DC600V集中供电技术原理

1DC600V集中供电技术原理2主讲教师：刘志明教授北京交通大学机电学院[e-mail]600V集中供电技术原理3DC600V集中供电技术原理轨道车辆就像一间间可流动的房子，客车是人们旅途中的临时居所，它们都安装在车辆的走行部上，沿着铁路线流转四方。轨道车辆在快速运行中，就像移动的房屋，但是它不能像固定的房屋那样获得电能。最早的接触网供电发电车DC600V集中供电技术原理1、车轴发电机供电特点：1、采用交流感应子发电机2、配置电压自动调节及保护装置轴驱式交流发电机三相交流电整流器蓄电池负载电压自动调整装置直流电I励磁铁路上将装有车轴发电机和蓄电池组的客车称为“母车”，没有装的称为“子车”。DC600V集中供电技术原理1、车轴发电机供电5什么是感应子发电机?当转子旋转时，在定子内表面上的任意一个被研究点，其主磁通的大小变化而方向不变。6感应子发电机的感应电势槽齿fWKKEWB2KB-磁场波形系数KW-绕组系数f-电机频率W-绕组匝数齿-通过转子齿磁通槽-通过转子槽磁通DC600V集中供电技术原理1、车轴发电机供电7DC600V集中供电技术原理8A—阳极；K—阴极；G—控制极导通条件：1、可控硅AK之间有正向电压2、控制极有足够大的触发电流关断条件：可控硅AK之间正向电压不能保证三极管导通。AKG可控硅的控制角：有正向电压存在而不导通的时间。可控硅的导通角：可控硅导通的时间。SCR符号可控硅又称晶闸管SCR，是一种大功率半导体器件，主要用于整流、逆变、调压和开关四个方面DC600V集中供电技术原理2、单元式柴油发电机供电柴油机联轴器三相同步发电机调速器配电盘励磁调节器负载交流电由于公务车以及特种用途的车辆上，负载用电量大；因此，这些车均采用在车下安装柴油发电机组单独供电。该供电方式一般只给本车供电，不向整列客车供电。DC600V集中供电技术原理3、发电车集中供电发电车是不载旅客的发电站，一般安装3台大功率柴油发电机组，通常工作时启动1个或2个机组，其余备用。DC600V集中供电技术原理4、机车集中供电在电气化铁路运行区段，电力机车将接触网上25kV的单相交流电经过变压器、整流器、变流器等一整套电气设备处理，变成DC600V，通过贯穿全列车的输电干线和专用车端连接器，向被其牵引的整列客车供电。在非电气化区段，内燃机车发电机组发电后，经过整流、滤波，形成两套独立DC600V电源，分两路通过连接器向空调客车供电。DC600V集中供电技术原理4、机车集中供电2路DC600V电源首先到车厢内电气综合控制柜；经手动或PLC选择后，引至车下逆变器箱；逆变器箱内的2台35kVA逆变器和1台15kVA隔离变压器输出AC380V电供交流用电设备和充电机工作。性能优越的高速列车动车组概念动车组是自带动力、固定编组、两端分别设有司机室的列车。动车组往返不需掉转车头或摘挂机车，适合高速铁路高密度公交化运行。辅助变流器牵引变压器动车组电气系统一般分为供电系统和负载设备充电机和蓄电池DC600V集中供电技术原理5、动车组辅助供电系统供电动车组辅助供电系统主要由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。该系统将列车上牵引变压器或者主变流器输出的电能进行处理，变成三相交流电给用电设备工作。15电气化铁路供电DC600V集中供电技术原理16牵引供电系统示意图额定电压25kV，正常工作范围20~29kV。牵引变电所电力系统三相电110kV牵引网单相电钢轨接触网DC600V集中供电技术原理17牵引变电所（TractionSubstation）牵引变电所接收发电厂输出的三相110kV高压电，通过变压器降压并变换成单相电，向铁路上、下行两个方向的接触网供电。DC600V集中供电技术原理181、接触网作为单相供电网，每隔30km左右就要设置电分相绝缘器，分相绝缘器两端电压相位不同。2、列车过分相时严禁短路两相电路。