅减少了轴重转移量，又使每个转向架各轴负荷均匀，不仅提高了机车粘着利用率和牵引性能，又使机车功率得到充分发挥。电制动采用电阻加馈制动方式，可使低速时维持制动电流不变，扩大低速大制

2、动力范围，使列车在长大下坡道上以较高的速度运行。SS3B型固定重联电力机车为双节重联机车，由两台结构相同的A、B节机车固定重联运行，也可单节使用。机车采用单相工频电流制，电压25kV。采用交直传动形式和串励脉流牵引电动机。机车辅助系统采用旋转式劈相机，供三相交流电。机车设备布置采用双侧纵走廊、分室斜对称布置，设备屏柜化，成套化。机车通风采用侧墙大面积立式百页窗和滤尘通风方式。1.机车总体结构 机车由双节（A、B节）组成，每节设有单端司机室，底架长度与SS3型电力机车保持一致。车内设备遵照分室斜对称布置原则，每节机车中间为变压器室。由变压器室向两端对称布置，即1、2号高压室、1、2号辅助室、I端

3、司机室以及与他对应的3号辅助室。3号辅助室面积与I端司机室相同。车内各室面积与SS3型电力机车保持一致，双侧走廊宽500mm。机车顶部设置25kV高压电器，机车下部为转向架及其他设备。具体布置见图1-11.1车顶设备 车顶装有DSA200型受电弓、高压电压互感器、真空断路器、高压隔离开关、避雷器、支持绝缘子（硅橡胶）；机车两端连接处装有高压连接器。 机车变压器顶盖上装有人孔天窗和小盖接地装置，同时人孔天窗部位加装BJ-C型高压报警装置；两个辅助室盖顶上装有受电弓、高压隔离开关，支持瓷瓶；每端司机室顶盖设有高、低音风笛，和空调机组。1.2司机室设备A、B节机车各设一个按规范化设计的司机室。司机室

4、两侧各设有一扇通向车外的门，后墙两侧各设一扇通向车内机械间的门。1.2.1司机操纵台司机操纵台按规范化要求布置,制动区装有电空制动控制器（大闸）、空气制动阀（小闸）及压力仪表模块（含语音箱）；运行区装有监控显示屏、机车速度表、多功能状态组合模块、紧急制动按钮；牵引区装有司机控制器、风笛按钮、微机显示屏、微机复位、后视镜按钮等；台面上装有前照灯、副照灯、仪表灯、标志灯、司机室灯、主断、受电弓、劈相机、压缩机、通风机、制动风机扳键开关及钥匙开关等。操纵台下分左、中、右柜，左柜内装有空气制动管路屏、中柜内装有连接插头、接线端子排、冰箱。门板上有机车重联电话、220V电源插座、刮雨器控制模板、转换开关

5、等，右柜内装有刮雨器水箱、中央控制单元（CCU）、安全防护用品箱等；正、副司机脚踏板下装有脚炉。正司机脚踏板上装有脚踏开关。副司机台上装有高压风笛按钮、监控解锁按钮、后视镜风动按钮。1.2.2司机室各窗采用安全防爆玻璃，前窗玻璃具有电加热功能。侧窗为活动提拉侧窗，带有自锁机构。前窗玻璃的内外侧分别安装遮阳帘、具有喷水功能的刮雨器；司机室前端有前照灯、副照灯、标志灯。以上各件的控制开关安装在司机台面板上。1.2.3司机室设正、副司机座椅。正司机侧窗墙下装有电台控制盒及侧墙暖风机。副司机侧窗墙装有侧墙暖风机。司机室天花板前部装有空调机组，后部装可调光的司机室灯及电风扇。1.2.4司机室后墙装有饮水

