動車組輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備PPT精選文檔

1、1,動車組運用檢修培訓(xùn)講義之九,動車組輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備,2,動車組輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備,3,動車組輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備,主要內(nèi)容,介紹國內(nèi)引進動車組的輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備，如配電系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、蓄電池與充電機、照明系統(tǒng)、火災(zāi)探測系統(tǒng) 、動車組常用電器及電氣設(shè)備的工作原理、運用方式、維修方法及標準、故障診斷與排除技術(shù),4,動車組輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備,課程結(jié)構(gòu)與學(xué)時分配,第一章 概述 1學(xué)時 第二章 動車組配電系統(tǒng) 3學(xué)時 第三章 輔助供電系統(tǒng) 4學(xué)時 第四章 蓄電池與充電機 2學(xué)時 第五章 照明系統(tǒng) 2學(xué)時 第六章 火災(zāi)探測系統(tǒng) 1學(xué)時 第七章 動車其它電器 1學(xué)時 第八章 車內(nèi)其它電氣設(shè)備 2學(xué)

2、時,5,動車組輔助電氣系統(tǒng)及設(shè)備,關(guān)于引進動車組名稱的代號,BSP動車組（龐巴迪動車組）CRH1 四方/川崎動車組 CRH2 長春/阿爾斯通動車組 CRH5 CRH：China Railway High-speed,根據(jù)鐵道部指示,6,第一章 概述,第一章 概述,第一節(jié) 輔助電氣系統(tǒng)組成 一、輔助電氣系統(tǒng)組成與分類 二、輔助電氣系統(tǒng)設(shè)備與容量 第二節(jié) 電氣設(shè)備 一、 CRH2動車組電氣設(shè)備的布置與分類 二、 CRH1動車組電氣設(shè)備的布置與分類 三、 CRH5動車組電氣設(shè)備的布置與分類 四、電氣系統(tǒng)試驗,7,第一章 概述,一、輔助供電系統(tǒng)組成與分類,第一節(jié) 輔助供電系統(tǒng)組成,動車組輔助供電系統(tǒng)是

3、指除為牽引動力系統(tǒng)之外的所有需要用電的負載設(shè)備提供電能的系統(tǒng)，包括輔助供電系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng),輔助供電系統(tǒng)的負載設(shè)備包括：牽引電機風(fēng)機，冷卻塔風(fēng)機，主變流器冷卻用水泵(或油泵)及風(fēng)機，輔助變流器冷卻風(fēng)機，主變壓器油泵，空氣壓縮機，充電機及其風(fēng)機，空調(diào)機及各種電動閥門，車廂照明及各種服務(wù)性電氣設(shè)備。 輔助系統(tǒng)還須為列車控制系統(tǒng)提供不間斷安全電源,8,第一章 概述,CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)組成與工作原理,牽引變流器9輸出的電能一部分給牽引電機15，另一部分通過輔助變流器11、濾波變壓器（輔助逆變器）12轉(zhuǎn)換成三相3380V, 50 Hz交流電， 三相電經(jīng)過電池充電器20整流后給蓄電池22充電并通過

4、電池觸點23給直流母線供電。當(dāng)受電弓沒有從接觸網(wǎng)上取電時，一方面蓄電池22通過電池開關(guān)21提供直流電；另一方面，可以通過外部三相電源插座14和切換觸點13提供交流電。 每一個基本單元車組設(shè)置兩個充電器和兩組蓄電池。兩個充電器和兩組蓄電池應(yīng)同蓄電池母線相連。充電器和蓄電池設(shè)置于動力車（Mc和M）內(nèi),CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)與用電設(shè)備組成的方框圖P5,9,9,10,8 輛車編組,T1c, T2c - Driving Trailer Coach M1, M2（2輛）, M1s - Motor Coach T1k, T2 - Trailer Coach,第一章 概述,CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)組成,

