SS4改型电力机车主辅电路分析

SS4改型电力机车主辅电路分析

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摘 要

电力机车电路通常由3部分组成，既主电路、辅助电路和控制电路。

主电路是指将牵引电动机及其相关的电气设备连接而成的线路，该线路具有电压高、电流大的特点，因此亦称高压电路或牵引动力电路，根据机车的运行情况，对机车提出了各种要求，以满足机车安全运行需要。主电路的结构将直接影响机车运行性能的好坏、投资的多少、维修费用的高低等重要经济指标，要对各型机车住电路单元电路的结构方式，如整流调压方式、供电方式、磁场削弱方式、电气制动方式的讨论过渡到具体机车的主电路。

机车的主电路要进行功率传递，其结构决定了机车的类型，同时在很大的程度上决定了机车的基本性能，直接影响机车性能的游劣、投资的多少、维修费用的高低等技术经济指标。

电力机车的辅助设备是为了保证主电路中各电气设备的正常工作而设置的。辅助电路是指将辅助设备及其相关的电气设备连接而成的电路。辅助电路能否正常工作，直接影响主电路能否正常工作，亦既影响机车的正常工作。

辅助电路中的辅助设备是为保护主电路的正常工作和各项辅助功能而设置的。SS4改型及车上的辅助设备主要有分相设备，为机车上的所有三相负载提供三相交流电源；通风机组，用来冷却牵引电动机、硅整流柜、制动电阻柜、主变压器油散热器等设备；空气压缩机组，生产机车上所需要的压缩空气，给机车上的所有电动器件和空气制动系统提供动力源。辅助电路时有电源电路、伏在电路和保护电路组成。

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关键词：主电路；辅助电路；SS4改型电力机车

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目 录

SS4改型电力机车主辅电路分析 .................................................................................................................................. 1 摘 要 ........................................................................................................................................................................... I 引 言 .......................................................................................................................................................................... 5 1 SS4改型电力机车主电路分析 ................................................................................................................................... 6

1.1 概述 ................................................................................................................................................................... 6

1.1.1 机车电路的分类、及电力机车主电路的组成 .................................................................................... 6 1.1.2 对电力机车主电路的基本要求 ............................................................................................................ 8 1.2 电力机车主电路结构分析 ............................................................................................................................... 9

1.2.1 变流调压方式 ........................................................................................................................................ 9 1.2.2 供电方式 ................................................................................................................................................ 9 1.2.3 磁场削弱方式 ...................................................................................................................................... 11 1.2.4 电气制动方式 ...................................................................................................................................... 11 1.2.5 牵引电动机型式及联结方式 .............................................................................................................. 12 1.2.6检测及保护方式 ................................................................................................................................... 12 1.3 SS4改电力机车主电路分析 .......................................................................................................................... 18

1.3.1 SS4改型电力机车主电路分析 ........................................................................................................... 18 1.3.2 SS4改机车的一些参数与特点： ....................................................................................................... 25

2 SS4改型电力机车辅助电路分析 ............................................................................................................................. 28

2.1 电力机车的辅助设备 ..................................................................................................................................... 28

2.1.1 辅助线路组成 ...................................................................................................................................... 28 2.1.2 分相设备 .............................................................................................................................................. 29 2.1.3 旋转式异步劈相机 ............................................................................................................................ 29 2.1.4 辅助变流器 .......................................................................................................................................... 30 2.1.5 辅助设备的设置和启动 ...................................................................................................................... 31 2.2 SS4改型电力机车辅助电路分析 .................................................................................................................. 33

2.2.1 单－三相供电系统 ............................................................................................................................ 34 2.2.2 三相负载电路 ...................................................................................................................................... 35 2.2.3 单相负载电路 ...................................................................................................................................... 37 2.2.4 保护电路 .............................................................................................................................................. 37

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2.2.5 列车供电系统 ...................................................................................................................................... 40

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引 言

铁路运输在国民经济中占有重要地位，是国民经济的大动脉，是国民经济三大支柱产业之一。

铁路主要技术政策还明确指出要：大力发展电力机车牵引技术，积极提高电力牵引承担的换算周转量的比重。积极发展交流传动技术，逐步完成直流传动向交流传动的转换。

电力机车的主电路是 由各单元电路组合而成的，其中包括网侧高压电路、整流调压电路、伏在电路以及各种保护电路。衡量机车主电路特点主要从6个方面进行，即整流调压方式、供电方式、牵引电动机形式及联结方式、电气制动方式、磁削方式、检测保护方式。电力机车的主电路的结构决定了电力机车的性能，对机车实施的自动控制主要是对主电路进行控制。

辅助电路中的辅助设备是为保护主电路的正常工作和各项辅助功能而设置的。辅助电路时有电源电路、伏在电路和保护电路组成。同时辅机电路中还可以提供单相380V的电源和单相220V的电源。负载也可以为三相380V的负载、单相380V的负载和单相220V的负载。

我国电力机车除了在铁路干线上应用以外，还在城市交通运输和工矿企业内运输等方面也都起着越来越重要的作用。

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1 SS4改型电力机车主电路分析

电力机车电路通常由3部分组成，即主电路、辅助电路和控制电路。

1. 主电路是指将牵引电动机及其相关的电气设备连接而成的线路，该线路具有电压高、电流大的特点，因此亦称高压电路或牵引动力电路。根据机车的运行情况，对机车提出了各种要求，以满足机车安全运行的需要。主电路的结构将直接影响机车运行性能的好坏、投资的多少、维修费用的高低等重要经济指标。本章通过对各型机车主电路单元电路的结构方式，如整流调压方式、供电方式、磁场削弱方式、电气制动方式的讨论过渡到具体机车的主电路。

1.1 概述

1.1.1 机车电路的分类、及电力机车主电路的组成

1.机车电路的分类：

电力机车的电路用于将各电气设备在电方面连接起来构成一个整体，以实现一定的功能。整流器电力机车的电路通常都由3部分组成，分别是主电路、辅助电路和控制电路。各种保护设在各电路之中，在电方面不独立存在。

主电路是指将牵引电动机及与其相关的电气设备（如牵引变压器、整流元件、转换开关等）用导线（或铜排）连接而成的电路。由于该电路的电压为接触网电压与牵引电动机电压，电流为变压器绕组电流与牵引电动机电枢电流，因此该电路中的电压较高、电流大，

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又称高压电路。

辅助电路是指将辅助电机（如劈相机、压缩机电机、通风机、油泵等）和辅助设备（如取暖设备、电热玻璃等）及与其相关的电气设备连接而成的电路。其工作电压视辅助电机类型而定，一般为交流380V、220V或直流几百伏。

控制电路是指司机控制器、低压电器及主电路、辅助电路中各电器的电磁线圈等所组成的电路。通过控制电路可以使主电路和辅助电路中的电器协调动作。该电路中一般采用低压直流电源，电压值为110V，所以又叫低压电路，我国生产的电力机车其控制电路的电压为110V。

