毕业设计(论文)HXD3电力机车主型电器分析.doc
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1、HXD3电力机车主型电器分析学 生 姓 名: 学 号: 专 业 班 级: 铁道机车车辆322837班 指 导 教 师: 摘 要电力机车是铁路运输动力中效率高、污染小的主要牵引动力,但随着电力机车在运用过程中,随着时间和各种因素的影响,机车的主型电器设备会出现故障,甚至损坏。这些异常状态的存在影响着机车的寿命,并危及着行车安全。因此本文通过对HXD3型大功率交流电力机车主型电器的结构,工作原理,保养维护检修等方面的分析。关键词:电力机车;HXD3;主型电器;性能分析;检查保养目 录摘 要I引 言11 HXD3电力机车主型电器概述21.1受电弓31.1.1受电弓的基本结构31.1.2受电弓动作原理
2、41.1.3主要技术参数41.2真空主断路器51.2.1基本结构51.2.2动作原理51.2.3主要技术参数61.2.4检查和维护61.3避雷器101.4高压互感器102 HXD3型电力机车高压电器性能分析133.1受电弓维修保养153.1.1受电弓运用前检查维护要求153.1.2受电弓保养、维护及存放要求153.1.3弓网故障后的检查、检测163.1.4受电弓调整163.2主断路器检查173.2.1定期检查和维修计划173.2.2检查与维护173.3避雷器维护检修193.4其他高压电器检修20结 论21致 谢22参考文献23引 言铁路作为国家重要的基础设施、国民经济的大动脉和大众化的交通工具
3、,它负担着城乡、工矿各种物资和人员交流的主要运输任务,在实现经济社会又好又快发展中肩负着重大责任,承担着艰巨任务。铁路具有占地少、污染小、能耗低、成本低、运量大、全天候的比较优势,加快铁路科技创新步伐,对加快构建符合科学发展要求的我国综合交通运输体系,具有不可替代的重要作用。随着近年中国经济持续增长,铁路货运需求也随之增加,铁道部有见及此,自2006年以来,和谐型大功率交流传动机车诞生及批量投入运用,标志着我国铁路机车行业成功实现了由直流传动向交流传动的转化,机车技术平台达到世界先进水平,机车装备现代化和机车装备制造业现代化发展迈入了新的历史阶段。HXD3型交流传动电力机车为交流传动货运机车,
4、在HXD3型电力机车研制过程中采用了国内外成熟、可靠的新技术,机车以在中国国内主干线上进行大型货运牵引为目的,采用6轴货运大功率交流传动电力机车设计平台,采用PWM矢量控制、密闭式牵引变压器及整体驱动装置等新技术,尽量考虑对环境保护,减少维修工作量。另外,考虑能够在中国全境范围内运行,机车满足环境温度在-4040,海拔高度在2500m以下的条件。机车可以3组机车重联控制运行。该机车能够满足我国铁路重载、快捷货物运输的需要。当年,我国随着电气化铁道建设的迅速发展,和谐型电力机车的应用数量逐年增加,遍布全国各地铁路运营部门。所以提高对受电弓、真空断路器、避雷器及高压互感器的认识,加强维护保养,使其
5、安全运行,成了一个迫在眉睫的问题。1 HXD3电力机车主型电器概述今天,随着电力电子技术和计算机控制技术的发展,功率半导体电力变换技术得到迅速发展,电传动及控制技术进入了交流传动和网络控制的时代。网侧功率因数提高到0.98,谐波电流大大减少,制动时可以把机车的动能转化为电能反馈到电网中去。机车实现了轴控,提高了机车的牵引能力。HXD3型电力机车项目从2004年开始启动,2006年通过型式试验,2006年12月8日交付使用,2007年实现了大批量生产。目前该车在武汉、上海、济南、北京等铁路局已经替代了SS4和SS3型电力机车,担当主要牵引任务。HXD3型交流传动电力机车为交流传动货运机车,在HX
