摘要：为提高电力机车的运行稳定性，对HXD3型电力机车进行高压设备改造。通过实地考察机车情况并结合机车运用情况，提出在机械间内增加高压柜及在车顶增加高压箱两种方案。
关键词：电力机车；高压设备改造；高压柜；高压箱
电力机车在近年来的设计中，更趋向于将高压设备集成，形成高压柜或高压箱，放置于机械间内或车体顶盖上。这种设计方式，与将高压设备放置于车顶的方式相比较，可以防治雨、雪、雾霾等恶劣天气对高压设备带来的影响，并且可以有效减少车顶放电事故。
HXD3型机车在设计时，采用将高压设备置于车顶的方式，延续了之前电力机车的设计方式。但在接下来的电力机车设计中，例如HXD3B、HXD3C、HXD3D型机车，均更新了高压设备的布置方式，采用将高压设备集成于高压柜放置于机械间内的方式，相比较于HXD3型机车，在运用中机车的稳定性更高。因此，对HXD3型机车的高压设备布置进行改造，会给HXD3型机车在运用中带来更多的好处。
HXD3型电力机车高压设备布置改造基于国内目前电力机车的两种方案来进行设计：一种是在车内机械间安装高压柜，将所有的高压设备都集中安放在高压柜中；另一种是在车顶安装高压箱，将高压设备都集中安放在高压箱中。
机械间内增加高压柜方案
HXD3型电力机车在设计之初，已经充分并且合理的利用了机车机械间的每一寸空间。近年来，随着产品的技术升级和改造，机械间内也陆续增加了一些设备，包括6A系统、CMD系统、段改设备（工具箱）等。所以机械间的设备空间已经趋于饱和，因此在不影响机车功能和运用的前提下，在机械间放下一个高压柜，只能将空压机1（矩形区域）或者空压机2（圆形区域）挪至别处。
图1 空压机位置示意图
具体改造步骤为：
第一步：挪动空压机2。将空压机1下沉并向侧墙方向挪动，将空压机2放置与空压机1上方，这样不需要取消机车上现有的设备，保证最大程度保留原机车的设计，影响机车的任何运用，并且整车结构布局改变较小，不影响机车的轴重分配。
第二步：安装高压柜。由于空间位置的限制，既有高压柜不适用于本次改造，因此需要对既有高压柜的稍作更改，尺寸由原有的1500mm×1040mm×2050mm（长×宽×高）缩小至1420mm×1040mm×1900mm（长×宽×高）。高压隔离开关也需要换为较小尺寸，此种高压隔离开关应用于HXD3A及HXD3G型机车，已经有成熟的应用经验。高压柜在安装时，需要将原机车的配重铁更改外形及摆放位置，周围风机的相关线缆的布线方式也需要更改。
第三步：高压电缆布线方式。高压电缆采用沿侧墙布置的方式，这种高压电缆的布置方式对机车车体钢结构的更改比较小，而且布线路径简洁。但是这种布线方式的缺点是在检修电缆时由于操作空间的问题，需要将附近柜体全部下车。
以上即为机械间增加高压柜的方案。
机车车顶安装高压箱方案
高压箱适用的电路如下图所示，未改变HXD3机车的网侧电路原理，两端受电弓与各自高压隔离开关连接，两个高压隔离开关出线端并联后与主断路器进线端/电压互感器连接，主断路器输出端与避雷器/至变压器的电缆连接，电流互感器安装在主断路器输出端电缆上。
高压箱内包含：一组真空断路器（含接地开关），两组高压隔离开关，一组高压电压互感器，一组高压电流互感器，一组避雷器。高压箱内设备皆为现有且在机车上有运用验证的产品。箱体尺寸为2300mm（沿车体长度方向）*2180mm（沿车体宽度向）*570mm（箱体最高点），符合机车的限界要求。
产品特点如下：
a.所有高压部件水平安装。
b.产品安装面位于箱体中间位置。
c.接地开关控制器位于机械间顶盖中心线偏移218mm处，控制器转轴处于中间走廊600mm范围内。
d.高压电缆的进出线皆为机车的纵向，方便高压电缆的布置。
e.高压箱内绝缘距离按照310mm设计，由于有两处位置距离为180mm、290mm，需加装绝缘护板；高压箱上下顶盖加装绝缘层，以此满足上下面的绝缘距离。
f.由于高压箱置于车顶，箱体内易形成水雾，造成危险，所以在高压箱内设置用于干燥的扫风口，扫风量由扫风阀调节节流阀的大小来控制，风源由机车内风缸提供；同时真空主断路器自身带有吹扫装置，排放在密闭的高压箱内也具有防止凝结、干燥作用。
g高压箱预留有检查口，必要时可以打开用以观察高压箱内部状态以及更换互感器的熔断器。
h.去除车顶通风盖。虽然高压箱内有吹扫装置，但由于机械间正压的作用，高压箱内仍可能处于负压状态，给高压箱绝缘带来危险。
以上即为车顶安装高压箱的方案。
两种方案对比
机械间增加高压箱方案优点：可以借用既有成熟产品，较易实现；缺点：机械间改动较大，方案实施阶段会比较繁琐。
车顶安装高压箱方案有点：不需要更改机械间内设备布置，且涉及车体的机械改造较少；缺点：高压箱属于新型设备，制造有一定的技术难度，且不可以借用既有产品。
综上所述，两种改造方案均为可行方案，各有优缺点。经过改造，HXD3型机车高压设备可以满足集成于箱体中的要求，保证机车更高效稳定的运行。
参考文献：
[1]张曙光. HXD3型电力机车. 中国铁道出版社.
[2]郝鹏，黄召明，邱艳春，等. 浅析过电压对电力机车高压电气设备的影响[J]. 电子世界. 2014（7）
论文作者:刘豁然,侯强,王莹,林久胜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/4
标签：高压论文; 机车论文; 电力机车论文; 设备论文; 车顶论文; 机械论文; 方案论文; 《基层建设》2018年第36期论文;