机车的3大电路在电方面基本上是相互独立的。它们之间通过电磁、机械或电空传动相联系。

2. 电力机车主电路的组成：

电力机车主电路一般均由以下几部分组成：

（1） 变压器一次侧电路；

（2） 变流调压电路；

（3）负载电路；

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（4）保护电路。

1.1.2 对电力机车主电路的基本要求

根据机车的运行情况，对机车的电路提出一定要求，机车主电路本身应满足以下几方面的要求：

（1） 由于主电路是高压电路，因此在升弓带电情况下，要保证工作人员与高压带电部分隔离。

（2） 能快速接通和断开电路。

（3）在网压波动的允许范围内能可靠地工作，具有一定的过载能力，对地有良好的绝缘。

（4）能改变机车的运行方向，能进行起动和调速。

（5）尽可能作到起动平稳、调速平滑、减少冲击。

（6）在故障情况下有维持运行的故障电路。

（7）有防空转保护装置。

（8）有充分的保护。

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（9）有电气制动的机车应能可靠地进行牵引——制动转换，并保证电气制动的电气稳定性和机械稳定性。

（10）应有使机车入库的低压电源及入库电路。

电力机车主电路是非常重要的。机车主电路要进行功率传递，其结构决定了机车的类型，同时在很大程度上也决定了机车的基本性能，直接影响机车性能的优劣、投资的多少、维修费用的高低等技术经济指标。

1.2 电力机车主电路结构分析

衡量电力机车主电路性能，一般从以下6个方面进行考察。

1.2.1 变流调压方式

整流器电力机车的变流调压方式有很多种，我们重点分析了晶闸管移相调压，其工作原理及参数计算已在直流电力机车速度调节中介绍。相控调压的基本特点是可以使输出电压平滑调节，实现所谓的无级调压。相控调压可以分为全控整流调压、半控整流调压两类，其中在无再生制动情况下以半控整流调压为好，主要表现在功率因数的改善方面。

1.2.2 供电方式

供电方式可分为集中供电、半集中供电及独立供电等几种方式。

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图1—1为典型的集中供电线路，它是由一套调压整流装置（由两组整流器组成）给所有的牵引电机供电。集中供电电路在配线和总体布置上都比较简单，整流装置的容量较大，缺点是当各牵引电动机在特性上出现差异时在并联电机支路中负载分配不均；当该机车由其他机车拖动与原运行方向相反时，牵引电动机将依靠剩磁发电，其中发电机电势较高的一个电机将通过其他电机形成自励回路，最后造成牵引电机并联自励发电短路，为此在机车电路中都加设了线路接触器。此外，当一组整流器故障时，将使整台机车的功率降低一半。

图

半集中供电电路如图1—2所示，机车主线路有两组整流装置，每组整流器给一半牵引电动机供电，这种供电电路的特点是每组整流器的容量可以相对小一些，但当一组整流器故障时，也将使整台机车的功率降低一半。对于C0-C0、 B0-B0轴式的机车，半集中供电也叫转向架独立供电。

图

图1—3所示两种独立供电电路，其共同特点是可以避免上述两种电路存在的缺陷。即当各电机特性有差异时不会形成环流，若一组整流器故障时，仅切除相应的一台牵引电动机而不影响其他支路，机车功率下降要少一些。图1-3（a）所示电路为变压器二次侧共用绕组式供电线路，当这种电路中的整流元件为可控元件时，若一组整流器换向时，其余各支路整流元件的阳极电压均下降为元件的正向压降。这样，各整流支路就会发生逐个换向的现象，造成各支路输出平均电压不相等，电动机特性差异增加。为克服上述缺点可采用图1-3（b）所示的变压器二次侧独立绕组式供电电路，这种电路还使变压器二次侧绕组

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中的电流减小，但却使变压器绕组增加了许多，绕组间还有绝缘方面的要求。

图1-3（a）

图1-3（b）

1.2.3 磁场削弱方式

机车上常用的磁场削弱的方式有改变励磁电流的电阻分路法及晶闸管分路法两种方式。

电阻分路法是在励磁绕组旁并联电阻使流过励磁绕组中的电流减小，达到磁场削弱的目的，通常用两个电阻实现三级磁场削弱。晶闸管分路法是在励磁绕组旁并联晶闸管，对牵引电动机的励磁电流根据要求的ß值进行旁路，从而达到削弱磁场的目的。晶闸管分路加上相控调压可以实现机车的全无级调速。

1.2.4 电气制动方式

电气制动方式有电阻制动和再生制动。目前，大功率电力机车都配备有电气制动。

电阻制动线路如图1—4所示，制动时将牵引电动机接为他励，各牵引电机的电枢分别与各自的制动电阻接成独立回路，各牵引电机的励磁绕组串联后由半控桥供电。电动机转为发电机运行，电路消耗在制动电阻中。

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为了使电阻制动在低速区也获得最大恒制动力特性，近年来在机车上又采用了加馈电阻制动方式，电路如图1—5所示。

图

采用再生制动时，牵引电机励磁电路与电阻制动时相同，所不同的是电枢回路，如图1—6所示，牵引电机作为发电机运行，变流器此时作为逆变器，将发电机的电能反馈到接触网中去。

1.2.5 牵引电动机型式及联结方式

牵引电动机型式主要有串励牵引电动机和复励牵引电动机。为更好的利用机车的粘着力，一般采用全并联的联结方式。

1.2.6检测及保护方式

为使机车乘务人员随时了解机车的运行状态，掌握牵引电动机的工作情况，机车通常设有各种检测电路。机车主电路的交流侧通过电流、电压互感器对接触网电压、一次侧电流进行检测，牵引电机电流的检测方式是用直流电流传感器检测牵引电机的电枢电流和励磁电流（电气制动状态），检测获得的电流信号送到安装在司机台的电流表，直接向司机指示牵引电动机电流。电压的检测是用直流电压传感器，检测获得的电压信号后送到安装在司机台的电压表，直接向司机指示牵引电机电压。

为了保证电力机车可靠运行，在机车的电路中必须设置一系列的保护，使机车电路在

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发生故障时迅速切断相应电路，避免机车电气设备遭到损坏，或防止故障进一步扩大。当机车故障不能及时排除时，还应能够方便地组成故障电路，使机车能在故障情况下维持运行。

根据机车故障现象的不同性质，电路中的保护一般分为过流保护（包括短路和过载保护）、接地保护、过电压保护、欠电压保护及其他一些特殊保护。保护的方式则根据故障对机车电路、电气设备及对列车运行的影响大小而不同，有切断机车的总电源，或切断故障电路的电源，也可以仅给司乘人员以某种信号引起注意，还可以在故障发生后自动予以调整。

（1）过流保护

过电流是指电气设备过载、设备及电路短路引起的电流剧增。过电流容易造成电气设备的绝缘老化，设备烧损，严重的引起失火。机车上通常用断路器、自动开关和熔断器进行过电流保护。

