SS8型电力机车故障保护的分析与处理.docx

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SS8型电力机车故障保护的分析与处理

SS8型电力机车故障保护的分析与处理

课题名称：

SS8型

电力机车故障爱护的分析与处理

专业系　轨道交通系

班级铁制071班

学生姓名

指导老师

完成日期2020年6月

2020届　毕业设计任务书

一、课题名称：

韶山型电力机车故障爱护的实现

二、指导教师：

三、设计内容与要求：

1．课题概述

本课题要紧相关韶山系列电力机车的电气线路，学生在把握韶山系列电力机车总体知识基础上，能够分析机车故障爱护的实现原理。

课题涉及范畴较广，通过本课题的分析设计，使学生更好地明白得机车的工作原理，和相关的电气线路知识，培养学生运用所学的基础知识、专业知识，并利用其中的差不多理论和技能来分析解决本专业内的相应问题，使学生建立正确的设计思想，把握工程设计一样程序和方法。

2．设计内容与要求

本设计课题的要求是：

要求学生在熟悉韶山系列电力机车总体及电气线路工作原理的基础上，把握机车显现较大故障时爱护电路对机车爱护的实现方式，明白得爱护原理，能够分析爱护后的机车状态。

本课题的设计内容：

1〕　分析电力机车电气线路的工作原理

2〕　把握电力机车常见故障

3〕　分析机车爱护的实现方式

4〕　分析机车爱护的原理

5〕　分析机车爱护后的状态

6〕　分析机车爱护后的处理

7〕把握韶山系列电力机车的相关专业知识

8〕了解韶山8型与其它电力机车区别

3．子课题分组

本课题针对不同车型分为3－4组

1〕　SS6B型电力机车

2〕　SS8型电力机车

3〕　SS3B型电力机车

4〕　SS4G型电力机车

四、设计参考书

«韶山4型电力机车»中国铁道出版社

«韶山4改进型电力机车电气线路与空气管路系统»中国铁道出版社

«韶山3型4000系电力机车»中国铁道出版社

«韶山6B型电力机车»中国铁道出版社

«韶山8型电力机车»中国铁道出版社

«牵引电器»中国铁道出版社

«电力机车电器»中国铁道出版社

电力机车相关资料

五、设计说明书内容

1.封面

2.名目

3.内容摘要〔100－200字左右，中英文〕

4.引言

5.正文〔设计课题、内容与要求，设计方案，原理分析、设计过程及特点〕

6.终止语

7.附录〔图表、参考资料〕

六、设计进程安排

第1周：

资料预备与借阅，了解课题思路。

第2-3周：

电力机车电气线路熟悉。

第4周：

电力机车故障爱护电路分析。

第5-6周：

电力机车常见故障的处理。

第7周：

撰写毕业设计说明书。

第8周：

撰写毕业设计说明书及毕业答辩。

七、毕业设计答辩及论文要求

1.毕业设计答辩要求

答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师批阅，由指导教师写出批阅意见。

学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采纳的原始资料或参考文献、设计的差不多内容和要紧方法、成果结论和评判。

答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题紧密相关的差不多理论、知识、设计与运算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。

2.毕业设计论文要求

文字要求：

说明书要求打印（除图纸外），不能手写。

文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不承诺抄袭。

图纸要求：

按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细平均，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

曲线图表要求：

所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

摘　　要

本份毕业设计要紧内容是关于韶山8型电力机车的相关知识，通过对韶山系列电力机车的线路分析及机车的故障爱护原理同时能够明白得机车的工作原理，同时把握差不多理论和技能来分析解决本专业内的相应问题。

本份毕业设计还简述了韶山8型电力机车的历史和性能以及与其它韶山电力机车的一些简单介绍，同时重点介绍并分析了韶山8型电力机车的一些电路爱护和跳主断路器的相关爱护操纵；此次毕业设计是运用基础知识来解决机车内一些常见的故障爱护，同时通过此次毕业设计能够了解我国电力机车的进展历史。

关键词:

韶山8电力机车故障爱护原理主断路器

Abstract

ParttograduationmainlyontheSS8electriclocomotiveoftherelevantknowledge.throughtheSSserieselectriclocomotivelocomotivelineanalysisandfaultprotectionprincipleandabletounderstandthelocomotiveworks.andtomasterthebasictheoryandskillstoanalyzethesolutiontotheprofessionaltothecorrespondingquestion.PartandgraduatedesignalsooutlinesSS8electriclocomotive'shistoryandperformance.andelectriclocomotiveswithotherShaoshansomebriefintroduction.andfocusesonandanalyzesSS8electriclocomotivesomeofthemaincircuitprotectionandjump-offrelatedtotheprotectioncontrol.thegraduationdesignistouseknowledgetosolvethelocomotiveonthebasisofsomecommonfaultprotection，andthroughthegraduatedesignabletounderstandthehistoryofthedevelopmentofChina'selectriclocomotive.