6、器、热饭装置、手制动、车长阀。灭火器、添乘座椅、后墙暖风机、TAX2箱主机、数模转换盒、机车信号主机、接线盒、接线端子排等。1.3辅助室设备1.3.1 1号辅助室面积28603105，安装有1号平波电抗器、牵引通风机组、空调电源、低压电器柜（）（内含LCU逻辑控制装置）、端子柜、监控主机、双向铝合金复轨器等。冷空气从平波电抗器引入，经牵引通风机组分两路再对1、2位牵引电动机通风冷却。在辅助室里的司机室后墙装有车顶高压设备绝缘故障检测装置。1.3.2 2号辅助室有劈相机、螺杆式空气压缩机组、牵引通风机组、平波电抗器、低压电器柜（内含LCU逻辑控制装置）。牵引通风机组供2号平波电抗器及5、6位牵引

7、电动机通风。1.3.3 3号辅助室内有劈相机、双塔干燥器、1、2综合柜，1号综合柜内部装有复轨器工具箱，顶部装有轮缘喷脂器控制盒、电制动记录仪。2号综合柜内部安装有辅助空气压缩机。1.4高压室设备1.4.1 端高压室设备有高压电器柜（）、制动电阻柜、微机电源柜、变流装置及牵引通风机组。冷空气从变流装置引入经牵引通风机组分两路，一路对3位牵引电动机通风，另一路直接排向车外。制动电阻的风路是由通风机、过渡风道、制动电阻柜组成的独立通风风路。冷空气由车底引入，经通风机、过渡风道、制动电阻柜，从车顶百叶窗排出。1.4.2 端高压室设备有高压电器柜（）、制动电阻柜、电空制动柜（气阀柜）、变流装置、牵引通

8、风机组。各通风系统同端高压室。1.5变压器室设备 变压器室设备有主变压器、变压器通风机组、阻容柜、高压电流互感器、单级自动开关等，室内还设有上车顶的梯子，相应在顶盖上还设有人孔盖。变压器通风采用独立通风方式，冷空气由车内引入，经通风机、散热器从底架排风口排出车外。变压器通过变压器油经油泵循环，在散热器内进行热交换冷却。1.6车下设备每节机车下主要设备：2台三轴转向架、2个总风缸、2个蓄电池柜、库用插座（主、辅、控电路插座、110V照明插座）及地面信号感应器等。1.7车端后墙设备在每节车后端墙上安装机车重联插座、列车总线插头、插座，后标志灯等。1.8 机车电路1.8.1主电路韶山3B型重联电力机

9、车主电路是在原SS34000型电力机车基础上，增加了高压连接器、高压隔离开关、网压表、网压变压器（100TV）、高压电压互感器(6TV)、 及自动开关。其中受电弓为DSA200型，真空断路器为BVAC.N99型。1)主传动型式：采用交直传动型式及串励式脉流牵引电动机。2)采用转向架独立供电形式，全车由四台整流装置提供电源。向每台转向架三台并联牵引电动机供电。这种供电方式的优点，一是能够充分提高粘着利用，因为可对一节车两台转向架进行轴重转移电气补偿；二是一台主整流器故障时，可切除一台转向架，保留机车3/4的牵引能力。3)整流调压电路：采用三段不等分半控桥式相控调压整流电路，一桥为1/2Ud半控大

10、桥，二、三桥均为1/4Ud半控小桥。4) 电制动方式：采用加馈电阻制动，电制时每节车6台牵引电机各自接成他励发电机电路，励磁电路将6台电机主极全串联由励磁硅整流装置供电。各电机电枢分别与对应的制动电阻串联，各转向架电机并联再和半控大桥构成串联电路，从而可实现加馈电阻制动。5) 信号测量显示形式：机车各直流信号和速度信号采用传感器检测，而交流信号采用互感器检测，高压主电路与低压控制系统电隔离，并有仪表显示。6) 保护形式：具有短路、过流、过压、接地保护、过电压吸收等多种形式。其中，接地保护采用双接地继电器保护，每一台转向架电路单元各接一个主接地继电器，便于查找故障。 1.8.1.1 网侧(25k

11、V)高压电路 见主电路原理图横坐标0102和0103部分。主要设备有受电弓1AP、真空断路器4QF、高压电压互感器6TV、高压电流互感器1LH、避雷器5F、主变压器ZB的高压绕组AX、高压隔离开关3QS，以及两节车之间的25 kV母线采用高压连接器2AP连接。低压部分有原边过流继电器YGJ、自动开关102QA、网压表103PV、网压电压互感器100TV、电度表105PJ、低压电流互感器2LH，以及接地电刷1E6E。单相工频25kV交流电由接触网流入受电弓1AP 或2AP，经车顶母线分两路，一路为本节车，经主断路器4QF高压电流互感器1LH主变压器ZB的高压绕组AX经低压电流互感器2LH车体车体