电力机车的短路保护一般采用高速自动开关或主断路器.。在整流器机车上，变压器的一次侧设有过流保护继电器，当变压器一次侧或二次侧发生短路时，均引起变压器一次侧电流剧增，超过保护继电器动作值而使其动作，使主断路器跳闸。

辅助电路的过电流保护有两种保护方式，一种是通过过流继电器切断机车总电源，另一种是切断辅助线路电源，后者对机车运行有利，但须增设一断路器。

对于控制电路及其他部件（如电炉、电热玻璃等）的过载一般采用熔断器、自动开关

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等进行保护。

牵引电动机的过载保护多采用电磁式过载继电器。牵引电动机回路中的母线穿过继电器铁心，当牵引电动机过载电流超过继电器动作值时，继电器动作，引起主断路器跳闸。对于相控机车，用直流互感器检测牵引电动机电流，并把过载信号送入牵引过载继电器，此时不仅要切断机车总电源，同时还要封锁电子触发电路。

电气制动时的牵引电动机过载也可用过载继电器，但一般不切断机车总电源，而只切断励磁回路电源，同时封锁相应的电子触发电路。

（2）接地保护

机车上电气设备或电路因绝缘破坏、飞弧或其他意外情况，使带电导体与金属部分接触即为接地。根据接地点是否稳定分为“死接地”或“活接地”，与车体钢结构直接接触的为“死接地”；裸露导线部分通过空气对钢结构放电或通过绝缘物表面对钢结构爬电的为“活接地”。接地将导致短路故障而烧损设备或导线，因此在电力机车的主电路、辅助电路和控制电路中必须有接地保护。主要的接地保护手段是采用接地继电器。

接地保护装置如图1—7所示。图中J为接地继电器，正常运行时，继电器J中不通过电流而处于释放状态。当主电路任一点接地时，直流电源E可通过J与电路中接地点构成回路，使接地继电器动作。这种保护装置消除了保护“死区”，保证了接地保护的可靠性。由于主电路对地电位处于浮动状态，在回路与地（车体）之间具有潜布的电容电流，该电流经过接地继电器有可能造成继电器的误动作。为了防止这种现象发生，在接地继电器线圈两端并联一电阻R1，使部分电容电流通过电阻，减小了接地继电器中的电容电流，使其

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不致误动作。此外，该电阻还可在电路发生接地的瞬间，避免过电压对接地继电器本身的危害。

发生接地故障后，如运行途中不能及时处理而需要维持机车运行时，在确认只有一点接地时，可以用故障转换开关将接地继电器切除，在图1—7中，将转换开关由1位转至2位，将主电路经由一大电阻R接地，维持机车运行。

图

（3）过电压保护

过电压是指对电气设备绝缘有危险的电压升高，它是由系统的电磁能量发生瞬间突变所引起的，对电力机车得的电气设备会造成严重损害，如使绝缘击穿、电机环火等。过电压主要有两种，一种是大气过电压（外部过电压）,它是由外部直击雷或雷电磁应突然加到机车上引起的；另一种是操作过电压（内部过电压），由于电路本身的变化产生，如切断感性回路、整流装置换相或故障等引起的机车内部电磁能量的振荡、积聚、释放。这两种过电压产生时，电压增长速度很快，以冲击波形式出现，因而一般不用带有传动件的电器进行保护。

为防止大气过电压带来的危害，最早在机车顶部装有放电间隙或氧化锌避雷器，如图1-8所示。当大气过电压袭击时，若电压大于放电间隙的击穿电压，则放电间隙FDQ被击穿成短路状态直接接地，将过电压的能量排泄掉，使过电压不致进入机车内部。由于放电间隙被击穿后不能恢复，引起变电所跳闸，故现在多用避雷器。

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图1-8

对于低于放电间隙击穿电压的过电压，则可以进入机车内部，虽然是变压器和主断路器所能承受的，但它可通过电磁感应和静电感应进入变压器二次侧，仍能损坏机车内部的其他电气设备。另外，机车操作过电压及硅整流元件反向恢复过电压对电气设备也有损害。因此对这两种过电压的保护采用阻容吸收电路，如图1-9所示。

图1-9

阻容吸收电路是由电阻与电容串联而成的支路构成，并接在变压器二次侧绕组处。电容元件具有端电压不能跃变的特性，可仰制尖峰状过电压。为了避免电容与电感产生谐振现象，在保护电路中串入阻尼电阻，待过电压消失后，电容再通过串联的电阻构成放电回路而缓慢放电。

除上述两种过电压外，运行中还会出现缓慢增加的过电压，如由于网压的波动有时会使牵引电动机的电压超出额定电压。再如机车在电气制动时，牵引电机作为发动机运行的发电电压也会由于各种原因超过额定电压（如运行速度较高、励磁电流较大等）。但是，这种过电压由于增长得比较缓慢，且副值不是太大，因而危害也小些，不需要专设保护装置，仅靠仪表监视或给司机以某种信号（如装设过压音响信号），引起司机注意，通过操作来消除。在相控机车上都设有电机过压保护，由电机电压传感器检测，由主断路器进行保护。

（4）欠电压保护

欠电压的产生是由于接触网的电压过低或着突然失压，当接触网电压过低时，使机车

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不能以正常功率运行，辅助机组不能正常工作，在再生制动时很容易使逆变失控，接触网电压消失时，机车当然要停止运行，但如果电压又突然恢复，会造成电气及机械上很大的冲击，这是不能允许的，因而也必须进行保护。

在整流器机车上，一般在变压器的辅助绕组上装设欠电压继电器或电子装置，当电压低于某一数值时，通过欠电压继电器或电子装置都能使主断路器跳闸保护。在机车运行过程中受电弓短暂离线会使机车失压，这种情况是允许的，因此，欠电压继电器应有适当的延时。例如，SS8型电力机车，失压延时为0.5s，欠电压Uc低于19KV时延时10s，当Uc低于17.5KV时立即跳主断路器进行保护。

（5）其他保护

除了以上介绍的几种保护以外，在电力机车上还有一些其他的保护，如防空转保护、再生制动时的特殊保护，以及油流、风速监视等。

大功率的货运电力机车在牵引状态下运行时，容易发生空转现象。当发生空转后，粘着条件被破坏，造成牵引力丧失，牵引电动机转速剧增，易造成转子绑线甩开、绝缘损坏形成“扫膛”等。同时空转也会增加机车轮箍的磨耗，因而在机车上应设有防空转保护。防空转保护的方法有很多种，一般取牵引电动机的电流、电压或速度作为信号，将各电机信号进行比较，规定一差值限度，当电机之间的差值超过这一差值限度时，即视为牵引电动机发生了空转，这时可通过电子装置自动降低牵引电动机的电压（电流），以减小机车牵引力，使之恢复到粘着条件之内。也有的机车在发生空转时通过保护装置使机车动轮自动地小量上闸来制止空转。对于防空转来说，目前大量的保护装置都是在机车发生了空转现象后，采取措施迅速地阻止其发展而恢复粘着状态。比较理想的保护方法应该是空转即将

