TB∕T 3063-2011 旅客列車DC 600V供電系統(tǒng)技術要求及試驗

中華人民共和國鐵道行業(yè)標準旅客列車DC600V供電系統(tǒng)技術要求及試驗2012-09-11發(fā)布2012-09-11發(fā)布中華人民共和國鐵道部發(fā)布I2 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 1 14系統(tǒng)組成及技術要求 25設備技術要求 46檢驗方法 87檢驗規(guī)則 附錄A(規(guī)范性附錄)DC600V/AC380V逆變器檢驗方法 附錄B(規(guī)范性附錄)DC600V/DC110V充電器檢驗方法 附錄C(規(guī)范性附錄)DC600V供電電源裝置檢驗方法 Ⅱ——增加了發(fā)電車供電的DC600V供電電源裝置、AC380V互備供電動力連接器內容(見源裝置的蓄電池欠壓保護與蓄電池充電溫度補償曲線要求(見5.4.2.19、5.4.2.20和——增加了DC600V/AC380V逆變電源互備供電與熱備供電功能試驗(見A.2.3.20和GB/T1402—2010軌道交通牽引供電系統(tǒng)電壓(IEC60850:2007,MOD)GB/T2423.4-2008、電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Db交變濕12h循環(huán))(IEC600GB4208—2008外殼防護等GB5095.3—1997電子設備用機電元件基本試驗規(guī)程及測量方法第3部分：載流容量試驗GB5095.5—1997電子設備用機電元GB/T21563—2008軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗(LEC61373:1999,IDT)GB/T24338.4—2009軌道交通電磁兼容第3-2部分：機車車輛//設備(IEC62236-3-2:GB/T25122.1—2010軌道交通機車車輛用電力變流器第1部分：特性和試驗方法(IEC23.2存儲溫度：-40℃~60℃。3.3相對濕度：最濕月月平均最大相對濕度不大于95%(該月月平均最低溫度為25℃)。3.4海拔高度：≤2500m。3.5振動和沖擊應符合GB/T21563—2008中1類的規(guī)定。3.6在電氣化區(qū)段，提供DC600V電源的機車網壓應符合GB/T1402—2010的規(guī)定。3.7列車運行區(qū)段環(huán)境條件與上述條款有差異時，由用戶和制造商協(xié)商確定。4系統(tǒng)組成及技術要求4.1系統(tǒng)組成4.1.1列車DC600V供電系統(tǒng)采用集中整流、分散變流方式。系統(tǒng)主要由DC600V供電電源裝置、車端連接器、DC600V/AC380V逆變電源(以下簡稱為逆變器)、DC600v/DC110V電源裝置(以下簡稱為充電器)、客車電氣綜合控制柜、蓄電池組、DC600V輸配電電線電纜及用電負載等設備組成。4.1.2列車供電系統(tǒng)與部件應按本標準及規(guī)定程序設計生產。4.1.3電力和內燃機車牽引供電、發(fā)電車供電的旅客列車，DC600V供電采用兩路獨立供電方式；動車組、DC600V地面電源供電的旅客列車，根據供電容量及供電裝置的型式作具體確定。4.1.4DC110V電源，機(或發(fā)電)車、客車互相獨立，客車應全列貫通，各車廂蓄電池及充電器通過逆流二極管與DC110V干線并聯(lián)。動車組可按單元組合方式具體確定。4.1.5列車DC600V供電系統(tǒng)應設置二級接地保護電路。