12、与转向架软线车轴接地装置1E6E轮对钢轨变电所，另一路经高压隔离开关3QS高压连接器2AP到另一节车的车顶母线。网侧电路中的低压电路主要用于检测机车网压和提供电度表用的电信号。高压电压互感器6TV接在主断路器4QF之前，只要受电弓升起，就可以得到网压信号，由网压表观察电网电压。在机车降弓后，主断路器QF1分断情况下，受电弓及其到主断路器之间的车顶高压线处于悬浮状态，在有电的接触网下也会有约4000V的感应电压，通过电压互感器6TV的检测，可在网压表中显示出来。在电压互感器6TV的二次侧串有自动开关102QA，作短路故障保护。 机车接地装置包含车体底架至转向架构架、构架至轴箱的接地线、旁路牵引装

13、置和一、二系悬挂装置的接地电流及轴箱至车轴的接地碳刷装置。旁路轴箱轴承的接地电流，保护轴承免受电蚀。， 1.8.1.2 整流调压电路 为实现转向架独立供电，每节车采用两套独立的整流调压电路，分别向各自转向架供电。牵引绕组a1-x1和a3-b3-x3给主变流器1ZGZR供电，组成前转向架供电单元；牵引绕组a2-x2和a4-b4-x4给主变流器2ZGZR供电，组成后转向架供电单元。 图1-3为前转向架整流调压简化电路，图中所示整流调压电路为三段不等分半控桥。图1-3 前转向架单元整流调压简化电路（牵引工况）网侧高压25kV经主变压器ZB降至次边绕组a1 -x1、(a2 -x2)固定绕组和a3-b3

14、-x3、(a4-b4-x4)分段绕组，以上各绕组全电压均为1071V，其分段绕组的各段电压为535.5V，从而构成1071、535.5、535.5V不等分三段绕组，再经桥式硅整流装置变流后分别向1M3M、4M6M牵引电动机供电。而其中a3-b3-x3分段绕组又另有抽头c3，a3- c3是电压为198V的励磁绕组，专为电阻制动时经励磁整流装置向六台串联的牵引电动机励磁绕组供电。 不等分三段半控桥式调压整流电路的升压顺序控制如下：第一段a1 -x1T11、T12、D11、D12（a2 -x2T21、T22、D21、D22）大桥调压，整流桥输入电压1071V（空载），通过控制T11、T12（T21、

15、T22），使直流输出电压由0至1/2Ud平滑调节（Ud是调压装置输出总电压），直至T11、T12（T21、T22）晶闸管完全导通,D13、D14（D23、D24）续流。在电源正半周时，电流路径为a1D111号导线平波电抗器1PK5号导线牵引电动机电枢绕组两位置转换开关牵引电动机励磁绕组两位置转换开关3号母线D14D13T11x1a1；当电源处于负半周时，电流路径为x1T121号导线平波电抗器5号导线牵引电动机电枢绕组两位置转换开关牵引电动机励磁绕组两位置转换开关3号母线D14D13D12a 1。当T11、T12（T21、T22）满开放后，第二段a3 -b3-T13、T14、D13、D14（a4

16、 -b4-T23、T24、D23、D24）小桥调压，此时维持T11、T12（T21、T22）满开放，触发T13、T14（T23、T24），绕组a3 -b3（a4 -b4）投入，使直流输出电压由1/2至3/4Ud平滑调节（Ud是调压装置输出总电压），直至T13、T14（T23、T24）晶闸管完全导通。在电源正半周时，电流路径为a1D111号导线平波电抗器1PK5号导线牵引电动机电枢绕组两位置转换开关牵引电动机励磁绕组两位置转换开关3号母线T13b3a3D13T11x1；当电源处于负半周时，电流路径为x1T121号导线平波电抗器5号导线牵引电动机电枢绕组两位置转换开关牵引电动机励磁绕组两位置转换开