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发生时，将其滑动过程（即空转意识）测出，从而防止空转发生。先进的防空转保护是利用仪器对车轴的振动进行测量，由于一个轮对的两个轮子的粘着情况是不同的，当空转发生时，必然是其中的一个轮子首先失去粘着力，这样就在车轴内形成一种特有的振动，用一种仪器将此时的振动测出之后，以此作为控制信号来对机车进行自动调整，这样可以更有效地防止空转发生。

对于再生制动，其保护原则与牵引时有很大的区别，整流器电力机车在再生制动时，如果电网电压突然消失，即变压器二次侧绕组电势消失，相当于发电机的负载消失而造成失压短路。因此这种机车除对受电弓的性能要求较高、再生制动工况实施双弓运行外，还可利用高速开关切断发电机电路。

机车上的变压器、牵引电动机、整流机组、平波电抗器等都用油冷、风冷等强迫冷却，因而对它们的冷却系统要有监视，以防在冷却系统不正常时使电气设备因过热损坏。一般采用油流继电器和风速继电器进行监视，一旦冷却系统故障，通过油流和风速继电器的联锁切断相应的回路或引起降级。但这类保护应有一定的延时，以免因冷却系统瞬时故障影响机车的正常运行。

1.3 SS4改电力机车主电路分析

为便于理解机车电路，约定在机车电路原理图中，所有开关和触头表示两位置开关在机车Ⅰ端向前牵引位；按键开关在断开位；继电器、接触器、电空阀在无电释放状态；行程开关、刀开关触头和联锁触头在运行位；主断路器在断开位。

1.3.1 SS4改型电力机车主电路分析

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SS4改型电力机车具有如下主要特点：采用传统的交—直传动型式，采用转向架独立供电方式，三段不等分半控调压整流电路，采用加馈电阻制动，具有三级磁场削弱，利用平波电抗器滤波。

（1）网侧高压电路

单相工频25KV交流电源从接触网导线经受电弓送入机车。高压电路电流经受电弓1AP

车顶母线、分两路：一路为本节车，经主断路器4QF、主变压器AX绕组、车体、车体与转向架软线、轴箱电刷、车轮、钢轨。另一路经高压连接器到另一节的车顶母线。

网侧高压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压和电流信号。

（2）整流调压电路

为实现转向架独立控制方式，每节车采用两套独立的整流调压电路，分别向相应的转

向架供电，牵引绕组a1-b1-x1和a2-x2供电给主整流器700V，组成前转向架供电单元；牵引绕组a3-b3-x3和a4—x4供电给主整流器800V，组成后转向架供电单元。

以前转向架供电单元为例，三段不等分整流桥的工作顺序如下（设三段桥满开放时整流输出电压为Udo）:

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第一段：首先投入四臂桥，即触发VT5、VT6，投入a2-x2绕组。VT5、VT6、VD3、VD4顺序移相，VD1和VD2起续流作用。

在正半周时，电流经a2→VD3→71号导线→平波电抗器→电动机→72号导线→VD2→VD1→VT6→x2；在负半周时，电流经x2→VT5→71号导线→平波电抗器→电动机→72号导线→VD2→VD1→VD4→a2。此时整流电压在0～1／2Udo之间调节。

当VT5和VT6满开放时进入第二段，维持VT5和VT6满开放，触发VT1和VT2，绕组a1-b1投入。在正半周时，电流经a2→VD3→71号导线→平波电抗器→电动机→72号导线→VT2→b1a1→VT6→x2；在负半周时，电流经x2→VT5→71号导线→平波电抗器→电动机→72号导线→VD2→a1b1→VT1→VD4→a2。此时整流电压在1／2Udo～3／4Udo之间调节。

当VT1和VT2满开放后进入第三段，VT1、VT2、VT5和VT6维持满开放，并触发VT3和VT4,b2-x2绕组再投入。VT3和VT4顺序移相，整流电压在3／4Udo-Udo之间调节。在正半周时，电流经a2→VD3→71号导线→平波电抗器→电动机→72号导线→VT4→x1a1→VD1→VT6→x2；在负半周时，电流经x2→VT5→71号导线→平波电抗器→电动机→72号导线→VD2→a1x1→VT3→VD4→a2。由于牵引电动机的端电压UDN=1020V,故第三段桥不会满开放，只能维持在最大电压UDmax上。

在整流器的输出端分别并联了两个电阻75R和76R，作用一是在机车做高压空载限压试验时，作整流器的负载，起维持电流作用；二是正常运行时，能够吸收部分过电压。

（3） 牵引电路

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机车牵引供电电路是第1转向架的第1台牵引电机1M与第2台牵引电机2M并联，由主整流器700V供电；第2转向架的第3台牵引电机3M与第4台牵引电机4M并联，由主整流器800V供电。两组供电电路完全相同并且完全独立。

每一牵引电机支路的电流路径基本相同，现在以第一牵引电机支路为例加以说明：其电流路径为正极母线71→平波电抗器11L→线路接触器12KM→电流传感器111SC→电机电枢绕组→位置转换开关的“牵”“制”鼓107QPR1→位置转换开关的“前”“后”鼓107QPV1→主级绕组→107QPV1→牵引电机隔离开关19QS→107QPR1→负极母线72。

与主级绕组并联的有固定分路电阻14R，固定分路电阻削弱系数为0.96；一级磁削电阻15R和接触器17KM，一级磁削级削弱系数为0.70；二级磁削电阻16R和接触器18KM，二级磁削级削弱系数为0.54；若将一级削弱电阻与二级削弱电阻同时接入可以实现第三磁削级，削弱系数为0.45。

为减少轴重转移，两转向架上两台牵引电机为背向布置，故其相对旋转方向应相反。以第一转向架前进方向为例，从1M电机非整流子侧看去，电枢旋转方向应为顺时针方向；从2M电机非整流子侧看去应为逆时针旋转方向。同样，第二转向架3M电机为顺时针方向，4M电机为逆时针方向。由此，各牵引电机的电枢与主级绕组的相对接线方向是：

1M:A11A12、D11D12

2M:A21A22、D22D21

3M:A31A32、D31D32

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4M:A41A42、D42D41

此时为机车向前方向的状态。

牵引电机故障隔离开关19QS、29QS、39QS、和49QS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。当牵引电机之一故障时，将相应牵引电机故障隔离开关置中间位，线路接触器断开，该电机支路跟供电电路完全隔离。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16或24与26或34与36或44与46之一相连，故障电机在电位上并不能与主电路隔离，若为接地故障，则仍会引起接地继电器动作。