DC600V供電電源裝置設置本裝置及列車DC600V供電干線接地保護電路，應采用電阻中點接地保護電路，DC600V地面電源應采用與客車運行實際配套電源相同的接地保護電路。電阻中點接地保護等效電路原理圖見圖1,其中圖1a)宜用于電力機車、電動車組供電；圖1b)宜用于內燃動車組供電；圖1c)宜用于發(fā)電車供電。圖1中點接地保護等效電路原理圖客(拖)車每節(jié)車廂電氣綜合控制柜內設本車DC600V在線絕緣檢測裝置，在本車直流漏電電源超過保護設定值(6mA～150mA可調)時，可切除本車DC600V供電。4.1.6客(拖)車內未隔離的且由逆變器供電的交流負載中性線不接地，所有設備的金屬外殼設接地34.2.1絕緣性能DC600V、DC600V/AC380V兼容供電、AC380V、DC110V干線線間及其分別對地間的絕緣電阻值應符合表1要求。特殊應用環(huán)境條件下，DC600V供電系統(tǒng)絕緣性能要求由用戶與制造商協(xié)商確定。線間≥2線間2~0.6線地間≥1線地間1～0.3線地間≥0.3線間4～1線間≥1線地間≥2線地間2～0.5線地間≥0.5線間≥2線地間≥1線地間1~0.22線地間≥0.22線間4-1線間≥1線地間≥2線地間2～0.5線地間≥0.5線間≥2相對濕度在60%～85%范圍內時，接線性內插法計算絕緣電阻的最低限值。4.2.2介電強度DC110V干線，工頻1000V耐壓1min,無擊穿或閃絡現(xiàn)象。AC380V干線、DC600V干線、DC600V穿或閃絡現(xiàn)象。特殊應用環(huán)境條件下，DC600V供電系統(tǒng)介電強度性能要求由用戶與制造商協(xié)商確定。4.2.4.1DC600V輸電干線額定電壓DC600V,電壓允許波動范圍DC500V~DC660V,相對峰一峰紋波因數(shù)小于15%。瞬態(tài)過電壓720V允許持續(xù)不大于2s,瞬態(tài)過電壓1200V允許持續(xù)不大于200μsc4.2.4.2DC110V輸電干線額定電壓DC110V,電壓允許波動范圍DC88V～DC125V,相對峰—峰紋波因數(shù)小于15%。4.2.4.3在最大編組滿載工況下，首尾客(拖)車間DC600V輸電干線的電壓降應小于額定電壓的3%。4機械上保證僅在停止供電位方能取出供電鑰匙，其管理上等同供電牌。供電控制電路應有供電安全聯(lián)鎖功能。出電壓應降至36V以下。確定。系統(tǒng)內各主要部件的電磁兼容性應符合GB/T24338.4-2009的規(guī)定。5.1.1輸出額定電壓DC600V,控制精度±5%,電壓允許變化范圍DC520V~DC630V。電力牽引時，相控整流方式下的額定輸入電壓為AC860V、50Hz。當網壓低于17.5kV時，停止向列車供電。600V地面電源裝置供電電源的輸出電流按車輛編組的實際用電量確定。5.1.3輸出電壓相對峰一峰紋波因數(shù)小于15%,應避免電源裝置與用電設備之間可能產生的電壓振蕩，尤其是客(拖)車負載變化范圍較大的情況。電源裝置應具有軟啟動功能，輸出電壓上升率不大于5.1.4供電裝置相互絕緣的電5.1.6供電裝置的安裝應符合GB/T25119—2010中5.3的規(guī)定。5.1.9供電裝置在額定工況下的效率應大于90%。5.2.1.1車端電氣通信(控制)連接器應符合GB/T25022—2010中相關規(guī)定，車端動力連接器應符合GB/T25023-2010中相關規(guī)定。5連接器主要技術性能應符合表2的規(guī)定。