HXD1C机车控制说明解析.doc
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1、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。l 欠压检测如果网
2、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00.6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。 l 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
3、 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:参数动作值动作备注原边电流和回流电流的差值(r.m.s值)I diff45A 时间大于2.0 s.分断主断路器检测原边绕组接地故障。注:保护动作1次,合主断30分钟后清除记录;保护动作2次,封锁主断,必须由维护人员清除保护。原边电流(r.m.s值)I 480 A时间大于2.5 s分断主断路器在主断路器合上后延时0.5秒动作; 回流电流(瞬时值)I 850A(冲击电流)分断主断路器原边电流(r.m.s值)I 30A同时主断路器已经分
4、断。降下受电弓如果故障时间大于1.3 s,则封锁主断路器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。布赫继电器有2级报警触头:1)一级警告2)二级报警布赫警告(延迟动作:5分钟)布赫警报(延迟动作:2秒)在出现布赫一级警告的情况下,IDU上应有提醒司机的提示信息。这消息只能由维护人员复位。在出现布赫二级报警的情况下,为了保护机车避免更大的损害,应立即分断HVB。当布赫警
5、报消失后,HVB可以再次闭合;如果布赫二级报警出现2次,HVB应被锁定。在重联运行的情况下,其他机车可以继续运行。 在HVB-LOOP中串联了一个布赫继电器的二级报警触头。1.3.2变压器油温主变压器配备2个冷却回路,每一个冷却回路都包含一个油泵。对于每一个冷却回路将配备1个油流继电器检测油路的流动。在主变压器上将配备2个PT100温度传感器检测油温。油温应由TCU读入,通过MVB网络传送至CCU,并在IDU的主要数据页面上显示。CCU的逻辑将使用2个PT100中的最高温度用于控制。将监测以下的油温等级:参数动作值动作备注油温 Toil动作: Toil =-40C分主断油温 Toil-40C=
6、 Toil =82C正常操作油温Toil动作:82C Toil 87C, 复位: Toil 92C, 复位: Toil =77C分主断如果两个油温传感器都故障或者失效了,CCU将采用最后一次有效的油温信号同时进行一种“计算”模式,然后CCU将根据机车的牵引/制动功率来计算油温。1.3.3变压器油流在变压器的每一个油路中都有一个油流继电器,监测油的流动。CCU应在辅助变流器完成启动60秒后才开始油流监测。当油温低于+10C时,可以不检测油流信号。在一个油路故障的情况下,机车应采用60Hz的通风,机车牵引功率下降50%。相应的故障提示信息应在IDU上显示。在两个油路同时故障超过60秒的情况下,应封
7、锁牵引逆变器输出,保持辅助逆变器输出和列车供电正常运行。1.3.4 主变压器压力释放阀保护主变压器油箱上设有压力释放阀。压力释放阀动作后,向CCU输出的信号E34_03变为低电平,CCU立即跳主断(断蓄电池可以解除故障),在IDU上显示相关故障信息。 1.4牵引电机监测1.4.1牵引电机温度检测牵引电机TM1、TM2和TM3的温度由TCU1检测,牵引电机TM4、TM5和TM6的温度由TCU2检测。检测到的牵引电机温度需显示到IDU上。TCU应在线监测牵引电机定子的最高温度,并以此观测值为依据进行相关的保护。根据TCU监测的温度,如果牵引电机的定子最高温度高于230C,应当降转矩运用,当定子最高
8、温度高于240C时,转矩被减至0。如果电机温度检测连接器接触不良导致温度突变,微机保护延时1分钟进行处理。1.4.1牵引电机速度检测牵引电机TM1、TM2和TM3的速度由TCU1检测,牵引电机TM4、TM5和TM6的速度由TCU2检测。1.6受电弓的控制和监控1.6.1受电弓模式选择一台机车将安装2台受电弓,靠近1端司机室的受电弓为=11-E07,靠近2端司机室的受电弓为=11-E08。司机可以通过受电弓模式选择开关=21-S51来选择受电弓的升弓模式。有4种模式:受电弓1、自动、受电弓2、双弓。位置/模式司机室占用说明受电弓1司机室1司机室2应升起=11-E07。如果=11-E07被=11-