库用开关20QP和50QP为双刀双投开关。在正常运行位置时，其主刀与主电路隔离，其相应辅助接点接通受电弓电磁阀，方可升弓；在库用位时，其主刀将库用插座30XS或40XS的库用电源分别与2M电机或3M电机的电枢正极引线22或32及总负极72或82连接，其辅助接点断开受电弓电磁阀的电源线，使其在库用位时不能升弓。只要20QP或50QP之一在库用位，即可在库内动车。同时，通过相应的联锁接点可分别接通12KM和22KM或32KM和42KM,从而使1M或4M通电，以便于试验时试电机转向、出入库或旋转。

空载试验转换开关10QP和60QP为三刀双投开关。当机车处于正常运行位时，10QP和60QP将电压传感器112SV和142SV分别与1M和4M的电枢相连，电压传感器检测牵引电动机的端电压；当机车处于空载试验位时，10QP和60QP将112SV和142SV分别与主整流器700V和800V的输出端相连，同时短接76R和86R，使电机与整流器脱开，确保空载试验时的安全性，此时电压传感器检测整流装置的输出电压。

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每一台牵引电机设有一直流电流传感器和一直流电压传感器，其作用除提供电子控制的电机电流与电压反馈信号外，还通过电子柜处理之后，作为司机台电流表与电压表显示的信号检测。

(4)加馈电阻制动电路

机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关转换到制动位，牵引电机电枢与主极绕组

脱离，与制动电阻串联，并且同一转向架的两台电机电枢支路并联之后，与主整流器串联构成回路。此时，每节车4台电机的主极绕组串联连接，经励磁接触器与励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

现以1M电机为例，叙述一下电枢电流的路径。

1.当机车速度高于33km／h时，机车处于纯电阻制动状态。其电流路径为71母线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线→VD2→VD1→VD4→VD3→71母线。

2.当机车速度低于33km∕h,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a2→VD3→71号母线→平波电抗器11L→12KM线路接触器→111SC电流传感器

→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号母线

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→VD2→VD1→VT6→x2；当电源处于负半周时，其电流路径为x2→VT5→71号导线→11L平波电抗器→12KM线路接触器→111SC电流传感器→1M电机电枢→107QPR1位置转换开关“牵”“制”鼓→13R制动电阻→72号导线→VD2→VD1→VD4→a2。

加馈电阻制动时，主变压器的励磁绕组a5-x5经励磁接触器91KM向励磁整流器

99V供电，并与1M-4M电机主极绕组串联，且励磁电流方向与牵引时相反，由下往上。

从励磁整流器的输出端开始，其电流经

91母线→199SC电流传感器

→90母线→107QPR1→19QS→107QPV1→(1M)D12D11→107QPV1

→14母线→107QPR2→29QS→107QPV2→(2M)D21D22→107QPV2

→24母线→108QPR4→49QS→108QPV4→(4M)D41D42→108QPV4

→44母线→108QPR3→39QS→108QSV3→(3M)D32D31→92KM→82母线。

负极母线82为主整流器800V与励磁整流器99V的公共点，由此形成两个独立的接地保护电路系统。第一转向架牵引电机1M和2M电枢、制动电阻及主整流器700V，主接地继电器97KE,组成第一转向架主接地保护系统；第二转向架牵引电机3M和4M电枢、制动电阻及主整流器800V、励磁整流器99V，主接地继电器98KE,组成第二转向架主接地保护系统。

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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。

(5)功率补偿电路

SS4改型机车上有4组完全相同的PFC装置，该装置是通过滤波电容和滤波电抗的串联谐振，降低机车3次谐波含量，提高机车的功率因数。它主要由真空接触器、无触点晶闸管开关、滤波电容、滤波电抗和故障隔离开关等电器组成。电路中设置故障隔离开关，是在PFC电路出现接地故障时隔离用。

1.3.2 SS4改机车的一些参数与特点：

韶山4(SS4)型电力机车是由各自独立且又互相联系的两节车组成，每节车均为一个完整的系统。主电路采用四段经济半控桥，相控调压。它具有恒压或恒流控制的牵引特性和恒速或恒励磁控制的电阻制动特性。空气制动采用DK—1型电空制动机。

每节车有两个两轴转向架。牵引电动机采用抱轴悬挂式。垂直力传递系统由两系悬挂装置组成，其中第二系采用了橡胶金属叠层弹簧，有较好的波动性能。牵引力传递系统则采用斜拉低位牵引杆，有较高的粘着性能。车体广泛使用高强度低合金结构钢。

该机车牵引及制动功率大、起动平稳、加速快、工作可靠、司机室工作条件良好、污染少、维修简便。

主要技术参数

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Main Technical Parameters

用 途 干线货运

轴 式 2（Bo－Bo）

网 压 25kV，50Hz

额定功率 6400kW

最高速度 100km/h

持续速度 51.5km/h

持续牵引力 436.5kN

最大牵引力 627.8kN

悬挂方式 半悬挂

制动方式 空电联合制动

电制动功率 5570kW

车钩中心距 2×16416mm

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轴荷重 23t

机车总重 184t

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2 SS4改型电力机车辅助电路分析

电力机车辅助电路可以形象地比喻为部队的后勤保障，它的作用是为了保证机车主线路设备充分发挥功率，确保机车正常工作、改善司乘人员工作条件而设置的。辅助线路是指将辅助设备及其相关的电气设备连接而成的线路。辅助线路能否正常工作，直接影响主线路能否正常工作，亦即影响机车的正常工作。

2.1 电力机车的辅助设备

电力机车的辅助设备是为保证主电路中各电气设备的正常工作而设置的。它的设备主要有分相设备、空气压缩机组、通风机组、油泵及其他设备如取暖设备、通风设备、电热玻璃、热饭电炉、空调等。本节将介绍辅助设备的设置、辅助机组的起动、旋转劈相机的起动及辅助电路的组成等内容。

2.1.1 辅助线路组成

电力机车的辅助线路主要由供电电路、负载电路、保护电路三部分组成。

供电电路由主变压器辅助绕组提供单相380V和220V交流电源，再由分相设备将单相交流电分成三相交流电供给辅助机组。采用列车供电的机车还有列车供电电路，它是由主变压器供电（采暖）绕组提供870V×2单相交流电，经双路独立的不控桥式整流滤波后分别向列车提供两路DC600V电源，满足客车车厢空调、采暖、照明等电器用电。由于列车供电电路相对独立，该电路有单独的过载、短路及接地等保护。

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负载电路包括三相负载电路和单相负载电路。三相负载主要有空气压缩机电动机、通风机电动机、油泵电动机，通过三相交流接触器控制其工作。单相负载主要有一些加热、取暖元件、空调，由转换开关控制其工作。