17、关3号母线D14a3b3T14D12a 1。当T13、T14（T23、T24）满开放后， 第三段b3 -x3-T15、T16、D13、D14（a4 -b4-T25、T264、D23、D24）小桥调压, 此时维持T11、T12、T13、T14（T21、T22、T23、T24）满开放，触发T15、T16（T25、T26），绕组b3 -x3（b4 -x4）投入，使直流输出电压由3/4至Ud平滑调节（Ud是调压装置输出总电压），直至T15、T16（T25、T26）晶闸管完全导通。在电源正半周时，电流路径为a1D111号导线平波电抗器1PK5号导线牵引电动机电枢绕组两位置转换开关牵引电动机励磁绕组两位置

18、转换开关3号母线T15x3a3D13T11x1；当电源处于负半周时，电流路径为x1T121号导线平波电抗器5号导线牵引电动机电枢绕组两位置转换开关牵引电动机励磁绕组两位置转换开关3号母线D14a3x3T16D12a 1。 在整流器的输出端还分别并联了两个电阻1ZGZR和2ZGZR，其作用：一是做机车高压空载限压试验时，当做整流器的负载，起续流作用；二是机车运行时，吸收部分过电压。 机车调速时通过司机控制器使机车按恒流准恒速特性运行。运行中各牵引电机直流电流通过传感器16ZLH反馈电流信号，取6个反馈信号中的最大值与给定值比较，调节晶闸管导通角，使牵引电机电流恒定。又通过在16轮轴上安装的光电速

19、度传感器16SH反馈速度信号，取6个反馈速度信号中的最小值与给定值比较，按照准恒速特性控制函数，实现机车的准恒速。 1.8.1.3牵引电路 机车牵引供电电路，采用转向架独立供电方式，每个转向架的3台电机并联连接，由主整流器供电。每一牵引支路的电流路径相同，以第1牵引电机支路为例:其电流路径依次为：整流装置正端(线号为1)平波电抗器1PK线路接触器1XC电流传感器1ZLH电机电枢位置转换开关1WH的“牵”、 “制”鼓位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓主极磁场绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓电机故障隔离开关1QGK位置转换开关1WH的“牵”、“制”鼓整流器负端(线号3)。 与主极绕组并联

20、的有固定分路电阻1CXR、一级磁削电阻11CXR和接触器11CC、二级磁削电阻12CXR和接触器12CC，1CXR的阻值为0.4212，它与主极绕组并联后，实现机车的固定磁削级，其磁削系数为0.95，此时主极的交流分量将减小25%。级磁削电阻11CXR的阻值为0.063，通过接触器11CC的闭合，投入11CXR，实现机车的极磁削级，其磁削系数为0.7。级磁削电阻12CXR的阻值为0.0271，通过接触器12CC的闭合，投入12CXR，实现机车的极磁削级，其磁削系数为0.54。当接触器11CC、12CC同时闭合时，11CXR和12CXR同时投入，实现机车的级磁削，其磁削系数为0.45。 牵引电机

21、故障隔离开关16QGK均为单刀双投开关，有上、中、下三个位置，上为运行位，中为牵引工况故障位，下为制动工况故障位。假设牵引电机的故障时，将相应的牵引电机故障隔离开关置中间位，使相应的常闭联锁打开，相应的线路接触器打开，该电机与供电支路完全隔离。若误将隔离开关置向下位，则由于线路接触器已打开，虽然无电流，但导线14与10相连，故障电机在电位上并不能与主电路隔离，若出现接地故障，则仍会引起接地继电器动作。 库用开关1KYK和2KYK为双刀双投开关，在正常运行时，其主刀与主电路隔离，其相应辅助接点接通保护阀（BHF），方可升弓。在库用位时，其主刀将库用插座1ZCZ或2ZCZ的库用电源分别与2M电机或