Keywords:

SS8electriclocomotive.FaultProtectionPrinciple.Themaincircuitbreaker

目　　录

第一章　韶山系列电力机车简介

中国第一台电力机车于1968年产生于湖南株洲，它也有一个响亮的名字：

韶山。

为中国铁路步入电气化立下汗马功劳。

韶山系列电力机车，要紧应与在电力充沛的西南地区和华南地区。

电力紧张的华东地区比较少见。

和内燃机车相比，电力机车重量轻、功率大、成本低，而且对环境污染十分轻微。

一、韶山1型电力机车

韶山1型电力机车由株洲电力机车厂制造，首台机车1968年4月投产，累计生产819台。

是客货两用型电力机车，简称SS1。

要紧技术参数

轴式：

Co-Co

传动方式：

交—直传动

连续功率：

3780kW

连续速度：

43km/h

连续牵引力：

301.1kN

最高速度：

90km/h

最大牵引力：

343.2kN

整备重量：

138t

二、韶山2型电力机车

韶山2型电力机车首台1969年10月制造完成，为客货两用型机车，共生产1台，简称SS2。

要紧技术参数

轴式：

Co-Co

传动方式：

交—直传动

连续功率：

4620kW

连续速度：

51.5km/h

连续牵引力：

323.4kN

最高速度：

100km/h

最大牵引力：

352.8kN

整备重量：

138t

三、韶山3型电力机车

韶山3型是在韶山基础上进展出来的成熟产品，于1979年投产，累计生产了928台。

用途：

客货两用

轴式：

Co-Co

传动方式：

交—直传动

连续功率：

4350kW

连续速度：

48km/h

连续牵引力：

337.14kN

最高速度：

100km/h

最大牵引力：

450.8kN

整备重量：

138t

四、韶山4电力机车

韶山4系要紧是为了满足重载货运研制的货运机车，性能优于东风4B货运型。

甚至能和东风8系列重载机车比美，累计生产212台。

韶山4系列参数如下：

用途：

干线货运

轴式：

2（Bo-Bo）

传动方式：

交—直传动

连续功率：

2×3200kW

连续速度：

51.5km/h

连续牵引力：

450kN

最高速度：

100km/h

最大牵引力：

628kN

整备重量：

2×92t

五、韶山5电力机车

韶山5型客运电力机车是国家〝七五〞重点科技攻关项目。

机车设有列车供电绕组，供客车空调、取暖、照明、通风。

韶山5于90年研制成功，一共生产了两台。

用途：

干线客运

轴式：

Bo-Bo

传动方式：

交—直传动

连续功率：

3200kW

连续速度：

80km/h

连续牵引力：

137kN

最高速度：

140km/h

最大牵引力：

235kN

整备重量：

88t

六、韶山6电力机车

韶山6系列是韶山3系列的更新换代产品，也是客货运输兼用车。

于90年代研制成功并投产，目前一共生产了200台左右。

用途：

客货两用

轴式：

Co-Co

传动方式：

交—直传动

连续功率：

4800kW

连续速度：

50km/h

连续牵引力：

337.5kN

最高速度：

100km/h

最大牵引力：

485kN

整备重量：

138t

七、韶山7系列电力机车

〔一〕韶山7型电力机车

韶山7系列的产地不再是湖南株洲机车厂，而是山西大同机车厂。

机车功率（连续制）：

4800kW

整备重量：

138t

轴重：

23t

额定牵引力：

351kN

起动牵引力：

485kN

额定速度（客/货）：

53/44km/h

牵引特性恒功速度比：

1.82

最高速度（客/货）：

120/100Km/h

机车电制动：

再生制动/再生功率4000kW

空气制动机：

Dk-1

两端车钩中心距离：

22021mm

转向架固定轴距：

2880mm

转向架中心距：

7100×2=14200mm

机车高度（受电弓降弓时）：

4700±30mm

机车宽度（入口门扶手处）：

3325mm

〔二〕韶山7C型电力机车

韶山7C型电力机车是交—直传动4800kW，最高运用速度120km/h的6轴客运电力机车

机车要紧特点是：

1.采纳两段桥相控（全控+半控）和它复励电路，无级调速和无级磁场削弱；

2.采纳恒流起动及准恒速运行的特性操纵方式；

3.采纳微机操纵及LCU逻辑操纵单元；

4.采纳电机滚动抱轴承鼻式悬挂、低位斜牵引拉杆方式；

5.采纳B0-B0-B0转向架及单侧制动；

6.电制动采纳再生制动；

7.设有列车取暖及空调的供电电源；

8.采纳双管制供风；

9.为满足轴重22吨的要求，总体、车体、转向架、变压器等各要紧部件均做了轻量化设计。

性能参数：

电流制单相工频交流

工作电压额定值25kV

机车整备重量132t

轴重22t

轴式B0－B0－B0

机车额定功率:

〔连续制〕4800kW

机车牵引力：

连续牵引力〔半磨耗〕220kN

起动牵引力310kN

机车运行速度〔连续制〕76km/h

运行最大速度120km/h

机车恒功速度范畴（机车在牵引工况下）76—120km/h

机车电制动制动方式：

再生制动

再生制动力：

在速度为10～80km/h时173kN

车钩中心距22021mm

机车落弓时最高点离轨面高度4755±30mm

车体底架长度20800mm

车体宽度3105mm

车钩中心线离轨面高度880±10mm

受电弓滑板中心距15000mm

动轮直径（新）1250mm

（半磨耗）1200mm

转向架固定轴距2880mm

转向架中心距7100×2mm

轨距1435mm

传动方式单边、直齿〔刚性〕

传动比68/23=2.957

〔三〕韶山7E型电力机车

韶山7E机车为六轴干线客运电力机车，最大速度为170km/h。

它借鉴韶山7D型电力机车内部的成熟技术，走行部采纳2C0转向架。

同时，辅助电路采纳辅助逆变器供电、车体流线型等。

机车要紧特点:

1.采纳三段不等分桥相控和复励电路，机车无级调速和无级磁场削弱；

2.采纳恒流起动及准恒速运行的特性操纵方式；

3.采纳微机操纵及LCU逻辑操纵单元；

4.采纳电机架承式全悬挂、轮对空心轴六连杆传动；

5．采纳独立通风系统；

6．采纳2C0转向架，单侧制动；

7．采纳辅助变流器作为辅助系统供电电源；

8．设有列车取暖及空调的供电电源；

9．采纳双管制供风；

10．为满足轴重21吨的要求，总体、车体、转向架、变压器等各要紧部件均做了轻量化设计；

11．耐低温设计，机车能够在高寒地区运用。

12．机车头型进行了全新流线化设计，司机室内结构设计充分应用了人机工程学原理。

全新的室内装修并配以用先进的操作操纵设备，提高了整体的美观性及舒服性。

轴式C0-C0

机车前、后车钩中心距离22021mm

机车车体长度20800mm

机车车体宽度3105mm

机车在落弓状态滑板顶面距轨面高度（新轮）4700±30mm

车钩中心线距轨面高度880±10mm

受电弓滑板距轨面工作高度5200～6500mm

传动齿轮箱底面距轨面高度≥120mm

机车前、后端转向架中心距11570mm

机车整备重量126t

轴重21t

机车传动方式轮对空心轴六连杆传动

传动比75/32=2．34375

动轮直径（新轮）1250mm

（半磨轮）1200mm

工作电压额定值25kV

电传动方式交－直

机车功率（连续制）4800kW

机车额定牵引力（连续制、轮箍半磨耗）171kN

机车起动牵引力245kN

机车额定速度（连续制，半磨耗）96km/h

最高速度170km/h

恒功率速度范畴（机车在牵引工况下）96～160km/h

机车电制动

制动方式加馈电阻制动

制动连续功率（轮缘）4000kW

电制动力速度为〔10～96km/h〕150kN

恒功率速度范畴（机车在制动工况下）96～160km/h

八、韶山8型电力机车

SS8型电力机车是用于准高速干线客运的交直传动相控电力机车。

它是〝八五〞期间国家重点科技攻关项目，由株机厂和株洲所共同研制。

原设计用于广深线准高速铁路，现已用于我国要紧干线电气化铁路快速客运

性能参数：

用途：

干线客运

轴式：

Bo-Bo

传动方式：

交—直传动

连续功率：

3600kW

连续速度：

100km/h

连续牵引力：

126kN

最高速度：

170km/h

最大牵引力：

207kN

整备重量：

90t

九、韶山9型电力机车

SS9型客运电力机车是依据铁道部科技研究开发项目要求而设计的六轴干线客运电力机车，它用于牵引160km/h准高速旅客列车。

其研制目的是加大机车功率，提高牵引力，以满足较大坡度线路的旅客列车提速需要，该车型是韶山型电力机车系列产品，在研制过程中坚持了简统化，标准化，系列化的原那么。

SS9型机车是吸取了SS8型机车和SS6B型机车的成功体会，并溶进了先进技术设计而成。

用途：

干线客运

轴式：

Co-Co

传动方式：

交—直传动

连续功率：

4800kW

连续速度：

99km/h

连续牵引力：

169kN

最高速度：

170km/h

最大牵引力：

286kN

整备重量：

126t

第二章　SS8型电力机车简介

图2.1韶山8型电力机车

SS8型电力机车是用于准高速干线客运的交直传动相控电力机车。

它是〝八五〞期间国家重点科技攻关项目，由株机厂和株洲所共同研制。

原设计用于广深线准高速铁路，现已用于我国要紧干线电气化铁路快速客运。