保护电路主要是在辅助电路发生过流、接地、过电压、欠电压和单机过载故障时，使相应电器动作，从而达到及时保护的目的。

2.1.2 分相设备

在单相交流供电电力机车的辅助系统中，一般都是选用三相异步电动机作为辅助电机，因此机车内须设有分相设备，以便将单相交流电变换为同频率的三相交流电供给辅助机组。分相设备有旋转式异步劈相机、辅助变流器的静止劈相机。国产电力机车的辅助系统大都采用由旋转式异步劈相机向辅助电路供电。但这种供电方式存在着噪声大、不节能，三相交流输出电压不平衡且随输入电压变化的缺点。随着电力电子技术和计算机技术的发展，电力机车的辅助系统已开始采用辅助变流器的静止劈相机向辅助电路供电的方式，其优点是节能、环保、高效、噪声小、三相输出电压平衡且稳定。国产电力机车如SS9、SS7E、CRH动车组系列、和谐型交流传动电力机车的辅助系统都是采用辅助变流器供电。

2.1.3 旋转式异步劈相机

旋转式异步劈相机是单相电动机与三相发电机的组合体，自身无启动转矩，必须有一定的启动方式，常用直接启动方式。

劈相机直接启动的原理线路如图2－1所示。在接入单相电源时，闭合接触器A，电流

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一路通过C1C4C2绕组，另一路经C1C4C3绕组再经接触器A、启动电阻R到C2与电源构成回路。前一回路可近似看作纯电感负载，其电流滞后电源电压为90°，而后一回路为电阻－电感负载，其电流滞后电源不到90°，当电阻值较大时，电流可与电压相位接近，这样，两个支路的电流间就有一个相位差。此外，由于两回路绕组在空间布置上有一角度差，这就满足了单相电动机启动的两个基本条件，在电机内将产生一个椭圆形的旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电枢转动。当电机电枢转动起来以后，在定子的三相绕组中产生三相感应电势，由C1、C2、C3输出三相交流电，绕组C1C4、C2C4称为电动相，绕组C3C4称为发电相。在劈相启动起来后，线路中的接触器A断开，切除启动电阻R。

图2－1

2.1.4 辅助变流器

辅助变流器又称辅助电源。辅助变流器由整流器、逆变器、中间环节、输出电压滤波器、冷却介质及各自的控制电路等六部分组成。在此仅介绍国产电力机车常用的几种辅助变流器。

SS7E型电力机车采用双路供电，变流器为四象限辅助变流器。四象限辅助变流器单元电路如图2－2所示，其中K1为主接触器，K3为充电接触器，R1、R3为充电电阻，UR1为四象限整流模块，UA1为IGBT为逆变器模块，FLT1为输出EMC滤波器，K5为冷却风扇接触器，FAN为冷却风扇。正常情况下，当DC110V电源工作时，首先K3充电接触器吸合，输入单相交流340V为R1、R3充电，对UA1中电容进行预充电，以防止电源电压变化时对该电容造成大的冲击。当充电接近电源电压时，闭合K1主接触器，UR1四象限整流模块开始工作，输出稳定的DC600V电压，然后UA1 IGBT逆变器模块开始按照恒定

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压频比控制其工作，产生三相交流PWM（脉宽调制）输出，经FLT1输出EMC滤波器降低电压上升率，输出380V三相交流电。由K5冷却风扇接触器控制FAN冷却风扇工作，强迫通风以改善辅助变流器的工作条件。

图2－2

SS9型电力机车与SS7E型电力机车不同，SS9型电力机车辅助变流器采用集中整流分散逆变的形式，辅助变流器原理电路如图2－3所示，其中1U为半桥整流模块，C3R3～C8R8为中间环节，逆变器单元11VS～16VS,11LC～16LC为输出滤波器，201KM为主接触器，KM3～KM8为逆变器单元接触器。

辅助变流器的整流单元采用半控桥式整流电路。根据半控桥整流输出电压的公式：U1u＝0.9U2(1+cosα)／2,通过改变晶闸管的移相角的大小，来自动达到稳定直流输出570V电压的目的。其触发控制采用专用整流芯片，具有软启动功能，大大地减小了整流器对电网的冲击。辅助变流器的逆变单元采用三相电压型无源逆变电路，逆变器工作时开关元件均导通180°，导通顺序为：VT1VT2VT3→VT2VT3VT4→VT3VT4VT5→VT4VT5VT6→VT5VT6VT1→VT6VT1VT2,每个状态持续60°。采用空间电压矢量调制（SVPWM）,依据恒定压频比实现电机的变频启动，显著减少了辅机的机械冲击力。其触发控制采用专用电机调速芯片。正常情况下，当DC110V电源工作时，首先201KM接触器吸合，输入单相交流860V,1U半控整流模块开始工作，输出稳定的DC570V电压，然后顺序接通逆变器单元11VS～16VS,逆变器模块开始按照恒定压频比工作，产生三相交流PWM输出，经输出LC滤波器降低电压上升率后，输出380V三相交流电供各辅机使用。

2.1.5 辅助设备的设置和启动

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1. 辅助设备的设置

电力机车上的各种辅助设备是为了保证机车正常运行和实现各种辅助功能而设置的，其中主要是保证主线路各电气设备的正常工作，一般有以下辅助设备：

（1）分相设备。分相设备是辅助线路的关键设备，同时又是辅助电路的薄弱环节，为了提高电力机车的可靠性，采用旋转劈相机的电力机车辅助系统通常设置有两台劈相机共同工作的热冗余，或者设置一台劈相机，由一台通风机兼做劈相机用，这样如果劈相机出现故障，另一台劈相机或通风机仍能保证辅助电路的正常供电。采用辅助变流器的电力机车辅助系统通常设置2个变流柜，多套逆变器分散供电。对于重要的辅机，通过电路的连接保证有备用逆变单元，如果某一变流器故障则由其余正常的变流器均衡分担故障变流器的负载。

（2）空气压缩机及其驱动电机（简称压缩机组）。空气压缩机的作用是产生电力机车用的压缩空气（也称风源），其压缩空气不仅要提供机车上所有风动电器（如受电弓、主断路器、两位置转换开关 、电空接触器、各种阀等）的操纵控制，更重要的是空气制动系统的动力源，故电力机车上设置有2台空气压缩机，有一定储备以保证系统工作的可靠性，从而保证行车的安全。

（3）通风机及其驱动电机（简称通风机组）。通风机用以冷却牵引电动机、整流硅机组、牵引变压器散热器、平波电抗器、制动电阻及其他设备。

（4）循环油泵。油泵用来使牵引变压器的冷却油进行强迫循环，保证变压器的内部冷却。

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（5）其他辅助设备。主要有用来改善工作条件而设置的取暖、通风设备，此外还有电热玻璃、热饭电炉等设备。