9、Q03隔离了,应没有受电弓被升起,在IDU上应有信息通知司机去改变受电弓模式。自动司机室1应升起=11-E08。如果=11-E08被=11-Q04隔离了,应自动升起=11-E07同时在IDU上显示信息通知司机。司机室2应升起=11-E07。如果=11-E07被=11-Q03隔离了,应自动升起=11-E08同时在IDU上显示信息通知司机。受电弓2司机室1司机室2应升起=11-E08。如果=11-E08被=11-Q04隔离了,应没有受电弓被升起,在IDU上应有信息通知司机去改变受电弓模式。双弓司机室1/司机室22台受电弓都应升起。如果=11-E07被=11-Q03隔离了,应只有=11-E08升起,
10、同时在IDU上应有信息通知司机。如果=11-E08被=11-Q04隔离了,应只有=11-E07升起,同时在IDU上应有信息通知司机。输入信号:信号 描述 备注/部件E31_0410=“受电弓1”; 00=“自动”;01=“受电弓2”; 11=“双弓”受电弓模式选择开关 =21-S51E31_05在重联模式下,每台机车根据自身选择开关的位置选择受电弓。只有当主断路器断开和受电弓降下了,改变受电弓模式才是有效的。如果主断路器是合上的或者受电弓是升起的,改变受电弓模式是无效的,IDU应显示相应帮助信息。在主断路器断开和受电弓降下后,新的模式将是有效的。1.6.2受电弓气路隔离(钥匙箱信号)状态受电弓
11、切断阀U99(钥匙箱)可以隔离受电弓气路,如果受电弓气路被隔离了,2台受电弓都不能升起。受电弓切断阀的状态应由CCU通过MIO进行检测,如果状态是“隔离塞门打开”,受电弓应能升起,否则受电弓应禁止升起。如果受电弓已经升起,这个状态转变为“关断”,受电弓应降下并封锁。输入信号:信号 描述 备注/部件E33_081=“打开cut in”; 0=“关断cut out”受电弓切断阀U991.6.3受电弓禁止条件:1) 车顶高压隔离开关断开2) 主断/受电弓自动开关断开3) 控制风缸压力不足4) 辅助压缩机自动开关断开(风压不足)5) 辅助压缩机故障(风压不足)6) 紧急按钮动作7) 存在外部供电或不在
12、正常模式8) 升弓后15min内主断未闭合或无网压9) TCU自动开关同时断开10) 顺序控制降弓11) CCU与TCU1&2通讯故障12) 列车未占用13) 受电弓隔离塞门闭合14) 降弓指令15) 受电弓1升弓/降弓故障16) 受电弓2升弓/降弓故障17) 主断卡合故障18) 蓄电池电压低于77V19) TCU保护性降弓(在HVB闭合请求前已经检测到超过30A的原边电流)20) 受电弓未升起检测到高网压21) 未断开故障受电弓1的高隔22) 未断开故障受电弓2的高隔2.6.4升弓控制在每端的司机操纵台上有1个受电弓扳健开关,它有“升弓”和“降弓”2个自复位和1个锁定的“0”位。在1端司机室
13、为=21-S11,2端司机室为=21-S21。如果所有升弓条件都满足,在占用端司机室,司机可以通过推动“升弓”扳健开关来升起受电弓。对于重联的所有机车上都有效。如果受电弓已经升起,这个命令将不再起作用。每一台机车的升弓条件应在占用端司机室的IDU上采用“状态总览”的方式显示。CCU将通过控制受电弓电控阀升起被选择的受电弓。如果在受电弓升起秒后TCU没有检测到网压,应在IDU上显示信息提示司机无网压。司机可以进一步检查受电弓是否升起。如果需要再试一次,司机应先给“降弓”命令再给“升弓”命令。如果受电弓已经升起15分钟,但没有检测到网压或者主断路器没有合上,CCU应控制受电弓自动降下。2.6.5降
14、弓控制降弓操作可以通过推动“降弓”扳健开关=21-S11或者=21-S21进行。同样当升弓条件不满足时(受电弓禁止),受电弓也会降下。降弓时,如果主断路器是闭合的,主断路器应首先断开,受电弓延时0.6秒后降下。在重联运行时,本务机车的降弓命令应同样导致重联机车降弓。2.6.7受电弓监控受电弓安装有滑板检测装置,它能得到受电弓的状态反馈。输入信号:信号 描述 备注/部件E37_111=受电弓1升起受电弓1状态反馈E38_111=受电弓2升起受电弓2状态反馈l 升弓故障:控制受电弓电空阀升弓后,没有检测到压力存在的反馈信号(延时15秒)。这故障应由CCU储存同时CCU封锁故障受电弓。l 复位条件:
15、关闭蓄电池。l 降弓故障:有降弓请求后,仍然检测到了存在压力的反馈信号或网压信号(延时15秒)。这故障应由CCU储存同时CCU封锁故障受电弓。l 复位条件:关闭蓄电池。如果发生升弓故障、降弓故障,应在IDU上显示相关信息。2.7主断的控制和监控机车安装一台主断(高压断路器),控制由硬件电路和软件部分组成。2.7.1主断路器回路主断路器回路如下图所示:图 4, 主断路器 loop/主断回路主断路器回路由一些硬件和软件触点串联组成,一个断开的主断路器回路将引起主断路器断开。TCU发生故障被切除的时候,由CCU对故障TCU进行旁路,保持主断路器回路闭合。l 紧急按钮按下紧急按钮时主断路器环将被断开,