SS8型电力机车0001号，1998年6月24日在京广线的许昌至小商桥区间制造了240km/h的中国铁路高速纪录。

SS8型电力机车对推动我国客运准高速及高速机车的进展具有重要意义。

韶山8准高速客运电力机车，小功率高速度。

94年投产后大受好评，差不多实现电气化的郑州铁路局和广州铁路局纷纷购买，目前大约生产了近300台。

京广线南段目前特快列车大部分是SS8牵引。

第一节　SS8型电力机车总体布置图

图2.2　SS8型电力机车总体布置图

1－受电弓；2－主断路器；3－高压互感器；4－信号柜；5－工具柜；6－电源微机柜；

7－硅整流装置；8－阻容柜；9－主变压器；10－变压器风机；11－2号电器柜；

12－2端牵引通风机；13－劈相机；14－2端空调机；15－空气管路柜；16－压缩机；

17－制动电阻柜；18－1号电器柜；19－1端牵引通风机；20－1端压缩机组；21－1端空调机

第二节　机车性能参数

工作电压〔kV〕

　　额定值25

　　最高值29

　　最低值20

轴式B0-B0

轴重〔t〕22

机车整备质量〔t〕88（+3/-1）%

轨距〔mm〕1435

动轮轮径（新，半磨耗）/mm1250/1200

机车连续制功率/kW3600

机车牵引力/kN

　　连续值126

　　起动值210

机车速度/km·h（-1）

　　连续值100

　　最大值170

电制动方式加馈电阻制动

制动功率（75~160km/h时）/kW2700

最大制动力（16-75km/h时）/kN130

车体底架长度/mm16300

车体宽度/mm3100

落弓时最高点距轨面高度/mm4628

车钩中心线间距/mm17516

车钩中心线离轨面高度/mm880±10

受电弓滑板中心间距/mm8600

受电弓工作高度/mm5100-6800

转向架固定轴距/mm2900

转向架中心距/mm9000

空气压缩机能力/m（3）min（-1）2x1.6m（3）

主风缸容量/m（3）1

空气制动机型号DK-1　

第三节　技术特点

（1）B0转向架采纳牵引电机轮对空心轴全悬挂和单侧直齿六连杆万向节传动，以满足准高速客运机车减小簧下重量，并获得良好的动力学性能及特定性能。

牵引装置为推挽式低位平牵引杆，牵引点距轨面高220mm，有利于机车粘着牵引力的发挥。

（2）采纳900kW的ZD115型脉流牵引电动机，该电机为全叠片结构，双H绝缘。

（3）机车主电路为不等分三段半控桥式整流电路，并采纳晶闸管分路无级磁场削弱电路，可实现机车牵引特性全运行区无级调速。

整流装置采纳大功率的晶闸管KPA1300-28和整流管ZPA2100-28。

（4）机车电制动方式为加馈电阻制动，在低速区能保持大的制动力。

（5）采纳微机操纵系统，操纵功能有特性操纵、防空转厂防滑行操纵、速度分级操纵、过分相操纵以及诊断、监测显示等功能。

（6）机车设有列车供电系统，可向旅客列车提供空调、采暖、茶炉、照明等电源。

（7）机车可安装速度分级操纵系统，与车载微机进行通信，并执行电制动优先转换、常用制动、紧急制动。

（8）采纳DK-1型制动机，具有空电联合制动功能，并能实现列车的电空制动系统的电指令直通操纵，确保行车安全。

（9）经风洞模拟试验的机车外形，可减小机车运行中的风阻。

（10）车体为整体承载结构，采纳有限元分析优化设计，以在保证车体强度的前提下减轻质量。

第三章　各种短路爱护的介绍

第一节　短路爱护

短路爱护器件为网侧主断路器QF。

短路故障和过载的表现均为大电流。