电力机车采用标准化司机室后，辅助设备增加了司机司机室空调、微波炉等。

2. 辅助机组的启动

电力机车的辅助机组一般不需要调速，因此采用直接启动方式，但是直接启动时启动电流较大，若所有辅机同时启动，将会因为从电网取用电流过大而使网压过分降低，严重时会导致辅机启动失败。所以，辅助机组常用分别启动的方式解决电机同时启动带来的电流冲击问题，分别启动不致使网压过分降低。也有的机车采用电阻降压的启动方式启动辅助电机，以减小启动电流，但缺点是增加了附加设备。

采用辅助变流器的机车为加强对主线路某些设备的通风冷却，在牵引运行时，通过恒频恒压控制变流器的输出使通风机全速工作；当机车由牵引转入惰性时，通过变频变压控制变流器的输出使通风机以半速运转，达到节能效果。有的电力机车采用根据机车不同工况投入不同辅机的方式达到节能的效果，如8K型电力机车，牵引工况辅机正常投入工作，惰性时仅保留变压器风机工作，断开其余辅机。

鉴于机车辅助电机的工作条件一般都较差，因而对电机的要求也较高，在选用电机时应有一定的裕量。另外，在实际运用中，辅助线路的故障也不少，为了能在发生故障的情况下使机车维持运行，保证铁路运输畅通，在辅助线路中也应设置故障运行线路。

2.2 SS4改型电力机车辅助电路分析

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SS4改型电力机车辅助线路采用传统的单－三相供电系统异步劈相机分相，辅机均采用三相异步电动机。电源来自主变压器的辅助绕组a6b6x6，其中a6x6的额定电压为400V，b6x6的额定电压为226V。单相交流电源从a6x6经辅助电路库用转换开关235QS至导线201、202引入辅助电路。机车在库内可通过辅助电路库用插座294XS,235QS投入库用位引入380V单相或三相电源，辅助电路设备即可由库内电源供电。

2.2.1 单－三相供电系统

1. 劈相机分相启动

SS4改型电力机车的异步劈相机型号为YPX2-280M-4,380V,34KW,劈相机的运转与停止通过劈相机电源接触器201KM控制。采用直接启动方式，在第二电动相绕组与发电相绕组间接入启动电阻263R进行电阻分相启动，启动电阻的接通与开断由启动电阻接触器213KM来执行。由劈相机启动电压继电器283AK检测启动过程并控制启动电阻回路的开断。283AK的工作电源（DC110V）从导线531经533KT常开联锁由导线281引入。

劈相机的启动工作过程如下：按下主司机台上劈相机按键开关，启动电阻接触器213KM闭合，启动电阻投入；劈相机电源接触器201KM闭合，劈相机开始启动，这时劈相机启动继电器283AK监测劈相机发电相电压（由导线279、280引入）来间接反映劈相机转速：当劈相机转速达到约0.9nN时，也即283AK测得其发电相电压接近于比较电压（额定网压下，该电压值约为220V,由导线202、206引入）时283AK动作，使213KM失电主触头打开，开断启动电阻（263R）回路，甩掉启动电阻，劈相机启动完成。同时283AK失去工作电源处于闭置状态。劈相机启动电阻有3个抽头，即备用两组，当一组烧损时可换另一组使用，此时只需把导线232换至另一抽头即可。当启动电阻均不能用时，

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也可将闸刀开关296QS倒向253C改用电容分相启动。

2. 通风机电动机电容分相启动

第一牵引通风机电动机3MA的电容分相启动电路是为劈相机发生故障而特设的备用电路。在机车运行中，劈相机一旦发生故障，为保证辅机继续工作，可切除故障劈相机，而以启动电容253C对牵引通风机电动机3MA直接进行分相启动。这时要把劈相机故障转换开关242QS打向“1FD”位，即把283AK监测劈相机发电相电压的引入线转接到3MA的第三相上，同时必须把闸刀开关296QS倒向启动电容位（因启动电阻不能启动通风机）。启动过程仍由启动继电器283AK控制，启动完成后283AK动作使213KM线圈失电，其主触头打开，切除启动电容。在网压不低于22KV时，其他辅机即可投入运行。在使用3MA替代劈相机作电容分相启动时，由于两节车的辅助电路没有重联，因此可以一节车用劈相机电阻分相启动，另一节（其劈相机故障时）用3MA电容分相启动。

2.2.2 三相负载电路

当劈相机启动完毕后，辅助电路导线201、202、203即可提供三相不对称电源，这时各辅机依次相隔一定时间，投入工作。

SS4改型电力机车三相负载有：压缩机电动机2MA(YYD-280S-6,37KW)一台，牵引风机电动机3MA、4MA(YFD-280S-4,37KW)二台，制动风机电动机5MA、6MA(JD305或YZF200-L-2,30KW)二台，变压器风机电动机7MA(JBT-61,14KW)一台，变压器油泵8MA(QB-80／20,10KW)一台。各辅助电动机均通过其对应的交流接触器203KM～212KM进行通断控制。为了改善劈相机供电系统的三相电源对称性，在3MA～5MA电动

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机的D2、D3相间接有移相电容247C～252C，随电动机负载的投入而一并投入。

各辅机接触器选用3TB系列三相交流接触器，除变压器风机接触器211KM及油泵接触器212KM选用额定工作电流75A外，其余均选用额定工作电流170A。3TB系列三相交流接触器的操作系统是纯直流控制，结构简单，又可确保机械寿命，提高可靠性。

235QS为库用转换开关，机车由电网供电时，235QS倒向“运行”位，则主变压器辅助绕组a6-x6通过导线204、205经235QS与导线201、202连接，从而给辅助电路提供380V单相电源。若机车处在库内时，235QS须倒向“库用”位，此时可使用的库用电源有两种：

1.库内三相电源

一般在段内不需起劈相机，直接启动辅机时使用。把库内三相电源接到库用插座294XS的207、208、209三点上，通过235QS及导线203与209之间的连接母线直接为辅助电路提供三相电源。

2.库内单相电源

仅在制造厂或大修厂库内电源容量大时使用。单相电源送至库用插座294XS的207、208两点上（为插座上部两点），经235QS给辅助电路提供单相电源，此时须使用劈相机实现单－三相供电。若只使用库内单相电源，也可拆开导线203与209之间的连接母线，这样做有两个目的：一是从安全角度考虑，使库用插座294XS的第三点（209点）不带电：二是若电源线误接至接点208、209上时，避免劈相机不能正常启动而受损。

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2.2.3 单相负载电路

1. 380V单相负载电路

由导线201、202供电，一路经自动开关232QA至导线264给窗加热玻璃273EH、274EH提供380V单相交流电源；另一路经自动开关233QA给壁炉及脚炉提供单相380V电源。243QS为窗加热开关，245QS为取暖开关，共有3个位置：中间“0”