16、闭合的主断路器将被断开,同时它将禁止合主断路器。一个按下的紧急按钮应引起一个全局的主断路器断开命令。在重联操作模式下,它对重联的机车都有效,引起每台机车断开主断路器。 l 钥匙箱受电弓隔离阀在正常情况下,受电弓隔离阀在“cut in”的位置。将它从“cut in”转动到“cut out”位置,主断路器应断开。2.7.2主断禁止1) 主断/受电弓自动开关断开2) 控制风缸压力不足3) 紧急按钮按下4) 受电弓隔离塞门闭合5) 过分相分主断6) 原边电压过压7) 原边电压欠压8) TCU分主断请求9) 变压器油温过高10) 变压器油温过低11) 主断闭合/断开故障12) 主变流器水位保护13) 机
17、车模式开关不在正常模式或检测到有外部供电14) 顺序控制分主断15) 转向架/电机隔离16) 保护性降弓跳主断17) 分主断指令18) 辅助逆变器切除或故障19) 蓄电池电压低于77V20) 受电弓未升起21) 主司控器手柄不在0位22)23) TCU1&2被隔离24) VCM主权转移分主断2.7.3合主断控制在每个司机室操纵台安装一个主断扳健开关。主断扳健开关有一个自复位的“ON”位、两个锁定的“0”位和“OFF” 位。在1端司机室为=21-S12,在2端司机室为=21-S22。如果所有合主断的条件满足了,在占用端司机室,司机可以通过推动“合主断”扳健开关给出“合主断”命令,这个命令在重联的
18、所有机车都有效。 “合主断”命令通过WTB传送到重联车。为了避免给供电网带来过大的合闸电流,在WTB重联车上主断路器将顺序延迟5秒闭合。如果主断已经闭合,“合主断”命令将不起作用。每一台机车的合主断条件应在占用端司机室的IDU上采用“状态总览”的方式显示。CCU控制MIO模块去闭合主断。2.7.4主断状态主断路器的状态应由TCU1、TCU2和CCU检测。CCU输入信号:信号 描述 备注/部件E33_1101= 主断路器断开10= 主断路器闭合00= 主断路器辅助触点故障11= 主断路器辅助触点故障主断状态送CCUE33_12这里定义了4个主断路器的状态,他们在IDU上以图标的形式显示。 主断路
19、器是闭合的; 主断路器断开,处于允许合的状态; 主断路器断开,处于不允许合的状态; 主断路器断开并且有故障存在、阻止合主断路器;2.7.5 分主断控制每1个失效的允许合主断路器条件都导致主断路器断开;同样来自司机的指令或者过分相请求也能分断主断路器。如果主断路器已经由CCU控制分断,当引起分断的原因消失后主断路器应不能自动合上,它应由司机控制手动合上。2.7.7合主断故障如果已经通过MIO发出了合主断路器命令1秒后主断路器的反馈状态还是断开的,当所有合主断路器条件再次完全满足时,再一次合主断路器,如果情况仍一样,这应定义为合主断路器故障。2.7.8分主断故障如果给出分主断路器命令或者主断路器回
20、路断开0.5秒后反馈显示主断路器还是合上的(主断路器反馈状态);或者反馈显示主断路器已经断开超过0.5秒但原边回流电流大于30 A,降下受电弓,如果这故障持续超过1.3秒,主断路器锁定;这应定义为分主断路器故障。在这种情况下,应同时强制降下受电弓。3过分相机车将安装自动过分相装置。通过检测预先安装的信号装置,过分相装置发送到分相区的信息或已经通过分相区的信息到CCU。自动过分相主机检测来自磁感应线圈的分相区开始和分相区结束的信号。自动过分相主机发送以下信号到机车控制系统(通过硬线连至机械间I/O数字输入)。磁感应线圈的配置如下图所示:图 3,磁感应线圈布置3.1分相区指示信号磁信号传送器用于指
21、示分相区的位置.沿着轨道,在每个分相区前面有两个磁信号传送器,一个(G1)在右侧,另外一个(G2)在左侧(见下图)。在每个分相区的尾部,有另外两个磁信号传送器(G3 和 G4)。来自于自动过分相主机的信号将经过MIO传送到CCU。图 4,分相区磁信号传送器每台车的每端安装两个用于检测磁信号传送器的磁感应线圈(T1, T2和T3,T4)。一个(1端的T1,2端的T3)来检测右侧的G1和G3,另外一个(1端的T2,2端的T4)用于检测左侧的G2和G4。一个用于处理来自磁感应线圈信号的自动过分相主机并给出3个信号到CCU。以下硬件信号包含在这些功能内:输入信号:端口描述备注/部件E36_17自动过分
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