22、5M电机的电枢正极引线75或85及总负极3或4连接，其辅助接点断开保护阀（BHF），使其在库用位时不能升弓，只要1KYK或2KYK之一在库用位，即可在库内动车。空载试验转换开关4KYK和5KYK为双刀双投开关，当机车处于正常运行位时，4KYK和5KYK将2位、5位电压传感器（1ZYH和6ZYH）分别与2M和5M的电枢相连，其相应辅助触点接通16XC的电空阀。当机车处于空载试验时，4KYK和5KYK将1ZYH和6ZYH分别与主整流器的输出端相连，其相应辅助触点断开16XC的电空阀，使电机与整流器脱开，确保空载试验的安全。 每一台牵引电机设有一个直流电流传感器和一个直流电压传感器，其作用除提供电子

23、控制的电机电流与电压反馈外，还通过电子柜处理后，作为显示用。为减小主电路的电流脉动量，牵引电路中有两台平波电抗器1PK、2PK，每台平波电抗器分别与转向架中3台并联牵引电机形成串联回路，它的平波作用使主电路的电流脉动系数小于30%。牵引电机电流过流保护整定值为800A5%。1.8.1.4制动电路 电力机车电气制动的基本原理是把列车的机械能通过以发电机状态工作的牵引电动机转换成电能,将电能消耗在制动电阻上变为热能而达到制动减速目的。电气制动可分为电阻制动、加馈电阻制动和再生制动等方式，韶山3B型电力机车具有加馈电阻制动特性。即在加馈区，励磁电流已达到最大值。为维持最大制动力应保持最大的制动电流。

24、由于机车速度降低，牵引电机的电势难以维持最大制动电流。这时绕组a1-x1、半控桥投入工作，相当于牵引电机电势再串联一个整流电压。调节整流电压的大小，维持制动电流在某一数值上。 电阻制动时，转换开关16WH转至制动位接成他励发电机电路，此时6台电机主极绕组全部串联，励磁电空接触器LC闭合，调节1ZGZ中的T17、T18、D13、D14励磁整流桥，向他励主极绕组供电。励磁电流的检测通过电流传感器7ZLH向电子控制柜提供信号，与司机控制器指令构成励磁电路的闭环控制，同时，还作为显示用。 以1M电机为例，叙述制动电路电流的路径：1) 当机车速度大于46km/h时，机车处于纯电阻制动状态。其电流路径为整

25、流装置正端(线号为1)平波电抗器1PK线路接触器1XC电流传感器1ZLH1M电机电枢位置转换开关制动电阻1ZR母线D12D11整流装置正端(线号为1)，整流装置仅起着导通电路作用。2) 当机车速度小于46km/h时， 机车处于加馈电阻制动状态。当电源处于正半周时，其电流路径为a1D11整流装置正端(线号为1)平波电抗器1PK线路接触器1XC电流传感器1ZLH1M电机电枢位置转换开关1WH的“牵”、“制”鼓制动电阻1ZR7母线T11x1 a1。当电源处于负半周时，其电流路径为x1T12整流装置正端(线号为1)平波电抗器1PK线路接触器1XC电流传感器1ZLH1M电机电枢位置转换开关1WH的“牵”

26、、“制”鼓制动电阻1ZR7母线D12a1 x1。3)。加馈电阻制动时，主变压器的励磁绕组a3c3（198V）向励磁整流器供电，1M6M的主极绕组串联，且励磁电流方向与牵引时相反，由下往上。其电流路径为a3D137号母线励磁电流传感器7ZLH8号母线位置转换开关1WH的“牵”、“制”鼓3QGK位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓3M主极励磁绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓2QGK位置转换开关1WH的“前”“后”鼓2M主极励磁绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓1QGK位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓1M主极励磁绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓4QGK位置转换开关1WH的“

27、前”、“后”鼓4M主极励磁绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓5QGK位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓5M主极励磁绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓6QGK位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓6M主极励磁绕组位置转换开关1WH的“前”、“后”鼓励磁接触器LC3号母线T17c3。负极母线3为主整流器与励磁整流器的公共点，由此形成两个独立的接地保护系统。第一转向架牵引电机1M、2M和3M电枢、制动电阻及主整流器1ZGZ，组成第一转向架主接地保护系统，由主接地接地继电器1ZJDJ担负保护功能；第二转向架牵引电机4M、5M和6M电枢、制动电阻及主整流器2ZGZ，组成第二转向架主接地保护系

