DCV在鐵路空調(diào)客車供電系統(tǒng)的應(yīng)用

DC600V在鐵路空調(diào)客車供電系統(tǒng)的應(yīng)用://ic72發(fā)布時(shí)間：2023-6-1610:45:451引言鐵路空調(diào)客車供電系統(tǒng)是為車上電氣負(fù)載和自動(dòng)化裝置提供電能的裝置，有單獨(dú)供電、集中供電和混合供電3種方式。早期的客車供電方式簡(jiǎn)單，主要采用小功率軸驅(qū)式發(fā)電機(jī)和蓄電池并聯(lián)供電方式。目前我國(guó)非空涮客運(yùn)列車仍采用這種供電方式。為提高旅客的舒適度，現(xiàn)代鐵路客車均安裝了空調(diào)、冰箱、彩電信息顯示屏等設(shè)備，平均每輛車所需的功率比早期增加了幾倍甚至幾十倍，不同電器的電壓制式也不盡相同，相應(yīng)地對(duì)列車供電系統(tǒng)提出了很多新的要求。2國(guó)外鐵路空調(diào)客運(yùn)列車供電系統(tǒng)的發(fā)展國(guó)外高速客運(yùn)鐵路發(fā)展的典型代表日本、法國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家列車供電系統(tǒng)已普遍采用靜止變流器供電方式，該方式可靠性高、與列車網(wǎng)絡(luò)融合、自動(dòng)化程度高、維護(hù)操作簡(jiǎn)便。比如德國(guó)ICE系列、法國(guó)TGV系列，意大利的ETR系列，西班牙AVE系列高速動(dòng)車組及日木的新干線列車等均采用這種供電方式。3我國(guó)空調(diào)列車供電方式的發(fā)展3．1發(fā)電車集中供電系統(tǒng)發(fā)電車相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)電站，通常發(fā)電車內(nèi)配置有3臺(tái)300kW柴油發(fā)電機(jī)組，主要機(jī)型為KTA19－G2型和MTU12V183TA12型，采用交流3相4線制，2路供電，電壓AC400/230V,50Hz，車端設(shè)有KC20電力連接線，可從發(fā)電車任一端與列車聯(lián)掛，主干線負(fù)載容量按20輛計(jì)算，不小于600kW。發(fā)電車集巾供電的空調(diào)列車應(yīng)用了柴油機(jī)發(fā)電技術(shù)：車載單元空調(diào)制冷采暖技術(shù)；AC220V照明及應(yīng)急電源技術(shù)：集中軸溫報(bào)警技術(shù)和GPS衛(wèi)星地面遙感技術(shù)等。雖然具有供停電靈活、方便，不受線路、天氣及機(jī)車限制；供電故障率低，機(jī)組間相互干擾少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在發(fā)電車柴油發(fā)電機(jī)組噪聲、廢氣污染問(wèn)題等缺點(diǎn)。還需要消耗大量的石油產(chǎn)品。3．2空調(diào)客車DC600V供電系統(tǒng)DC600V旅客列車供電系統(tǒng)是鐵路機(jī)車車輛T程中的重要系統(tǒng)，DC600V系統(tǒng)在吸取法國(guó)TGV、德國(guó)ICE、日本新干線以及歐洲多電壓制列車供電系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國(guó)旅客列車的具體情況，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用牽引網(wǎng)電能通過(guò)機(jī)車給旅客列車供電，以達(dá)到甩掉發(fā)電車，實(shí)現(xiàn)提高列車運(yùn)輸能力、節(jié)能、環(huán)保和列車運(yùn)行高速化的目的。4空調(diào)客車DC600V供電系統(tǒng)4．1DC600V供電系統(tǒng)的工作原理DC600V供電系統(tǒng)采用機(jī)車集中整流，客車分散逆變方式，構(gòu)成了交一直一交變流供電系統(tǒng)。電力機(jī)車將25kV電網(wǎng)單相交流電降壓、整流、濾波成DC600V，向客車供電?？蛙嚺渲媚孀冸娫醇俺潆娖?，根據(jù)用電設(shè)備的需要，將機(jī)車提供的DC600V變換成單、三相交流電及DC110V。配電及控制屏柜保證設(shè)備配電及安全保護(hù)?？蛙囋O(shè)置了DC110V蓄電池組，解決了列車通過(guò)分相段無(wú)電區(qū)的難題。系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立供電電路。直一交變流器安裝在車下，不減少車廂定員。獨(dú)特的機(jī)車車輛兩級(jí)保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)切除。系統(tǒng)具有集中控制、自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)復(fù)位、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