5、11,第一章 概述,CRH2動車組采用4節(jié)車為一個單元的型式 每個單元動車組設(shè)置一套輔助電源裝置，為包括其本身的4輛車的空調(diào)控制系統(tǒng)、換氣裝置、鼓風(fēng)機、照明、控制、廣播、列車無線等設(shè)備提供電源； 在M2號車上設(shè)有蓄電池箱。 由圖可見，電源分為6類: AC400v單相、 AC400v三相 、AC220v10%單相、 AC100v 10%單相、 AC100v單相、DC100v,CRH2輔助供電系統(tǒng)與用電設(shè)備組成的方框圖p2,12,第一章 概述,CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)組成與工作原理,列車配備3臺輔助逆變器，每輛IM車有一臺，TTP拖車有一臺。 在正常工作下，380V_三相交流電線連接同一牽引單元

6、的所有3輛車，TTP和TTPB車之間為隔離狀態(tài)。 如果IM車的輔助逆變器出現(xiàn)故障，則故障逆變器將由TTP車的一臺逆變器代替（通常處在備用狀態(tài)，因此實現(xiàn)完全的冗余,二分之一部分輔助供電系統(tǒng)與用電設(shè)備組成的方框圖 p4,13,主變流器,輔助變流器1,牽引電機,供暖負載,中壓負載,低壓負載,充電機,14,第一章 概述,CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)組成與工作原理,電路圖中供電系統(tǒng)有6根不同的饋線,25kV和2.3kV的高壓線 1500V交流電線，用于全車的電源傳輸。 輔助逆變器為中壓主負載饋線提供的380V三相50Hz交流電（例如主變壓器、冷凝器電機風(fēng)扇、空氣壓縮機電機等）； 1500/230V交流供暖

7、變壓器（每車一臺）提供的230V交流電（供暖和通風(fēng)）。 3個蓄電池充電器為低壓主荷載饋線提供的110V直流電源（例如110/24V直流變換器、照明、遙控裝置、牽引和輔助轉(zhuǎn)換器的所有指揮和控制部件）,15,第一章 概述,二、 輔助電氣系統(tǒng)設(shè)備與容量,在決定供電系統(tǒng)的總?cè)萘繒r，必須考慮電氣負載的需要功率、功率因數(shù)、效率等因素。 一般的電氣設(shè)備如電動機，在其產(chǎn)品目錄和說明書上都標有它的額定功率和效率。 該額定功率是指電動機在正常工作狀態(tài)下，本身軸上所具有的有效機械功率。 因此，電動機的需要功率（real power）等于效率除有效機械功率，單位一般用kW表示,16,負載的功率因數(shù)是針對交流電路而言的

8、，其大小由負載的視在功率（apparent power）除需要功率得到。 視在功率等于負載的電壓與電流的乘積，單位一般用kVA表示。 供、配電系統(tǒng)中沒有被利用的電能用無功功率（reactive power）表示。 在決定供電系統(tǒng)的總?cè)萘繒r，最保守的方式是把所有負載的需要功率之和作為系統(tǒng)容量，但是這樣將供電系統(tǒng)成本很高。因此要考慮負載的功率利用系數(shù),第一章 概述,17,在某一段時間內(nèi)，一組同時工作的負載，其平均需要功率與系統(tǒng)為該負載提供的總安裝功率之比稱為負載的功率利用系數(shù) 確定方法： 根據(jù)負載的功率因數(shù)、平均電網(wǎng)電壓、負載與負載之間工作的組合方式進行分析 在負載電路中安裝電度表，測定一個或總負

9、載在一定時期內(nèi)的實際消耗功率數(shù)，然后除以實際的系統(tǒng)安裝功率,第一章 概述,18,由于車輛的所有負載不可能同時工作，因此在滿足車輛電氣負載正常工作的前提下，應(yīng)該盡量減小系統(tǒng)總安裝功率 總安裝功率確定方法： （1）根據(jù)負載的最大消耗功率組合方式進行確定 總?cè)萘?(P需功率利用系數(shù)) （2）通過試驗，測試整車負載功率利用系數(shù)，然后計算車輛系統(tǒng)總?cè)萘?總?cè)萘?P需整車整車功率利用系數(shù),第一章 概述,19,第一章 概述,CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,在每一個Mc和M車上設(shè)有一個輔助逆變器和濾波裝置。輔助逆變器輸出通過隔離變壓器和接觸器同三相列車供電母線相連接。輔助供電系統(tǒng)的故障狀態(tài)和冗余措施的控

