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摘要：根据机车故障现象的不同性质，对电力机车主电路的保护装置进行分类和工作原理阐述，使司乘人员了解保护原理，保证机车正常运行。
关键词：电力机车；保护装置；过电流；接地；过欠电压；空转
为了保证电力机车可靠的运行，在机车的电气线路中必须设置一系列的保护装置，它们在机车线路发生故障时自动动作，迅速切断相应电路，以避免机车中电气设备遭到损坏、防止故障进一步扩大。而在机车故障不能即刻排除时，还应能够很方便地组成故障线路，以便机车能在故障情况下维持运行，保证铁路运输的畅通。
根据机车故障现象的不同性质，线路中的保护一般分为过电流保护（包括短路和过载保护），接地保护、过电压保护以及其它一些特殊的保护。而保护的方式则根据该故障时机车线路、电气设备及对列车运行的影响而不同，有的须切断整台机车的电源，有的只须切断故障处所或该系统的电源，有的仅须给司乘人员以某种信号，引起注意即可，还有的在故障发生后自动予以调整。
一、过电流保护 '
当电路中发生过电流（短路或过载）时，必须用保护装置来阻止其继续下去，否则，会引起电路中电气设备的损坏，并使事故蔓延扩大。
在直流电力机车上一般采用高速开关、过电流继电器或熔断器来作为过载与短路保护、当主线路电压较低，牵引电机的功率不大时，可以用熔断器来保护主线路。熔断器能短时间通过较大的电流，但若过载时间较长，则熔体即会熔断。因此熔断器较适用于辅助回路的过载保护。以熔断器作为主线路的保护，其缺点是熔断时间较长，当电压高，电流较大时熔断器的灭弧作用不够可靠，且每次熔断后，必须更换熔件，运用上很不方便。
在直流电力机车上广泛使用电磁式过电流继电器作为牵引电动机的过载保护。牵引电动机的电流经过继电器的继电器线圈当电流超过继电器的整定值时，衔铁被吸引，继电器的触头将主线路内接触器或高速开关的低压控制线圈切断而使之断开，从而切断主线路。在过电流继电器动作切断主线路之后，必须保证在故障已消除。司机准备重新起动机车时才允许让主线路接通。为此，在过电流继电器的复原线圈中串联一个控制器在零位接通的接点，保证只有当控制器退回零位之后。继电器才能复原，重新接通电路。
采用这种形式的保护其优点在于发生过载故障后，保护装置动作迅速、例如：高速开关能在0.02-0.03秒的时间内切断主线路，因而故障不易扩大。它的缺点在于切断了机车的总电源，即便是一台电机回路过载，也便机车的牵引力全部丧失，这样在运行中，特别是在长大上坡道的运行中，如处理不及时，则容易造成中途停车的事故。
二，接地保护
在电力机车的主线路和辅助线路中，必须设有接地保护，当某一电气设备或导线接地时能起到保护作用。
直流电力机车的主线路本身是直接接地的，那么在线路中某处发生接地故障时，即将接地点以后的部分线路短接。造成线路中的电流冲击，因而可以利用线路中的过载保护装置来起到保护作用。但这时需要正确构成电机的组合线路。
三、过电压与欠电压保护
过电压对电力机车电气设备会造成严重的损害，如使绝缘击穿、电机环火等，所以在线路申必须设有过电压保护装置。
过电压主要有两种，一种是大气过电压，另一种是内部操作过电压。产生大气过电压的原因是由接触网传来的直接雷击和感应雷击；生产内部操作过电压的原因则是由于线路本身的变化，如感性回路被切断、线路中发生短路等。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，对其保护就不能用一般带有传动部分的电器。
为防止大气过电压的危害，在直流电力机车上一般安设了阀型避雷器，避雷器内装有火花间隙和工作电阻（非线性电阻），当加在避雷器上的电压过高时，工作电阻值即迅速减小，致使火花间隙被击穿，以通过较大的电流，将过电压的能量消耗在工作电阻上，消除了过电压对其它电气设备影响。同时避雷器对线路中的操作过电压也具有一定的保护作用。
除了大气过电压和操作过电压外，运行中也会出现缓慢增加的过电压，如由于接触网电压的波动，有时可使牵引电动机的电压超过其额定电压。再如机车电气制动时，牵引电动机作为发电机运行，若运行速度较高，激磁电流较大，发电机的端电压也会超过其额定电压。但是这种过电压由于增长得较缓慢，所以可以用电磁式过压继电器来保护。过压继电器的线圈跨接在牵引电动机的电枢上，当电压过高时，继电器动作使电阻制动停止，此时最好代之以机械制动。电阻制动时，如因电机电压过高而突然将主线路切断停止制动，由于回路内电感的作用反而会造成过电压。因此在电力机车上，过壓继电器动作时，不是立即将制动回路切断，而是自动地在制动电阻上再加上一段附加电阻，这时因制动电阻已超过串激发电机的临界电阻值，电阻制动即被迫停止，再切断制动电路。
四、空转保护
大功率的货运电力机车在牵引运行中容易发生空转现象。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多种，一般取牵引电动机的电流或电压作为信号，将各台电机的信号进行比较，规定一差别的限度，当电机之间的差别超过这一限度时，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电压，以减小电机牵引力，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。理想的保护方法应该是空转即将发生时，将其滑动过程测出，从而防止空转时发生。有些国家已试验用仪器来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相同的，在将发生空转时，必然是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情况测出后，以此为控制信号来对机车进行自动调整，这样就可较有效地防止空转发生。
