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动车组运用检修培训讲义之九动车组辅助电气系统及设备动车组辅助电气系统及设备动车组辅助电气系统及设备主要内容：介绍国内引进动车组的辅助电气系统及设备，如配电系统、辅助供电系统、蓄电池与充电机、照明系统、火灾探测系统、动车组常用电器及电气设备的工作原理、运用方式、维修方法及标准、故障诊断与排除技术。动车组辅助电气系统及设备课程结构与学时分配第一章概述1学时第二章动车组配电系统3学时第三章辅助供电系统4学时第四章蓄电池与充电机2学时第五章照明系统2学时第六章火灾探测系统1学时第七章动车其它电器1学时第八章车内其它电气设备2学时动车组辅助电气系统及设备关于引进动车组名称的代号BSP动车组（庞巴迪动车组）——CRH1四方/川崎动车组——CRH2长春/阿尔斯通动车组——CRH5CRH：ChinaRailwayHigh-speed根据铁道部指示：第一章概述第一章概述第一节辅助电气系统组成一、辅助电气系统组成与分类二、辅助电气系统设备与容量第二节电气设备一、CRH2动车组电气设备的布置与分类二、CRH1动车组电气设备的布置与分类三、CRH5动车组电气设备的布置与分类四、电气系统试验第一章概述一、辅助供电系统组成与分类第一节辅助供电系统组成动车组辅助供电系统是指除为牵引动力系统之外的所有需要用电的负载设备提供电能的系统，包括辅助供电系统和蓄电池系统。辅助供电系统的负载设备包括：牵引电机风机，冷却塔风机，主变流器冷却用水泵(或油泵)及风机，辅助变流器冷却风机，主变压器油泵，空气压缩机，充电机及其风机，空调机及各种电动阀门，车厢照明及各种服务性电气设备。辅助系统还须为列车控制系统提供不间断安全电源。第一章概述CRH1动车组辅助供电系统组成与工作原理牵引变流器9输出的电能一部分给牵引电机15，另一部分通过辅助变流器11、滤波变压器（辅助逆变器）12转换成三相3×380V,50Hz交流电，三相电经过电池充电器20整流后给蓄电池22充电并通过电池触点23给直流母线供电。当受电弓没有从接触网上取电时，一方面蓄电池22通过电池开关21提供直流电；另一方面，可以通过外部三相电源插座14和切换触点13提供交流电。每一个基本单元车组设置两个充电器和两组蓄电池。两个充电器和两组蓄电池应同蓄电池母线相连。充电器和蓄电池设置于动力车（Mc和M）内。CRH1动车组辅助供电系统与用电设备组成的方框图P51.受电弓2.接地开关3.主电路断路器4.电压测量变压器5.电涌放电器6.电流互感器7.线路滤波器8.主变压器9.主变流器10.电动机变流器11.辅助变流器12.滤波/变压器13.切换触点14.外部三相电源15.牵引电机16.受电弓切断开关20.电池充电器21.电池开关22.电池23.电池触点98辆车编组T1c(1)M2(2)M1(3)T2(4)T1k(5)M2(6)M1s(7)T2c(8)T1c,T2c---DrivingTrailerCoachM1,M2（2辆）,M1s---MotorCoachT1k,T2---TrailerCoach第一章概述CRH2动车组辅助供电系统组成第一章概述CRH2动车组采用4节车为一个单元的型式每个单元动车组设置一套辅助电源装置，为包括其本身的4辆车的空调控制系统、换气装置、鼓风机、照明、控制、广播、列车无线等设备提供电源；在M2号车上设有蓄电池箱。由图可见，电源分为6类:AC400v单相、AC400v三相、AC220v±10%单相、AC100v±10%单相、AC100v单相、DC100vCRH2辅助供电系统与用电设备组成的方框图p2第一章概述CRH5动车组辅助供电系统组成与工作原理列车配备3台辅助逆变器，每辆IM车有一台，TTP拖车有一台。在正常工作下，380V_三相交流电线连接同一牵引单元的所有3辆车，TTP和TTPB车之间为隔离状态。如果IM车的辅助逆变器出现故障，则故障逆变器将由TTP车的一台逆变器代替（通常处在备用状态，因此实现完全的冗余）。二分之一部分辅助供电系统与用电设备组成的方框图p4主变流器辅助变流器1牵引电机供暖负载中压负载低压负载充电机第一章概述CRH5动车组辅助供电系统组成与工作原理电路图中供电系统有6根不同的馈线：25kV和2.3kV的高压线1500V交流电线，用于全车的电源传输。辅助逆变器为中压主负载馈线提供的380V三相50Hz交流电（例如主变压器、冷凝器电机风扇、空气压缩机电机等）；1500/230V交流供暖变压器（每车一台）提供的230V交流电（供暖和通风）。3个蓄电池充电器为低压主荷载馈线提供的110V直流电源（例如110/24V直流变换器、照明、遥控装置、牵引和辅助转换器的所有指挥和控制部件）。第一章概述二、辅助电气系统设备与容量在决定供电系统的总容量时，必须考虑电气负载的需要功率、功率因数、效率等因素。一般的电气设备如电动机，在其产品目录和说明书上都标有它的额定功率和效率。该额定功率是指电动机在正常工作状态下，本身轴上所具有的有效机械功率。因此，电动机的需要功率（realpower）等于效率除有效机械功率，单位一般用kW表示。负载的功率因数是针对交流电路而言的，其大小由负载的视在功率（apparentpower）除需要功率得到。视在功率等于负载的电压与电流的乘积，单位一般用kVA表示。供、配电系统中没有被利用的电能用无功功率（reactivepower）表示。在决定供电系统的总容量时，最保守的方式是把所有负载的需要功率之和作为系统容量，但是这样将供电系统成本很高。因此要考虑负载的功率利用系数第一章概述在某一段时间内，一组同时工作的负载，其平均需要功率与系统为该负载提供的总安装功率之比称为负载的功率利用系数确定方法：根据负载的功率因数、平均电网电压、负载与负载之间工作的组合方式进行分析在负载电路中安装电度表，测定一个或总负载在一定时期内的实际消耗功率数，然后除以实际的系统安装功率第一章概述由于车辆的所有负载不可能同时工作，因此在满足车辆电气负载正常工作的前提下，应该尽量减小系统总安装功率总安装功率确定方法：（1）根据负载的最大消耗功率组合方式进行确定总容量=Σ(P需×功率利用系数)（2）通过试验，测试整车负载功率利用系数，然后计算车辆系统总容量总容量=P需整车×整车功率利用系数第一章概述第一章概述CRH1动车组辅助供电系统设备与容量在每一个Mc和M车上设有一个辅助逆变器和滤波装置。