6、D3型电力机车研制过程中采用了国内外成熟、可靠的新技术,机车以在中国国内主干线上进行大型货运牵引为目的,采用6轴货运大功率交流传动电力机车设计平台,采用PWM矢量控制、密闭式牵引变压器及整体驱动装置等新技术,尽量考虑对环境保护,减少维修工作量。另外,考虑能够在中国全境范围内运行,机车满足环境温度在-4040,海拔高度在2500m以下的条件。机车可以3组机车重联控制运行。该机车能够满足我国铁路重载、快捷货物运输的需要。HXD3型电力机车轴式为C0-CO,机车全长约20.846m,机车轴输出功率7200KW,最大起动牵引力570KN,最大持续牵引力400KN,最高运行速度120km/h,最大试验速
7、度132 km/h,机车总重量150t/138t。HXD3型电力机车外观图见图1.1。图1.1 HXD3型电力机车外观图HXD3型大功率交流电力机车车顶布置有DSA.200型受电弓,BVAC.N99型真空主断路器,JDZXW2.25A型高压电压互感器,LMZBK.25型电流互感器,RVLQB.38.5LY型无间隙氧化锌避雷器,BT25.04.D.110.1.C.S型高压隔离开关。它们共同提供了机车运行中所需的电能,是机车必不可少的运行设备。1.1受电弓受电弓是电力机车上一个重要的电气部件,通过它直接与接触网接触,将电流从接触网上引入机车,供车内的电气设备使用。它安装在车顶上,不用时处于折叠状态
8、,运用时升起与接触网接触。DSA.200型受电弓的保养要求如下。如果采用其它受电弓,其保养要求应按供货商提供的有关保养文件规定。1.1.1受电弓的基本结构DSA-200型受电弓主要由底架、阻尼器、升弓装置、下臂、弓装配、下导杆、上臂、上导杆、弓头、滑板及升弓气源控制阀板等机构组成。如图1-2所示,升弓装置安装在底架上,通过钢丝绳作用于下臂。上臂和弓头由较轻的铝合金材料结构设计而成。图1-2 DSA-200型受电弓1.1.2受电弓动作原理(1)升弓过程由受电弓电空阀控制的压缩空气经过空气过滤器、单向节流阀(升弓)、精密调压阀、压力表、单向节流阀(降弓)、安全阀,进入气囊,气囊扩张使桁架向左移,带
9、动钢丝绳绕一臂弧板运动,拉起下臂,通过下导杆,使得上臂升起,弓头与接触网接触,完成受流过程。(2)降弓过程压缩空气从气囊经安全阀、节流阀(降弓)、精密调压阀、压力表、单向节流阀(升弓)、空气过滤器和电空阀排出,气囊收缩使桁架向右移,带动钢丝绳绕下臂弧板运动,受电弓靠自重下落并维持在降弓位。降弓时,在降弓位允许弹跳,以作缓冲。(3)自动降弓过程当发生弓网事故引起碳滑板内部毛细气管泄漏或者中间气路传输通道的毛细气管发生破裂时,如果该部分气体的泄漏量大于ADD阀体内部的补给量,会导致该部分迅速掉压,引起ADD内部两腔体的气压不平衡,其结果就是ADD阀体迅速打开通向气囊的腔体,将气囊内部的空气迅速的直
10、接排向大气,引起受电弓快速降弓。1.1.3主要技术参数设计速度: .200km/h 额定电压/电流:.25kV/1000A 静态接触压力: .705N 动态接触压力: .通过弓头翼片调节(选装)输入空气压力: .4001000kPa 正常工作压力: .360380kPa 自动降弓时间: .1.5s(到离网150mm) 落弓保持: . 120N升弓时间: . 5.4s 降弓时间: .4s 升弓驱动方式: .气囊装置 精密调压阀耗气量:. 输入压力1MPa时,11.5L/min 弓头总长度: .1950mm 弓头宽度: .802mm 弓头(弓头支架、滑板)的垂向移动量:.60mm 滑板工作部分长度