電氣通信控制連接器結構四極四芯670A(二芯并聯(lián))接觸電阻≤0.0050其余接觸對接觸電阻≤0.0020歐表測量)兆歐表測量)濕熱試驗≥5MO(500v兆歐表測量)試驗≥20MQ(500V兆歐表測1min,無擊穿或閃絡現(xiàn)象工頻2/000V耐壓1min,無擊穿或閃絡現(xiàn)象1min,無擊穿或閃絡現(xiàn)象≥5000次≥2000次≥1500次≥2000次導線最射頻同軸接觸對最高使用頻率100MHz,標稱特性阻抗750,電壓駐波比<1.3干線用電纜性能應符合TB/T1484.1—201于120mm2,AC380V互備供電干線每極電纜導線截面應不小于10mm2,DC110V干線每極電DC600V干線的接地保護及短路保護由DC600V供電電源裝置保護。6于15%,瞬態(tài)過電壓720V允許持續(xù)不小于2s、1200V允許持續(xù)不小于200μs。輸入電壓小于DC出，但要保證交流輸出的壓頻比Vf=380/50,電壓穩(wěn)定度不大于10%,最低穩(wěn)定輸出頻率不能低于40Hz;DC540V<輸入電壓≤DC660V時，逆變器應正常輸出，保證其交流電壓穩(wěn)定度不大于5%,DC660V<輸入電壓≤DC700V時，若逆變器交流輸出不能保證AC380×(1±10%)V,50Hz±1Hz,應——三相交流電壓有效值380V(正弦波輸出，正弦性畸變率小于10%,諧波含量小于5%); 單相交流電壓有效值220V(正弦波輸出，正弦性畸變率小于10%,諧波含量小于5%)。電壓上升率不大于500V/μs,尖峰電壓不大于1000V,電壓穩(wěn)定度不大于±5%。當輸入電壓低變壓變頻(VVVF)設備標準輸出電壓由用戶和制造商5.4.2.4恒壓恒頻設備標準輸出頻率50Hz,頻率穩(wěn)定度為±1Hz。變壓變頻設備標準輸出頻率由用5.4.2.5控制電壓DC110V,允許電壓波動范圍DC77V～DC137.5V,相對峰—峰紋波因數(shù)小于5.4.2.7逆變器效率應不小于90%(額定輸出負載)。5.4.2.8逆變器啟動和正常工作時，對輸入電源產生的相對峰一峰紋波因數(shù)應小于10%。5.4.2.9各相對稱負載情況下，三相輸出電壓最大值(或最小值)與三相電壓平均值之差應不超過平均值的2%。5.4.2.10額定輸入電壓條件下，負載在額定負載的10%至110%范圍內變化時，輸出電壓穩(wěn)定精度應小于±2.5%。滿載輸出條件下，輸入電壓在540V至700V范圍變化時，輸出電壓穩(wěn)定精度應小于5.4.2.11逆變器輸出所帶三相負載允許有不大于20%的不平衡。電機啟動電流的最大值I應小于穩(wěn)態(tài)電流I的1.5倍，出廠檢驗允許采用普通感應電動機作為負載，5.4.2.13逆變器在50%負載狀態(tài)下穩(wěn)定運行時，突加制冷壓縮機負載(電功率為4.5kW~5.5kW),逆變器應能正常運行，不允許發(fā)生停機或再啟動現(xiàn)象。單相輸出端突加制冷壓縮機負載(功75.4.2.17主要功率器件散熱器的表面溫升小于40K。主控制電路失效時能夠正常工作。當某一臺逆變器發(fā)生故障停止輸出并輸出互備供電功能?；涔╇娍刂齐娐窇ＷC在故障逆變器主控制電路失效電請求、擴展供電允許信號，進行邏輯判斷，連鎖控制。兩相鄰單逆變器配置客車的逆變器通過AC復故障停止輸出并輸出硬線故障信號時，向鄰車逆變器發(fā)送互備供5.4.2.22平均無故障時間(MTBF)應大于50000h。5.4.3.1蓄電池組應符合GB/T15142—2002的規(guī)定，其他類型蓄電池由用戶與制造商協(xié)商確5.4.3.2蓄電池組容量應不小于120A·h(堿性中倍率),保證列車直流負載用電(即電池組的終止5.4.3.3蓄電池組正、負極均應設有短路保護及隔離開關，各極對箱體間的絕緣電阻應不小于5.4.3.4蓄電池組使用壽命應不少于6年。5.4.4.1額定輸入電壓DC600V,允許電壓波動范圍DC500V～DC700V,輸入電壓相對峰一峰紋波因數(shù)小于15%,瞬態(tài)過電壓720V允許持續(xù)不小于2s、1200V允許持續(xù)不小于200μs。