位为关断，“1”位为脚炉、壁炉同时开，“2”位为关脚炉、开壁炉，自动开关232QA分别作电路的过载保护用。

2. 220V单相负载电路

该电路负载包括司机室空调及热饭电炉。该220V电源取自导线202、206，一路经转换开关240QS、空调稳压器278AS供空调机280EV使用，自动开关230QA作该电路的过载保护；另一路经转换开关238QS至220V电源插座292XS，该插座亦可供热饭电炉使用，自动开关229QA作该电路的过载保护。中间继电器284KE所起作用是：机车由电网供电时，连通导线206－b6而接通220V电源回路；机车在使用库内电源时，连通导线206－200（地线），使机车在库内亦可获得220V电源。

2.2.4 保护电路

1.零压保护

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零压保护是接触网供电的失压保护，由接在主变压器绕组a6-x6两端的零压变压器281TC、整流装置290U、电容256C及零压时间继电器286KT组成。

当电网正常供电时，导线204、205的380V交流电→零压变压器281TC→电阻261R→整流装置290U→零压时间继电器286KT吸合；当电网失压时286KT失电动作，其常闭联锁闭合，经563KA零压中间继电器将接通主断路器分闸电路，并显示零压信号。

因网压消失后，变压器辅助绕组两端电压不是突变为零，而是随时间衰减的，所以在此电路中串有两个稳压管，稳压50V。主要作用是使零压时间继电器286KT在电网失压2s内动作，以达到保护的准确性及必要性（供电网故障重合闸时间为2s），排除了电网失电后重合闸时劈相机处于单相堵转合闸或短暂离线乱跳闸。在稳压管两端并接电容256C，其作用主要是在零压时间继电器286KT吸合过程中，在286KT常闭联锁打开的瞬间，利用电容的反突变特性，使加在286KT线圈上的电压有一衰减过程（使286KT吸合的电流不是突然变小，而是随时间衰减），所以并接电容256C的目的就是为了帮助零压时间继电器能可靠吸合，避免在此过程中出现“打摆子”现象。

零压保护电路同时还起到门联锁保护阀287YV的交流保护作用，即保护阀287YV由两路供电：一路从控制电路电源531→主电路入库转换开关20QP、50QP联锁→车顶门行程开关297QP联锁→287YV线圈；另一路由零压保护电路给287YV供电，由此构成保护阀的双电源供电状态。即使出现控制电路切断而机车高压供电依然存在的情况，287YV仍得电，门联锁锁闭，各室门打不开，达到确保人身安全的目的。

2.接地保护

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在变压器辅助绕组x6与地之间设有辅助电路接地保护电路。这个装置由辅接地继电器285KE、整流元件291U、限流电阻262R、电容257C、辅接地故障开关237QS组成。辅接地保护属有源保护装置，支路经110V控制电源后接地。

当辅助电路某点接地时，辅接地保护系统形成回路，285KE动作吸合，使主断路器分闸线圈得电跳闸，司机台辅接地信号显示。此时285KE使回路串入电阻262R以免出现大电流而烧损接地继电器。同时接通“自锁”回路，保持信号记忆。故障解除后，借助主断路器合闸操作使285KE恢复，保持信号消失。在限流电阻262R两端并接电容257C的目的是为了使285KE动作时能可靠吸合，以提高保护系统的可靠性。

237QS是辅接地保护故障隔离开关，若确定辅助电路有一点接地且不能排除时，可切断保护电路，使机车作故障运行，此时要求司机严密监视各辅机工作状态，确保安全。

3. 辅机过载保护。

4. 过电压保护

采用跨接在辅助绕组a6-x6两端的RC过电压保护电路，由电阻260R、电容255C组成，吸收过电压。

5. 过电流保护

辅助电路保护采用过电流继电器282KC。在辅助绕组短路或其他原因造成辅助电路短路，其电流超过2800A时，282KC吸合动作使机车主断路器分闸，并显示辅过流信号。

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2.2.5 列车供电系统

长期以来，我国普通客车一直采用轴驱式发电机供电，软卧空调车有利用柴油发电机和轴驱式发电机两种。轴驱式空调客车供电方案，由于其效率低，且停车时不能发电，从而限制了该供电方式的发展。随着客车空调装置的普遍使用，从20世纪80年代起，我国开始研制使用柴油机发电车提供三相380V交流电对空调列车集中供电，但是根据我国的能源政策，在电气化区段采用发电车供电，从发展的角度是不合理的，所以自1998年科研部门开始研究由机车向旅客列车供电的技术。目前这一系统已研制成功，在其他电力机车上使用。

1. 列车供电系统组成

该系统包括电力机车向旅客列车供电的电源装置，DC600／AC380V兼容供电空调客车该客车上包括客车充电器、空调采暖用逆变电源，列车安全供电控制监测装置（集控供电控制器、客车漏电检测器等）。在电气化区段运行时采用电力机车集中供电（DC600V），客车分散变流供电方式。在非电气化区段运行时，仍采用现用大功率发电车三相交流供电方式。

（1）电气化区段系统运行方式：电气化区段，SS4型机车列车供电装置将受电弓接受的25KV单相交流电，经降压整流，滤波成600V直流电压，分两路向空调客车供电。空调客车通过配电柜供电选择开关将其中一路600V直流送入空调逆变电源装置（简称逆变器）及直流110V电源装置（简称充电器）。逆变器将600V直流逆变成三相50Hz交流电向空调、电开水炉等三相交流电器负载供电。DC110V充电器将600V直流变换成110V直流，给蓄电池充电的同时向照明、供电控制等负载供电。

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（2）非电气化区段系统运行方式：非电气化区段，内燃机车牵引兼容空调客车时可采用现用大功率发电机系统供电，其输出为双塔380V三相50Hz。空调车只需通过配电柜供电选择开关将其中一路直接向空调装置、电开水炉等220V交流三相用电负载供电，通过充电器将三相交流电变换成直流110V蓄电池组充电的同时，向照明、供电控制等负载供电。另外也可采用专用发电车600V直流供电，此输出为双塔600V直流空调客车的运行方式同电气化区段运行方式。

（3）控制电路：由于电气化区段存在分相区，因此电力机车在向客车供电时存在瞬间断电状态，为保证照明不间断，防止有节点控制器件的频繁开闭，供电系统的控制电路及照明均采用直流110V电源，每辆客车设置100A.h蓄电池组，全列车设DC110V干线，以保证充电故障时客车的应急照明及控制等用电。

为防止误操作客车配电柜供电开关引起DC600V、AC380V供电回路短路，确保列车安全供电，列车设供电集控系统。供电集控系统由机车或发电车上的集控器及贯穿全列车的集控线组成。机车或发电车供电均受供电钥匙及各车辆供电控制开关位置的制约，机车或发电车只有得到供电钥匙各车厢供电控制选择开关处于相对应的状态位时，才能向客车供电。

供电系统设置二级接地保护监测，以提高供电安全性。客车设本车漏电检测电路，当DC600V供电线路及三相交流用电负载对绝缘不良时，自动切除DC600V供电。机车设有源接地保护，当空调列车干线或三相负载对地绝缘低于允许值时，保护电路动作，停止机车向客车供电。

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