11、: .1250mm 滑板原始厚度:.22mm(剩5mm禁用)折叠长度:.61mm 最大升弓高度:.3081mm(含400mm绝缘子)落弓位高度:.669mm(含400mm绝缘子) 质量:.约130kg(绝缘子除外)1.2真空主断路器BVAC.N99型真空主断路器外形图如图示1.3所示。图1.3 BVAC.N99型真空主断路器外形图1底板;2插座连接器;3110V控制单元;4辅助触头;5肘节机构;6保持线圈;7压力风缸;8电磁阀;9调压阀;10储风缸;11垂直绝缘子;12绝缘操纵杆;13传动头组装;14高压连接端(HV1);15水平绝缘子;16真空开关管组装;17高压连接端(HV2)1.2.1基
12、本结构该真空断路器有三个主要的组成部分:上面是高压部分;中间是与地隔离的绝缘部分;下面是电空机械装置和低压部分。 机车顶上的高压回路装有可以开断交流电弧的真空开关管。灭弧室通过密封和大气隔离。两个主触头安装在真空管内部,一个是静触头,另一个为动触头。动触头的操作是由电空机械装置和合闸过程中的导向装置同时来完成。1.2.2动作原理真空断路器的主要结构由真空灭弧室、操作机构和绝缘支撑件基架等组成。当动、静触头在操作机构的作用下分闸时,触头间产生电弧,触头表面在高温下挥发出蒸汽,由于触头设计为特殊形状,在电流通过时产生一磁场,电弧在此磁场作用下沿触头表面切线方向快速运动,在金属圆筒上凝结了部分金属蒸
13、汽,电弧在自然过零时就熄灭了,触头间的介质强度又迅速恢复起来。(一)合闸操作只有满足如下条件,断路器才能闭合:1主断路器必须是断开的;2必须有充足的气压。具体合闸过程如下:1按“开/关”键;2电磁阀得电,气路打开;3压缩空气由储风缸通过电磁阀流入压力气缸,推动活塞向上运动;4主动触头随着活塞的移动而运动;5恢复弹簧压缩;6主触头闭合;7触头压力弹簧压缩;8活塞到达行程末端;9保持线圈在保持位置得电;10电磁阀失电;11压力气缸内的空气排出。(二)分闸操作1保持线圈失电;2活塞在弹簧力作用下(恢复弹簧、肘节机构等)移动;3主触头打开,真空开关管灭弧;4行程结束,活塞缓冲。1.2.3主要技术参数标
14、称电压 .25kV额定电压.30Kv(工作范围17.531kV)额定频率.5060Hz额定工作电流.1000A额定短路接通能力.40kA额定短路开断能力.30kA额定短时耐受电流.25kA(1s)机械寿命.25万次热电流.1000A.开断容量.600MVA固有分闸时间.2060ms标称控制电压.DC 110V标称闭合功率.50200W标称保持功率.1550W额定工作气压.4501000kPa每次合闸的耗气量.2.5m3绝缘子爬电距离:A垂直绝缘子.1020mmB水平绝缘子.1067mm绝缘间隙.310mm1.2.4检查和维护(1)外观检查进行断路器的外观检查和绝缘子(更专业的)检查(A)(裂纹
15、或瓷釉损害)和BTE接地开关连接装置的检查(B),如图1.4所示,表1.1 外观检查更换条件。图1.4 真空断路器外观检查点示意图表1.1 外观检查更换条件部件检 查A裂纹或绝缘子的瓷釉和密封件的损坏B接地绝缘子(参考易损件)的连接件的损坏(触头弹簧)用软制品或布把断路器外部清理干净。根据用户的推荐,绝缘子的外部可以用硅树脂油脂进行清洗。注意:禁止使用任何含有氟酸盐或氯酸盐成分或钠硅酸盐产品清洗部件。(2)检查扭紧力矩用力矩扳手检查下面部件的扭紧力矩,如图1.5所示,表1.2检查扭紧力矩更换条件:图1.5装有真空断路器的车顶视图表1.2检查扭紧力矩更换条件部件检 查扭紧力矩(N)A高压连接部分