10、制可以通過列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（TCMS）進行監(jiān)視和控制。 列車過分相的短暫過程中，輔助系統(tǒng)可不斷電維持正常運行。輔助系統(tǒng)各負載也可以從外部三相電源輸入獲取。外接供電時采用3380v, 50Hz地面電源。 外接電源插座的位置為每個基本單元車組中的拖車每側(cè)一個。 向安裝在底架上的設(shè)備供電的主要配電系統(tǒng)和配電盤設(shè)在底架內(nèi)的配電箱內(nèi)。車內(nèi)設(shè)備的配電盤置于地板面以上（在車的兩端）。司機室設(shè)備的配電盤置于司機室內(nèi),20,第一章 概述,CRH1動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,CRH1設(shè)計人員計算了8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,1正常運行 正常運行狀態(tài)下，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表,21

11、,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,2一個ACM發(fā)生故障 當(dāng)一個ACM發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)將自動將供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到“一個ACM發(fā)生故障”模式：一般負載正常工作，5輛車客室的空調(diào)HVAC功率減小一半，其余三輛車客室的空調(diào)HVAC循環(huán)交替的全功率工作。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表,22,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,3至少有兩個ACM可用 當(dāng)兩個或者三個ACM發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)將自動將供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到“至少兩個ACM可用”模式：七輛車的客室HVAC(除了用于廢排風(fēng)扇的)斷開，司機室空調(diào)在沒有司機的車輛中斷開，所有強迫通風(fēng)的電加熱器斷開,2

12、3,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,4380V總線上發(fā)生短路 在380V總線上發(fā)生短路時，控制系統(tǒng)將自動將供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到“380V總線上發(fā)生短路”模式：發(fā)生短路車輛的一半負荷將斷開（在短路處），車輛另一半負荷的客室HVAC的供電量減少一半。 當(dāng)短路發(fā)生在MC2、TP2 、M2線路時，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表,24,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,當(dāng)380V總線上短路發(fā)生在MC1、TP1、 M1、 M3、 TB線路時，冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表,25,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,5回送時由外部三相電纜供

13、電 當(dāng)列車處于回送狀態(tài)（無受電弓），由車輛通過前端的外部供電插頭供電時，采用“回送時由外部三相電纜供電”模式：負載為所有的蓄電池充電器（限電）、不受控制的負荷(不能斷開的負荷)、一個空氣壓縮機。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功率和無功功率列于下表,26,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,6回送時由牽引電機發(fā)電 當(dāng)列車處于回送狀態(tài)（無受電弓），由車輛牽引發(fā)電機處于制動狀態(tài)再生供電時，采用“回送時由牽引電機發(fā)電”模式：負載為全部的蓄電池充電器、防寒（除了客室內(nèi)水箱）、不受控制的負荷（不能斷開的負荷）、司機室空調(diào)、一個空氣壓縮機。 這種情況下的冬季和夏季的用電需要功率、視在功

14、率和無功功率列于下表,27,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,7牽引其它車并提供其三相電源 當(dāng)本列車牽引另一列動車組并向其提供電能時，采用“牽引它車并提供其三相電源”模式，其基本情況與 “一個ACM發(fā)生故障”模式相同：一般負載正常工作，5輛車客室的空調(diào)HVAC功率減小一半，其余三輛車客室的空調(diào)HVAC循環(huán)交替的全功率工作,28,第一章 概述,8種不同工況下的供電系統(tǒng)容量,8.外電源供電 當(dāng)動車組同任一拖車的外部電源插頭相連，采用“外電源供電”模式：防寒（除了客室區(qū)腳蹬加熱器和水箱）、蓄電池充電器（限電）、不受控制的負荷 （不能斷開的負荷）、單負載最高負荷時可操作,29,第一章 概述,

15、CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,每列車設(shè)置2臺輔助電源裝置（APU），分別向4輛車提供輔助電源。當(dāng)一臺輔助電源裝置發(fā)生故障時，可通過另一臺輔助電源裝置向全列車提供輔助電源。 輔助電源裝置（APU）由APU輸入輔助整流器、PWM三相輸出逆變器、逆變器輸出變壓器、CVCF輸出變壓器、輔助變壓器等構(gòu)成。 APU的輸入電源是牽引變壓器輔助繞組輸出的AC400V，通過可控硅混合電橋變換成為直流電。該直流電通過PWM三相逆變器變換成為交流電，通過逆變器輸出變壓器提供AC400V三相50Hz電源。 輔助整流器柜由整流器變壓器、輔助整流器構(gòu)成,30,第一章 概述,輔助電源裝置（APU）輸入輸出參數(shù),31