列车过分相时线路两侧对司机的提示DC600V集中供电技术原理19(A)电源(B)电源接触网中性段轨道切换用地面装置切换用地面装置１３方式1：列车自动过分相DC600V集中供电技术原理20接触网中性段轨道(A)电源(B)电源切换用地面装置切换用地面装置车载断路器“闭合”※列车接近分相区，用B相电１４方式1：列车自动过分相DC600V集中供电技术原理21接触网中性段轨道(A)电源(B)电源※切换指令切换用地面装置车载断路器“断开”※切换用地面装置发出指令，车载断路器“断开”。方式1：列车自动过分相DC600V集中供电技术原理22接触网中性段轨道(A)电源(B)电源切换用地面装置切换用地面装置车载断路器“断开”惰行通过方式1：列车自动过分相※列车惰行通过中性段。DC600V集中供电技术原理23接触网中性段轨道(A)电源(B)电源切换用地面装置切换用地面装置车载断路器“断开”方式1：列车自动过分相※列车没有完全通过分相区，车载断路器仍然在“断开”状态。DC600V集中供电技术原理2424接触网中性段轨道(A)电源(B)电源切换用地面装置※闭合指令车载断路器“闭合”※切换用地面装置发出指令，车载断路器“闭合”，列车用A相电。１８方式1：列车自动过分相DC600V集中供电技术原理257:20进行动车组断电大复位后，升Tc02车受电弓，在HMI上切除IC06、EC08车牵引，主断不能闭合。之后降Tc02车受电弓，升Tc07车受电弓，在HMI上切除EC01、IC03车牵引，主断还是不能闭合。之后将四个动车的牵引全部切除，主断能够闭合。7:25恢复牵引时只有EC08车的牵引可以恢复，其他牵引恢复后跳主断，此时只有FC05、TC07车辅助变流器正常，但EC08车没有牵引力。7:30请求救援。7:50救援车CRH3-005C到达。7:57CRH3-001C切断蓄电池供电，由CRH3-005C以拖拽方式救援。8:05开车，8:09到达车站。CRH3-001C分相区停车故障及分析268:18CRH3-001C蓄电池供电，升Tc07车受电弓，仅EC08车的牵引可以恢复，其他牵引恢复后跳主断，此时只有FC05、TC07车辅助变流器正常，车顶隔离开关不能闭合，EC08车没有牵引力。8:26降Tc07车受电弓，升Tc02车受电弓，在HMI上依次切除各牵引变流器、然后再恢复，主断、牵引变流器、辅助变流器均正常工作，但无牵引力。3min后，牵引力正常。动车组到达车站后，厂家技术人员上车和添乘人员及随车机械师对动车组进行了诊断，确认动车组硬件无故障。CRH3-001C分相区停车故障及分析27原因分析及建议：（1）从CCU中下载的信息并不完全，而且有些内容描述不明确，因此给故障分析和判断带来了很大困难。（2）初步认为过分相时CCU只记录了进入分相区的信息而未收到出分相区信息，可能是造成系统禁止合主断的主要原因。（3）动车组回库后，对动车组进行了全面的检查，无硬件故障，此次故障是由于ATP死机触发紧急制动并引发一系列软件故障。CRH3-001C分相区停车故障及分析28后续处理方案：CRH3型动车组停在分相区后，需按照如下流程操作：(1)向控制中心申请跨区供电(2)将牵引手柄打到“0”位(3)跨区供电后，在网压恢复至少3s后合主断，合主断同时要按下背光按钮“Neutralsection（分相区）”至少2s，在主断闭合同时背光按钮熄灭(4)车载电源工作后，推动牵引手柄增加牵引力(5)动车组驶出分相区后，向控制中心报告分相区供电CRH3-001C分相区停车故障及分析29(A)电源(B)电源接触网中性段轨道在线检测线路切换断路器(A)“断开”切换断路器(B)“闭合”※无列车状态１９方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理30(A)电源(B)电源接触网中性段轨道在线检测线路切换断路器(A)“断开”切换断路器(B)“闭合”※列车接近分相区，用B相电。