16、67B接地连接部分50C断路器固定螺栓67(3)气路检查为了保证气路元件的正常动作,必须找到机车上管路中容易积水的器件并排除积水。如调压阀内、BVAC储风缸的底部。如图1.6所示。图1.6真空断路器排水位置示意图1)调压阀的排水在有气压的空气管路,拧开翼形螺钉充分排放积水。当气流停止,重新拧紧翼形螺钉和检查是否漏气。2)BVAC储风缸排水装有排气阀的储风缸:当储风缸处于有压力时打开排水阀,排放积水。(注意泄漏)储风缸排水完毕关掉排水阀。检查是否漏气,如有必要,清理排放管路。没有排水阀的储风缸:一旦压力完全下降,完全打开塞门。慢慢打开主气路的隔离阀,让空气从出气口排出,直到储风缸积水排尽。关断主
17、气路的隔离阀。拧紧塞门。检查是否泄漏税。注意:在冬季之前排放气路,以免积水冻结造成气动元件误操作。3)检查密封件在排放断路器气路系统后,必须检查连接断路器的主要管道的密封性,包括连接器的密封件,塞门密封件和软管。1.3避雷器避雷器是一种限制过电压的保护装置,通常由火花间隙和非线性电阻组成,其基本工作原理如图84所示。它与被保护物并联,当出现的过电压危及被保护物时,避雷器放电,使高压冲击电流泄入大地,尔后,它仍能恢复原工作状态,截止伴随而来的正常工频电流,使电路与大地绝缘。过电压越高,火花间隙击穿越快,从而限制了加于被保护物上的过电压。氧化锌避雷器的主要元件是氧化锌阀片,它以氧化锌为主要成份,并
18、附以多种精选过的、能产生非线性特性的金属氧化物添加剂,用高温烧结而成。它具有相当理想的伏一安特性(相当于稳压二极管的反向特性),其非线性系数约为0.025左右。该避雷器优异的伏一安特性可使其在正常工作电压下呈现高电阻,流过的电流非常小,可视为绝缘体,从而实现无间隙。而当系统上出现超过某一电压动作值的电压时,则呈低电阻,电流急剧增加,使避雷器残压被限制在允许值下,并将冲击电流迅速泄入大地,从而保护了与其并联的电力机车电气设备的绝缘。待电压恢复到正常工作范围时,电流又非常小,避雷器又呈绝缘状态。因此该避雷器不存在工频续流,也不影响系统的正常工作。无间隙、无续流正是其技术先进性的体现。1.4高压互感
19、器1.4.1高压电压互感器HXD3型大功率交流电力机车采用JDZXW.25型高压电压互感器。采用外部防护套和伞裙采用高温硅橡胶材料,具有良好的憎水性,大大提高了污闪电压,能有效地防止污闪故障发生;具有耐机械冲击能力强,重量轻,便于安装,不易损坏。维护周期长的特点。在各项性能方面均优越于前者。连接在特别高压回路的受电弓断路器及主断路器之间,是为了检测网压的仪器用变压器。为户外全封闭式电压互感器,采用环氧树脂与硅橡胶复合绝缘支柱式结构,适用于户外交流50或60Hz,额定电压为25kV的电力机车电网中作电压测量和继电保护使用。本产品外部护套伞裙采用高温硅橡胶材料,具有良好的憎水性,大大地提高了污闪电
20、压,能有效地防止污闪故障的发生;具有抗老化和耐漏电起痕性能,电蚀损性能达到GB6553.1986等效采用IEC587(1984)标准中最级的1A6.0级,可以连续承受污闪电压;具有耐机械冲击能力强、重量轻、便于安装、不易损坏、维护周期长的特点。该产品二次端采用聚碳酸酯防护盖板,便于观察二次接线情况及检修工作,产品一次接地端采用接地片直接在底板上。(1)技术参数表面爬电距离 . 1100mm功率因数 .COS=0.8(滞后)绝缘等级 .E级温升限值 .75K重量 .59kg表1.3主要技术参数型号规格(V)准确级次及额定二次输出(VA)极限输出(VA)额定绝缘水平(kV)额定电压因数JDZXW2
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