16、,第一章 概述,CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,CVCF輸出變壓器將AC400V三相電源變換成單相AC220V、AC100V的穩(wěn)壓電源。 輔助變壓器將牽引變壓器輔助繞組的AC400變換成另一單相AC100V電源。 輔助整流器箱使用整流器變壓器將APU的400V三相電壓輸出變壓后，通過三相全波整流器，輸出DC100V。 輸入整流器使用大電流、高電壓器件，實現(xiàn)了小型、輕量化。逆變器單元使用可高速開關(guān)的IGBT，通過高頻PWM控制，實現(xiàn)了濾波電抗器的小型、輕量化。 輔助整流裝置采用自冷式，由整流器變壓器、整流二極管單元、用于實現(xiàn)輸出電壓下降特性的電阻等構(gòu)成,32,第一章 概述,CRH2動車組輔

17、助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,動車組上設(shè)AC220V插座，不設(shè)DC24V及DC36V的插座。 輔助電源裝置的輸出滿足JIS E 6402。 全列共設(shè)5組控制蓄電池(整列進口、散件組裝和國產(chǎn)化階段前17列車共設(shè)3組控制蓄電池)，蓄電池組容量可維持應(yīng)急用電量兩小時。運行過程中，蓄電池組可在線路上充電。 輔助系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，在動車組上安裝2臺牽引變壓器，其輔助繞組輸出至輔助電源裝置的AC400V電壓分別供電給4節(jié)車廂。當(dāng)一臺牽引變壓器故障時，為了使另一臺正常運轉(zhuǎn),33,第一章 概述,CRH2動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,牽引變壓器能夠通過輔助繞組向8節(jié)車廂供電，設(shè)置了用于切換的輔助繞組電源感應(yīng)回路。當(dāng)輔助

18、繞組電源切換后，空調(diào)裝置半功率運行。 在動車組上安裝2臺輔助電源裝置，一臺輔助電源裝置供給4節(jié)車廂所需輔助用電。當(dāng)一臺輔助電源裝置發(fā)生故障時，為了使另一臺正常運轉(zhuǎn)的輔助電源裝置能夠向8節(jié)車廂供電，設(shè)置了用于切換的擴展供電回路。 輔助電源裝置的輸出容量的設(shè)計能夠在故障時用一臺正常運轉(zhuǎn)的輔助電源裝置向整列車供電。因此，當(dāng)一臺輔助電源裝置故障時無需減少負荷,34,第一章 概述,輔助電源裝置（APU）出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)供電容量 APU的5個電壓輸出額定容量均大于1臺APU停止運行時的負載功率。 動車組車外車體側(cè)面裝有連接外部電源的插座（AC400V、單相、50Hz），M2車（2號車及6號車）上各有一處。

19、車輛檢修基地設(shè)置有外部電源，可供輔助電路的工作,35,36,第一章 概述,CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,每列車設(shè)有5臺輔助變流器，每輛動車一臺；8組蓄電池和電池充電機，每輛車一套。 動車組內(nèi)各車設(shè)AC220V（衛(wèi)生間、列車長室、司機室各1個，客室2個）插座及DC24V（每車2個，車下裙板內(nèi)）行燈插座。 輔助系統(tǒng)供電輸出品質(zhì)符合EN 50155等標準。各種制式的供電系統(tǒng)均有各自獨立的可靠的安全接地措施。供電設(shè)施具有自診斷功能和故障保護措施。供電線路發(fā)生的過載、短路、瞬時大電流沖擊、過壓、欠壓、接地等現(xiàn)象均有保護，確保旅客安全。 每個牽引控制單元的每側(cè)各設(shè)一個AC380V外接電源插座，每個