輸入電壓常輸出，保證其輸出電壓穩(wěn)態(tài)調整率不大于2%,輸入電壓大于DC700V時可以進行過壓保護，停止輸5.4.4.2控制電源額定電壓DC110V,允許電壓波動范圍DC77V～DC137.5V,相對峰—峰紋波因數(shù)小于15%。波因數(shù)小于10%(與蓄電池并聯(lián))。5.4.4.5輸出容量不小于8kW。8TB/T3063—20115.4.4.6充電器變換效率應不小于90%(額定輸出負載)。5.4.4.7主要功率器件散熱器的表面溫升小于40K。5.4.4.8充電器輸入輸出電路應隔離。5.4.4.9充電器啟動和正常工作時對輸入電源產生的相對峰一峰紋波因數(shù)應小于10%。5.4.4.10充電器應考慮環(huán)境溫度對蓄電池充電的影響。根據蓄電池特性選擇溫度補償曲線的形式，如單段溫度補償曲線或雙段溫度補償曲線，但應保證同一編組列車中各充電器并聯(lián)時能夠均流工作。5.4.4.11充電器應設有蓄電池欠壓監(jiān)視保護功能，該功能電路應獨立于充電器控制電路。5.4.4.12充電器應設有車輛級網絡通信接口，通過此通信接口能夠傳輸充電器的主要電氣參數(shù)及狀5.4.4.13充電器平均無故障時間(MTBF)應大于50000h。5.4.5客車電氣綜合控制柜的要求見TB/T2557—2006中的規(guī)定。5.5阻性負載的供電DC600V供電系統(tǒng)的電阻性負載如電加熱器、電熱開水器、溫水器等應考慮逆變器供電電壓諧波因素的影響，宜采用DC600V直接供電。5.6DC600V地面供電電源DC600V地面供電電源的性能應滿足列車整備及檢修的需要，供電容量及技術要求應參照本標準5.1,由用戶與制造商協(xié)商確定。6檢驗方法6.1部件試驗6.1.1各部件應按本標準規(guī)定進行型式試驗、例行試驗。試驗項目按表3～表6進行。DC600V/AC380V逆變器按附錄A執(zhí)行，充電器按附錄B執(zhí)行，DC600V供電電源裝置按附錄C執(zhí)行。表3車端連接器試驗項自檢驗項目型式檢驗√√GB/T25022—2010、GB/T2502√√CB/T5095.2—1997試驗3√√√√√√外殼防護等級√√√9檢驗項目例行檢驗√√單位長度直流電阻√√絕緣護套和單絕緣厚度√√絕緣護套和單絕緣原始機械性能√熱老化試驗√臭氧試驗√√√√√√√√√單根電纜垂直燃燒試驗√檢驗項自型式檢驗√√√√√荷電保持能力√恒壓充電接受能力√√√表6客車電氣綜合控制柜試驗項目檢驗項目型式檢驗√√√√√√√√√√√6.1.2主要部件裝車前車輛制造商應對主要部件進行抽樣配套試驗。抽樣方法按照每批次產品隨機抽取不少于兩套進行試驗，不同供應商的產品 經車端DC600V動力連接器輸入DC600V,檢查客車電氣綜合控制柜、逆變器、充電器DC600V輸入端的極性，然后進行DC600V通電試驗，檢查電氣系統(tǒng)各部件運行 c)連續(xù)生產3年時；壓時間1壓時間1min。A.2.3電氣性能指標試驗A.2.3.1系統(tǒng)連接試驗系統(tǒng)按圖1方式連接：(規(guī)范性附錄)DC600V/AC380V逆變器檢驗方法A.1外觀檢查檢查外形尺寸、安裝尺寸、布線、零部件和焊接質量是否符合本標準及規(guī)定程序批準的產品圖樣及技術文件的要求。A.2電氣性能試驗A.2.1試驗要求逆變器應與客車實際配套電氣綜合控制柜、空調機組及其他負載配套進行試驗，空調機組應處于規(guī)定的各種工況下。A.2.2絕緣電阻及介電強度試驗A.2.2.1試驗條件試驗前，應對逆變器的所有電子電路做相應的保護。