对于没有装设有防空转保护的机车，则要求司机熟悉线路情况，在易发生空转的坡道，弯道处，提前采取措施，例如撒砂降压或进行闯坡等，而当发生了空转时，则应立即降低牵引力，便粘着状态得到恢复。
关键词：电力机车；保护装置；过电流；接地；过欠电压；空转
为了保证电力机车可靠的运行，在机车的电气线路中必须设置一系列的保护装置，它们在机车线路发生故障时自动动作，迅速切断相应电路，以避免机车中电气设备遭到损坏、防止故障进一步扩大。而在机车故障不能即刻排除时，还应能够很方便地组成故障线路，以便机车能在故障情况下维持运行，保证铁路运输的畅通。
根据机车故障现象的不同性质，线路中的保护一般分为过电流保护（包括短路和过载保护），接地保护、过电压保护以及其它一些特殊的保护。而保护的方式则根据该故障时机车线路、电气设备及对列车运行的影响而不同，有的须切断整台机车的电源，有的只须切断故障处所或该系统的电源，有的仅须给司乘人员以某种信号，引起注意即可，还有的在故障发生后自动予以调整。
一、过电流保护 '
当电路中发生过电流（短路或过载）时，必须用保护装置来阻止其继续下去，否则，会引起电路中电气设备的损坏，并使事故蔓延扩大。
在直流电力机车上一般采用高速开关、过电流继电器或熔断器来作为过载与短路保护、当主线路电压较低，牵引电机的功率不大时，可以用熔断器来保护主线路。熔断器能短时间通过较大的电流，但若过载时间较长，则熔体即会熔断。因此熔断器较适用于辅助回路的过载保护。以熔断器作为主线路的保护，其缺点是熔断时间较长，当电压高，电流较大时熔断器的灭弧作用不够可靠，且每次熔断后，必须更换熔件，运用上很不方便。
在直流电力机车上广泛使用电磁式过电流继电器作为牵引电动机的过载保护。牵引电动机的电流经过继电器的继电器线圈当电流超过继电器的整定值时，衔铁被吸引，继电器的触头将主线路内接触器或高速开关的低压控制线圈切断而使之断开，从而切断主线路。在过电流继电器动作切断主线路之后，必须保证在故障已消除。司机准备重新起动机车时才允许让主线路接通。为此，在过电流继电器的复原线圈中串联一个控制器在零位接通的接点，保证只有当控制器退回零位之后。继电器才能复原，重新接通电路。
采用这种形式的保护其优点在于发生过载故障后，保护装置动作迅速、例如：高速开关能在0.02-0.03秒的时间内切断主线路，因而故障不易扩大。它的缺点在于切断了机车的总电源，即便是一台电机回路过载，也便机车的牵引力全部丧失，这样在运行中，特别是在长大上坡道的运行中，如处理不及时，则容易造成中途停车的事故。
二，接地保护
在电力机车的主线路和辅助线路中，必须设有接地保护，当某一电气设备或导线接地时能起到保护作用。
直流电力机车的主线路本身是直接接地的，那么在线路中某处发生接地故障时，即将接地点以后的部分线路短接。造成线路中的电流冲击，因而可以利用线路中的过载保护装置来起到保护作用。但这时需要正确构成电机的组合线路。
三、过电压与欠电压保护
过电压对电力机车电气设备会造成严重的损害，如使绝缘击穿、电机环火等，所以在线路申必须设有过电压保护装置。
过电压主要有两种，一种是大气过电压，另一种是内部操作过电压。产生大气过电压的原因是由接触网传来的直接雷击和感应雷击；生产内部操作过电压的原因则是由于线路本身的变化，如感性回路被切断、线路中发生短路等。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，对其保护就不能用一般带有传动部分的电器。
为防止大气过电压的危害，在直流电力机车上一般安设了阀型避雷器，避雷器内装有火花间隙和工作电阻（非线性电阻），当加在避雷器上的电压过高时，工作电阻值即迅速减小，致使火花间隙被击穿，以通过较大的电流，将过电压的能量消耗在工作电阻上，消除了过电压对其它电气设备影响。同时避雷器对线路中的操作过电压也具有一定的保护作用。
除了大气过电压和操作过电压外，运行中也会出现缓慢增加的过电压，如由于接触网电压的波动，有时可使牵引电动机的电压超过其额定电压。再如机车电气制动时，牵引电动机作为发电机运行，若运行速度较高，激磁电流较大，发电机的端电压也会超过其额定电压。但是这种过电压由于增长得较缓慢，所以可以用电磁式过压继电器来保护。过压继电器的线圈跨接在牵引电动机的电枢上，当电压过高时，继电器动作使电阻制动停止，此时最好代之以机械制动。电阻制动时，如因电机电压过高而突然将主线路切断停止制动，由于回路内电感的作用反而会造成过电压。因此在电力机车上，过壓继电器动作时，不是立即将制动回路切断，而是自动地在制动电阻上再加上一段附加电阻，这时因制动电阻已超过串激发电机的临界电阻值，电阻制动即被迫停止，再切断制动电路。
四、空转保护
大功率的货运电力机车在牵引运行中容易发生空转现象。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多种，一般取牵引电动机的电流或电压作为信号，将各台电机的信号进行比较，规定一差别的限度，当电机之间的差别超过这一限度时，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电压，以减小电机牵引力，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。理想的保护方法应该是空转即将发生时，将其滑动过程测出，从而防止空转时发生。有些国家已试验用仪器来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相同的，在将发生空转时，必然是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情况测出后，以此为控制信号来对机车进行自动调整，这样就可较有效地防止空转发生。
对于没有装设有防空转保护的机车，则要求司机熟悉线路情况，在易发生空转的坡道，弯道处，提前采取措施，例如撒砂降压或进行闯坡等，而当发生了空转时，则应立即降低牵引力，便粘着状态得到恢复。