28、统，由主接地接地继电器2ZJDJ担负保护功能。制动工况时，当一台牵引电机或制动电阻故障后，应将相应隔离开关置向下故障位，则线路接触器打开，电枢回路被甩开，主极绕组无电流，但有电位。 为了能在静止状况下检查加馈制动系统是否正常，机车在静止时，系统仍能给出50A的加馈制动电流（此时励磁电流达到最大值650A），机车在加馈制动电流作用下，会使机车向后动车，因此试验时应预先施空气制动。 1.8.1.5 保护电路 为了防止机车电气设备受到的损害，主电路中设有一系列保护电路，故障时能自动切断相应电路。 1）过电压保护 2）大气过电压保护 大气过电压是来自接触网的直击雷或感应雷，这种过电压上升极快，数值也大

29、(可高达几十万伏)，对机车上各种电气设备绝缘有极大危害，尤其对主变压器绕组影响更大。韶山3B型机车上装有氧化锌避雷器5F，额定电压为42kV，残压105kV。5F装在车顶上，接在主断路器弧触头与隔离闸刀之间，以防止外部大气过电压侵袭。避雷器放电后，相当于电网对地短路，会引起牵引变电所跳闸。 3）内部过电压及操作过电压 整流元件在换流时有换相过电压、主断路器分合、各种电器开关的分合操作都会产生操作过电压。韶山3B型机车采用RC吸收器保护：在每个牵引绕组上装有RC吸收网络 (R=2.5，C=6F)；还装有1RV4RV浪涌吸收器；在辅助绕组上也装有RC吸收器；在整流装置的每个元件上均并联RC支路，以

30、抑制整流器的换向过电压。 4） 过电流保护 过电流保护包括过载保护与短路保护，故障发生时，利用互感器或传感器检测信号，通过中间环节，驱动保护器件快速动作，切断电源，防止事故蔓延扩大。 5） 网侧绕组保护 主变压器发生匝间短路、接地等故障时，高压电流互感器1LH (200A/5A)检测到网侧电流达到400A5%整定值时，网侧过流继电器YGJ (JL14-20J，10A)动作使主断路器4QF跳闸，同时送信号至微机控制系统，封锁各晶闸管脉冲，并显示故障信号。高压电流互感器以前的车顶电路发生短路与接地时，机车自身不能保护，只有通过牵引变电所跳闸保护。 6） 阀侧绕组保护 阀侧4个牵引绕组及硅元件击穿及

31、整流输出短路等故障时，利用安装在主变压器绕组出线端上的电流互感器3LH6LH（3000A/1A）检测电流信号，送微机控制系统（TPW），当次边电流达整定值3000A5%时（有效值），封锁各晶闸管脉冲、跳主断路器，并显示故障信号。 7） 牵引电机过载保护 由电流传感器1ZLH6ZLH (500A/100mA)检测电机支路电流，送微机控制系统，在牵引工况时，当电流达整定值800A5%、作封锁各晶闸管脉冲、送出信号跳主断路器、并显示故障信号；在制动工况时，当电流达整定值450A5%，保护动作经励磁中间继电器LCZJ使励磁接触器LC分闸。在制动工况时，还设有励磁过电流保护，通过直流电流传感器7ZLH检测，经微机控制柜来实施，整定值700A5%，保护动作同样经励磁中间继电器LCZJ使励磁接触器LC分闸，切断励磁回路。8） 接地保护主电路共2套接地保护装置，主要由接地继电器、电阻、接地刀开关组成。每“转向架供电单元”设一套接地保护系统，除网侧电路外，主电路任一点接地时，接地继电器均动作，无“死区”。接地继电器动作之后，通过其联锁使主断路器动作，实现保护，并显示故障信号。第一转向架供电单元的接地保护系统由接地继电器1ZJDJ、限流电阻1XLR、接地电阻1ZJZR、接地刀开关1ZJDK、分流电阻1FLR组成；第二转向架供