辅助逆变器输出通过隔离变压器和接触器同三相列车供电母线相连接。辅助供电系统的故障状态和冗余措施的控制可以通过列车控制网络系统（TCMS）进行监视和控制。列车过分相的短暂过程中，辅助系统可不断电维持正常运行。辅助系统各负载也可以从外部三相电源输入获取。外接供电时采用3×380v,50Hz地面电源。外接电源插座的位置为每个基本单元车组中的拖车每侧一个。向安装在底架上的设备供电的主要配电系统和配电盘设在底架内的配电箱内。车内设备的配电盘置于地板面以上（在车的两端）。司机室设备的配电盘置于司机室内。第一章概述CRH1动车组辅助供电系统设备与容量CRH1设计人员计算了8种不同工况下的供电系统容量。1．正常运行正常运行状态下，冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率673kW678kVA82kVAr491kW576kVA301kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量。2．一个ACM发生故障当一个ACM发生故障时，控制系统将自动将供电系统转换到“一个ACM发生故障”模式：一般负载正常工作，5辆车客室的空调HVAC功率减小一半，其余三辆车客室的空调HVAC循环交替的全功率工作。这种情况下的冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率544kW551kVA82kVAr414kW482kVA247kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量。3．至少有两个ACM可用当两个或者三个ACM发生故障时，控制系统将自动将供电系统转换到“至少两个ACM可用”模式：七辆车的客室HVAC(除了用于废排风扇的)断开，司机室空调在没有司机的车辆中断开，所有强迫通风的电加热器断开。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率247kW258kVA76kVAr226kW267kVA142kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量。4．380V总线上发生短路在380V总线上发生短路时，控制系统将自动将供电系统转换到“380V总线上发生短路”模式：发生短路车辆的一半负荷将断开（在短路处），车辆另一半负荷的客室HVAC的供电量减少一半。当短路发生在MC2、TP2、M2线路时，冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率304kW310kVA59kVAr240kW279kVA142kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量当380V总线上短路发生在MC1、TP1、M1、M3、TB线路时，冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率193kW198kVA45kVAr158kW186kVA97kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量5．回送时由外部三相电缆供电当列车处于回送状态（无受电弓），由车辆通过前端的外部供电插头供电时，采用“回送时由外部三相电缆供电”模式：负载为所有的蓄电池充电器（限电）、不受控制的负荷(不能断开的负荷)、一个空气压缩机。这种情况下的冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率53kW63kVA35kVAr47kW58kVA35kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量6．回送时由牵引电机发电当列车处于回送状态（无受电弓），由车辆牵引发电机处于制动状态再生供电时，采用“回送时由牵引电机发电”模式：负载为全部的蓄电池充电器、防寒（除了客室内水箱）、不受控制的负荷（不能断开的负荷）、司机室空调、一个空气压缩机。这种情况下的冬季和夏季的用电需要功率、视在功率和无功功率列于下表。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率103kW109kVA36kVAr50kW62kVA35kVAr第一章概述8种不同工况下的供电系统容量7．牵引其它车并提供其三相电源当本列车牵引另一列动车组并向其提供电能时，采用“牵引它车并提供其三相电源”模式，其基本情况与“一个ACM发生故障”模式相同：一般负载正常工作，5辆车客室的空调HVAC功率减小一半，其余三辆车客室的空调HVAC循环交替的全功率工作。第一章概述8种不同工况下的供电系统容量8.外电源供电当动车组同任一拖车的外部电源插头相连，采用“外电源供电”模式：防寒（除了客室区脚蹬加热器和水箱）、蓄电池充电器（限电）、不受控制的负荷（不能断开的负荷）、单负载最高负荷时可操作。冬季负荷夏季负荷需要功率视在功率无功功率需要功率视在功率无功功率75kW78kVA24kVAr56kW65kVA33kVAr第一章概述CRH2动车组辅助供电系统设备与容量每列车设置2台辅助电源装置（APU），分别向4辆车提供辅助电源。当一台辅助电源装置发生故障时，可通过另一台辅助电源装置向全列车提供辅助电源。辅助电源装置（APU）由APU输入辅助整流器、PWM三相输出逆变器、逆变器输出变压器、CVCF输出变压器、辅助变压器等构成。APU的输入电源是牵引变压器辅助绕组输出的AC400V，通过可控硅混合电桥变换成为直流电。该直流电通过PWM三相逆变器变换成为交流电，通过逆变器输出变压器提供AC400V三相50Hz电源。辅助整流器柜由整流器变压器、辅助整流器构成。第一章概述辅助电源装置（APU）输入输出参数输入输出1输出2输出3输出4输出5AC400VDC