DC600V供電系統(tǒng)的工作過(guò)程：電網(wǎng)通過(guò)電力機(jī)車向列車供電，在機(jī)車的主變壓器上增加2個(gè)列車供電繞組，將受電弓接收的25kV單相交流高壓電降壓；采用2套獨(dú)立工作的單相半控整流裝置將單相交流電整流成2路DC600V電源。通過(guò)KC20D電氣連接器向列車母線供電，機(jī)車主電路原理圖如圖1所示。

DC600V供電裝置由車端連接器，列車供電干線，配電柜，變流器，蓄電池組，充電器，空調(diào)控制柜，照明控制柜等組成。機(jī)車提供的2路DC600V電源通過(guò)車端連接器引入配電柜，將其中一路輸入變流器及充電器。變流器將DC600V變換成2相380V，50Hz交流電，通過(guò)配電柜給電開(kāi)水爐、溫水箱、廢排風(fēng)機(jī)等供電，并通過(guò)空調(diào)控制柜給空調(diào)機(jī)組供電。充電器將600V直流電變換成110V直流電，給蓄電池充電的同時(shí)通過(guò)照明控制柜給車內(nèi)照明及供電裝置控制系統(tǒng)供電。每輛車設(shè)蓄電池組，并與110V十線間采用一極竹隔離。車內(nèi)采用日光燈照明，照明變換器將110V直流電變換成220V交流電。

配電柜控制空調(diào)控制柜、變流器、充電器的電源。機(jī)(動(dòng))車控制配電柜電源。在車廂內(nèi)，兩路DC600V首先進(jìn)入電源控制柜，并分配輸人的DC600V電源供給逆變器和充電器。逆變器將DC600V變換成AC380V電源，并輸出到空調(diào)控制柜，供給空調(diào)機(jī)組。充電器將DC600V變換成DC115V電源，供本車蓄電池充電和照明?？蛙嚬╇娤到y(tǒng)主電路原理圖如圖2所示。4．2DC600V供電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

機(jī)車采用單相相控整流或全波整流提供DC600V電源，采用2路供電，具有電源后備；采用逆變技術(shù)，各車廂逆變器放在車下，不占用客車空間；各車廂獨(dú)立性強(qiáng)，列車編組靈活；控制系統(tǒng)采用DC110V，供電系統(tǒng)互補(bǔ)性強(qiáng)，可靠性高；采用大功率高頻開(kāi)關(guān)電源；供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制，操作簡(jiǎn)單；實(shí)現(xiàn)全列行車安全和空調(diào)參數(shù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，并與地面聯(lián)網(wǎng)。由于加掛發(fā)電車，可多編掛1輛客車，增加運(yùn)力及收入。5DC600V供電系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題及建議

DC600V供電系統(tǒng)投運(yùn)，總體性能一直比較穩(wěn)定，故障率比較低，具有操作簡(jiǎn)單、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但在擴(kuò)大投運(yùn)發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：如變換器的輸出電壓波形對(duì)小電動(dòng)機(jī)等負(fù)載絕緣壽命的影響；變換器的輸出電壓調(diào)制頻率對(duì)內(nèi)燃機(jī)車接地保護(hù)電路電流的影響；變換器車上、車下分體結(jié)構(gòu)接線麻煩，影響變換器的抗干擾性能；充電器散發(fā)的熱量引起配電間的溫度偏高等。為解決上述問(wèn)題，目前，制訂供電系統(tǒng)及主要部件的技術(shù)要求及試驗(yàn)檢驗(yàn)方法對(duì)變換器等主要部件的性能提出新要求。如對(duì)變換器輸出電壓波形電壓上升率、重復(fù)電壓最大值、輸出電壓的諧波含量作了新規(guī)定；變換器將采取主電路、控制電路一體結(jié)構(gòu)，使車上、車下連線僅剩幾根工作狀態(tài)顯示及集控線用線；要求變換器、充電器安裝放在車下(指單層車)，以便改善配電間環(huán)境等。建議從以下兩方面改進(jìn)。