20、插座可為半列車的輔助設(shè)備供電,37,第一章 概述,CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,輔助供電電源系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，當(dāng)發(fā)生故障時，能夠進行切換，確保列車正常運行。在1臺或2臺輔助變流器故障的情況下，可以不受任何限制地向輔助負載供電。 輔助變流器 輔助變流器與牽引變流器安裝在同一牽引變流器箱中，由牽引變流器的中間直流環(huán)節(jié)供電，它由以下部分組成： 一個輸入濾波器；一個斬波器；一個逆變器；一個輸出濾波器；一個控制單元,38,第一章 概述,CRH5動車組輔助供電系統(tǒng)設(shè)備與容量,充電機 每車設(shè)一個12kW充電機將三相電源（交流380V 50Hz）轉(zhuǎn)換為額定直流24V。 采用IGBT元器件，自然通風(fēng)冷卻

21、方式。 在2 臺充電機故障的情況下不需要降低負載。其它充電機不能向故障車的蓄電池充電,39,第一章 概述,第二節(jié) 動車組電氣設(shè)備,動車組電氣設(shè)備包括各種風(fēng)機、空調(diào)系統(tǒng)、車廂照明及各種服務(wù)性電氣設(shè)備。各種輔助電力設(shè)備都普遍采用單相交流電機，這可以使得供電十分簡單。 車內(nèi)電氣裝置主要包括旅客信息系統(tǒng)、列車影視系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)、空調(diào)及廢排系統(tǒng)以及用于全列動力、信息（信號）傳輸?shù)牡闹鞲删€，分支線布置以及電氣綜合控制柜等。 車下電氣裝置包括電源干線、輔助變流器、逆變器箱、充電器箱、蓄電池以及各種行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)配線,40,第一章 概述,一、 CRH2動車組電氣設(shè)備的布置

22、與分類,CRH2動車組1號車（T1C）室內(nèi)設(shè)備布置圖。 CRH2動車組2號車（M2）室內(nèi)設(shè)備布置圖。 CRH2動車組7號車（M1）布置圖。 CRH2動車組室內(nèi)配電設(shè)備圖,CRH2動車組車內(nèi)電氣設(shè)備的布置,41,CRH2動車組1號車（T1C）室內(nèi)設(shè)備布置圖p15,42,CRH2動車組2號車（M2）室內(nèi)設(shè)備布置圖p16,43,CRH2動車組7號車（M1）布置圖p17,44,CRH2動車組室內(nèi)配電設(shè)備圖p18,45,第一章 概述,CRH2動車組電氣設(shè)備的布置與分類,CRH2動車組1號車（T1C）車下設(shè)備布置圖 CRH2動車組2，6號（M2）車下設(shè)備布置圖 CRH2動車組3，7號（M1）車下設(shè)備布置圖

23、 CRH2動車組5號（T1K）車下設(shè)備布置圖 CRH2動車組轉(zhuǎn)向架傳感器連接線圖 這些連接線把軸溫傳感器、速度傳感器等信號接入ATC系統(tǒng),CRH2動車組車下電氣設(shè)備的布置,46,CRH2動車組1號車（T1C）車下設(shè)備布置圖p19,47,CRH2動車組2，6號（M2）車下設(shè)備布置圖p20,48,CRH2動車組3，7號（M1）車下設(shè)備布置圖p21,49,CRH2動車組5號（T1K）車下設(shè)備布置圖p22,50,CRH2動車組轉(zhuǎn)向架傳感器連接線p23,51,1 電池箱； 2充電器； 3配電箱； 4接線箱； 5過濾器箱； 6制動面板 7輔助空壓機； 8外接輸出； 9主空壓機； 10冷卻器； 11牽引電機

24、風(fēng)扇； 12主變流器； 13轉(zhuǎn)換箱； 4自動車鉤； 15固定車鉤,二、 CRH1動車組電氣設(shè)備的布置與分類p12,52,第一章 概述,三、 CRH5動車組電氣設(shè)備的布置與分類,CRH5動車組頭車電氣設(shè)備的布置 CRH5動車組客車（車頂無受電弓）電氣設(shè)備的布置 CRH5動車組客車（車頂有受電弓）電氣設(shè)備的布置,53,CRH5動車組頭車電氣設(shè)備的布置p24,2空調(diào)設(shè)備；4中低壓設(shè)備架；5司機臺；8電氣柜架； 19客車標識；20動力轉(zhuǎn)向架；21自動車鉤；22連接棒,54,CRH5動車組頭車電氣設(shè)備的布置p24,1牽引電機；31500V斷路器箱；5司機臺；6140KVA輔助電源；724kW充電器；9變壓器；10空調(diào)