２０方式2：地面自动过分相31(A)电源(B)电源接触网中性段轨道※在线检测切换断路器(A)“断开”切换断路器(B)“闭合”※驶入中间区段，进行在线检测２１方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理32(A)电源(B)电源接触网中性段轨道切换断路器(A)“断开”切换断路器(B)“断开”在线※切换断路器(B)“断开”２２方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理33(A)电源(B)电源接触网中性段轨道在线切换断路器(A)“闭合”切换断路器(B)“断开”※切换断路器(A)“闭合”２３方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理34(A)电源(B)电源接触网中性段轨道※检测无列车在线切换断路器(A)“闭合”切换断路器(B)“断开”※通过区段后，检测无列车在线。２４方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理35(A)电源(B)电源接触网中性段轨道无列车切换断路器(A)“断开”切换断路器(B)“断开”※切换断路器(A)“断开”２５方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理36(A)电源(B)电源接触网中性段轨道无列车切换断路器(A)“断开”切换断路器(B)“闭合”※切换断路器(B)“闭合”２６方式2：地面自动过分相DC600V集中供电技术原理37DC600V集中供电技术原理1、牵引供电电网提供的是单相交流电。2、列车在过分相区的过程中将在瞬间没有电力输入。牵引供电网供电特点DC600VAC380V600V电源软启动过分相逆变器缓冲稳定运行软启动列车过分相的时候DC600V电压的变化38一、DC600V集中供电DC600V集中供电技术原理25T客车供电系统特点：DC600V两路干线独立供电、分散变流，本车的供、配电控制由车内电气综合控制柜来完成，其控制中枢为PLC。各车逆变器放在车下，不占用客车空间，列车编组灵活；控制系统采用DC110V；采用大功率高频开关电源；实现全列行车安全和空调参数网络监控，并与地面联网。采用机车车辆两级保护系统实现了故障自动切除。39DC600V集中供电技术原理一、DC600V集中供电在电气化区段，电力机车的列车辅助供电装置将受电弓接受的25kV单相高压交流电降压、整流、滤波，形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过连接器向空调客车供电，供电容量2x400kW。在非电气化区段，内燃机车发电机组发电、整流、滤波，形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过连接器向空调客车供电，供电容量2×400kW。40DC600V集中供电技术原理一、DC600V集中供电电力机车供电原理图（SS8型）41DC600V集中供电技术原理一、DC600V集中供电在机车主变压器上增加2个列车供电绕组a1和a2，将受电弓接收的25kV单相交流电降压为870V；分别通过列车供电接触器KM1和KM2，输入独立工作的单相半控整流装置V3和V4；42DC600V集中供电技术原理一、DC600V集中供电整流器V3和V4将单相交流电整流成电压为600V，额定电流670A的直流电；经过滤波电抗器L5、C29或L6、C30，由电气连接器向列车母线供电。43DC600V集中供电技术原理一、DC600V集中供电电路的检测及保护电路有过压吸收电路，包括阻容吸收网络R63、C33和压敏电阻6RV；接地保护电路，包括11QP接地故障隔离开关、限流电阻R73、经济电阻R49、接地继电器7KE及浪涌吸收电容C33；44DC600V集中供电技术原理一、DC600V集中供电输入交流侧过流保护，包括互感器KC11、TA1；直流侧过流保护，由SC9、SV5将检测结果送入微机控制系统，进而控制KM1的通、断。45DC600V集中供电技术原理二、客车DC600V电气系统组成DC600V电气系统由车端连接器，列车供电干线，配电柜，逆变器，蓄电池组，充电器，空调控制柜，照明控制柜等组成。46DC600V集中供电技术原理二、客车DC600V电气系统组成4725T型客车逆变器主电路为三相桥式电压型电路，采用IGBT作为开关器件。其控制采用SPWM调制技术，依据U/F=常数实现软启动。输出端配有正弦波滤波器及EM