(1)機(jī)車DC600V電源供電品質(zhì)有待提高機(jī)車DC600V電源是供電系統(tǒng)的關(guān)鍵，從目前25T型、動(dòng)車組及25G型DC600V運(yùn)行情況可知：機(jī)車輸出電壓經(jīng)常在500～700V間振蕩，電壓波動(dòng)不穩(wěn)，極易導(dǎo)致逆變器、充電器發(fā)生保護(hù)停機(jī)或損壞。并且部分機(jī)車帶載能力較差，需對(duì)其進(jìn)行冗余改造。夏季溫度高時(shí)，特別是始發(fā)時(shí)，列車負(fù)載較大，機(jī)車送電困難，客車空調(diào)完全不能使用。即便機(jī)務(wù)段采用應(yīng)急處理措施，始發(fā)時(shí)逐輛半載加載。建議合理地選擇電力機(jī)車電源的濾波電抗，消除供電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的低頻震蕩。目前機(jī)務(wù)段己逐步進(jìn)行改造，效果良好。

(2)逆變器故障較多DC600V客車供電系統(tǒng)25G型各次列車逆變器故障很多，特別是當(dāng)夏季負(fù)載較大時(shí)，由于每節(jié)車廂只配置了1臺(tái)逆變器，一旦出現(xiàn)故障，該節(jié)車空調(diào)機(jī)組將停止工作，車內(nèi)舒適度急劇變差。但25T型DC600V逆變器問(wèn)題相對(duì)較少，關(guān)鍵是每節(jié)車配備有2臺(tái)逆變器，互為備用。建議每節(jié)車廂只配備1臺(tái)逆變器，采用單路AC380V供電，連接線前后貫通，確保空調(diào)良好。最關(guān)鍵的是提高逆變器的質(zhì)量和可靠性。6結(jié)語(yǔ)現(xiàn)代客運(yùn)列車供電系統(tǒng)為滿足列車上電器不斷增多的需求，服從列車總體布置的需要，保證有良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。普遍采用靜止變流器供電方式，DC600V供電系統(tǒng)確定了中國(guó)旅客列車新的供電模式，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《TB/T3063旅客列車DC600V供電系統(tǒng)技術(shù)條件》，DC600V供電系統(tǒng)是符合我國(guó)鐵路運(yùn)行特點(diǎn)的供電方式之一，具有廣泛的推廣運(yùn)用前景。葛DC陣60躍0V什供電賺系統(tǒng)才越1.槳1

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叨盟采用軍2X歲35殲KV炒A逆己變器過(guò)供電楊，主掉要從夾兩方凡面考贊慮：京一是借25召T客宏車除悅空調(diào)鄉(xiāng)機(jī)組課外，拍還新城增加孤了許眉多設(shè)角備，燃單車貢負(fù)載偉容量察較大蔥；另錯(cuò)一方浴面是引為了慕適應(yīng)護(hù)新的醋運(yùn)行批方式管，增剝加供鎮(zhèn)電系緊統(tǒng)的婦可靠布性和扮安全近性。駁兩個(gè)攤逆變臘器其殼中一究個(gè)主充要給吳空調(diào)管機(jī)組要供電犧，另純一個(gè)裝給開(kāi)爐水爐占、伴璃熱等巖交流稱負(fù)載取供電雞；正滔常情炕況下拍，兩溫個(gè)逆扮變器割相互法獨(dú)立哄，互濱為熱撐備份樸。但裹當(dāng)其惜中一別個(gè)發(fā)踢生故非障時(shí)腹，由挨另一插個(gè)負(fù)腸責(zé)繼生續(xù)向棒負(fù)載引供電往，只情是部挎分受紫控負(fù)倘載要育減載捉運(yùn)行辟（如脖空調(diào)壓機(jī)組釋轉(zhuǎn)入豎半冷坊或半寬熱工情況）鄭?？头译娊g熱器鄰、溫扎水箱擦等電割阻性固負(fù)載情之所倘以采專用D胃C6響00含V直事接加威熱的再方式佳，一艙方面糕減輕框了逆倘變器渣的冬潮季負(fù)獸載，籮另一敲方面遵減少完了電修阻性鑒負(fù)載辯引起蠻的漏侄電流隔。

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