只只是短路故障电流的数值大，上升梯度大。

因此要求故障发生后至爱护器件QF动作到开段主电路的时刻尽可能短，使被爱护对象〔电器或电气设备〕本身在承担短路电流的冲击时，尽可能不至损坏。

一、网侧短路爱护

当流经高压电流互感器1TA的电流超过整定值254A时，过流继电器5KC动作，主断路器分断。

动作时刻约为0.06S

这种故障往往是车内25KV高压电路的对地短路，包括主变压器高压绕组的击穿，导电杆的对地短路等。

但车顶设备对地短路那么不起作用，需由牵引变电所的油开关跳闸来进行爱护。

二、整流器侧短路爱护

整流器侧短路爱护有下面几种：

牵引绕组短路；

整流元件击穿形成的内短路；

整流器母线间的短路。

牵引绕组内部短路，由过流继电器5KC动作来爱护，但这时牵引绕组的电流需达到14560A。

当发生牵引绕组出线端短路和上述的另外两种短路时，牵引绕组引线上的交流互感器3TA-6TA检测出的短路电流信号→微机柜短路爱护组件→中间继电器15KA→主断路器分断。

短路电流整定值为3000A。

三、硅元件击穿的短路爱护

硅整流器每一桥臂中串有快速熔断器，它是用来实现元件击穿的短路爱护。

第二节　过载爱护

一、牵引电机的过载和环火爱护

当电机环火和过载时，由电流传感器1SC-4SC检测电流→微机柜爱护组件，然后分二路：

一路至中间继电器22KA→主断路器，QF分断；另一路封锁整流器1V、2V。

制动时，励磁电路单独供电。

过载时，由电流传感器5SC-8SC检测电流→微机柜爱护组件，然后分二路：

一路至中间继电器6KA→接触器5KM、6KM开断，另一路封锁励磁整流器。

二、小齿轮〝弛缓〞的爱护

当传动小齿轮与传动轴间〝弛缓〞时，牵引电动机处于空载，转速飞速上升，电枢电流迅速减小，其表现与轮对空转相似。

对空转来说，减载后能够复原。

〝弛缓〞那么连续飞速，形成电机扫膛。

〝弛缓〞爱护是通过电枢电流检测来达到。

当同一转向架上不电机电流相差30%，防空转装置动作1s后仍不起作用，这时中间继电器22KA动作，开断主断路器QF。

第三节　过电压爱护

一、大气过电压及操作过电压爱护

大气过电压要紧为雷击过电压，按作用方式有直截了当雷过电压和感应过电压。

这种过电压能量大，电压高。

操作过电压形成于机车主电路的接通和开断，专门是主断路器的空载开断，关于机车来说操作过电压的次数频繁。

要紧爱护形式有：

1．避雷器F

避雷器F接于主断路器主触头之后，为金属氧化物避雷器，标准冲击波电压

90KV，工频放电电压65KV。

要紧用于防止主断路器分断和合闸过程的操作过电压，也用于防护的雷击过电压。

2．阻容爱护

在牵引绕组侧设有RC网络吸取器，电容为CH84交流电容器，电阻由两只RXGA-800，800W，6.2欧姆并联而成，阻值3.1欧姆。

3.压敏电阻

牵引绕组侧还并联有压敏电阻1RV-4RV，阻容爱护和压敏电阻用以抑制牵引绕组侧的过电压。

它要紧由大气过电压和操作过电压产生。

有的高压侧耦合过来的，有的是牵引电路中产生的。

一样可将过电压限制到牵引绕组电压2倍以下。

二、整流装置换向过电压爱护

主整流装置的每一晶闸管和二极管元件上均并联RC吸取器，电容为CBB80、1。

0uF/800V，电阻为24欧姆，由RX20-12欧姆/30W两个串联而成，用于限制整流元件换向过程中产生的过电压，以爱护元件本身。

牵引电机的限压爱护

微机柜中设有牵引电机的限压爱护和超压爱护，由电压传感器1SV-4SV提供电枢电压信号，输入微机柜，由微机操纵整流器的整流电压。

限压爱护至5为115