A.2.2.2絕緣電阻測畫DC110V各線對外殼間、AC380V各線對外殼間的絕緣電阻用500V兆歐表測量；DC600V各線對外殼間的絕緣電阻用1000V兆歐表測量。A.2.2.3介電強度試驗DC110V各線對外殼間，分別施加r000V試驗電壓；AC380V、DC600V電路各線對外殼間，分別施加2500V試驗電壓。試驗電壓頻率為50Hz正弦波，試驗時電壓從零升到規(guī)定值的時間應小于10s,保持規(guī)定的試驗電逆變圖A.1系統(tǒng)連接示意圖試驗系統(tǒng)正常運行后，將逆變器輸入電壓穩(wěn)定在DC600V,負載功率分別按制冷、采暖工況加至額定值。測定逆變器的輸入電壓、輸入電流、輸出電壓有效值、輸出電流、輸出電壓頻率、輸出功率、正弦性畸變率。輸出參數(shù)測定試驗時，在空調機組風機及壓縮機輸入端拍攝過電壓Upe波形，取最大值。輸出參數(shù)測定試驗時，用頻譜分析儀或用帶有抑制濾波器和帶通濾波器的寬頻帶電壓表測定單、三相輸出端電壓的基波和各次諧波的方均根值，由輸出電壓的總方均根值和濾A.2.3.6.1逆變器輸入電壓穩(wěn)定在DC600V,按額定負載的0、25%、50%、75%、100%、110%加載，變器降頻降壓輸出，但要保證交流輸出的壓頻比Vf=380/50,電壓穩(wěn)定度不大于10%,最低穩(wěn)定輸出頻率不能低于40Hz;DC540V<輸入電壓≤DC660V時，不大于5%;DC660V<輸入電壓≤DC700V時，若逆變器交流輸出不能保證AC380×(1±10%)V,A.2.3.8三相電壓不平衡度試驗額定三相平衡負載工況下，逆變器輸出三相電壓的平均值與最大(或最小值大于2%。逆變器工作10min,切斷DC600V電源10s后再恢復，檢查逆變器過分相功能。A.2.3.13.2記錄逆變器VVVF啟動狀態(tài)時，空調A.2.3.14.1逆變器在50%負載狀態(tài)下穩(wěn)定運行時，突加制冷壓縮機負載，觀察逆變器運行狀態(tài)有無A.2.3.15效率測定兩臺單逆變器通過電氣綜合控制柜的控制選擇組成互備供電組合，不可自恢復故障，故障逆變器應停止輸出并輸出硬線故障信號，減載信號，延時后重新啟動；故障逆變器收到互備供電允許信號后，發(fā)出通過網絡向電氣綜合控制柜發(fā)送擴展受電模式代碼，正常逆變器通過網絡擴展供電模式代碼。A.3.1.2逆變器在規(guī)定的最低環(huán)境溫度(-25℃±3℃或-40℃±3℃)下保持2h后，給逆變器提考核逆變器設計和工藝的正確性，新產品在通過型式試核的樣品數(shù)量一般不應少于2臺?？己藭r間不應少于1年，運行考核里程不應少于2×10?km,運行考型式檢驗及出廠檢驗項目見表A.1。出廠檢驗型式檢驗√√√√√√電機輸入端過電壓試驗√√單、三相電壓諧波含量測定√√√√降頻降壓輸出試驗√√√√√√√√√√√√效率試驗√√√√√√√√√√防護等級試驗√噪聲試驗√精度不低于0.5級。用1000V兆歐表測量。B.5.3.1額定輸入電壓(蓄電池為非限流充電狀態(tài)下)、額定負載狀態(tài)下的輸出電壓應為額定B.5.5模擬過分相試驗充電器每工作10min,輸入電源斷電10s,充電器應能正常工作。該項試驗連續(xù)模擬10次。B.7.1.1充電器在規(guī)定的最低環(huán)境溫度(-25℃±3℃或-40℃±3℃)下保持2h后，接通電源，濕熱試驗按GB/T25119—2010中12.2.5的規(guī)定進行。B.7.4振動和沖擊試驗振動和沖擊試驗按GB/T21563—2008中1類A級規(guī)定的試驗方法進行試驗。電磁兼容性試驗按GB/T24338.4—2009的規(guī)定進行。B.8檢驗項目型式檢驗及出廠檢驗項目見表B.1。出廠檢驗型式檢驗√√√√√√√√√ √(規(guī)范性附錄)