CRH380B型動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)解析

1、CRH380BCRH380B動(dòng)車(chē)組動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)牽引系統(tǒng)中國(guó)北車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司目 錄1. 概述2. 高壓設(shè)備3. 動(dòng)力單元4.列車(chē)接地系統(tǒng)5. 鑰匙鎖閉環(huán)路1 1、概述、概述 CRH3-380B動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)是基于25 kV AC供電條件下運(yùn)行設(shè)計(jì)的。動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的基本動(dòng)力單元組成，一個(gè)基本動(dòng)力單元主要由變壓器、牽引變流器和牽引電機(jī)等組成。在基本動(dòng)力單元中的電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可全部或部分切除該動(dòng)力單元，但不應(yīng)影響到其它動(dòng)力單元的使用。車(chē)頂高壓系統(tǒng)牽引變壓器牽引變流器牽引電機(jī)行駛方向牽引系統(tǒng)組成2 高壓設(shè)備高壓設(shè)備受電弓真空斷路器車(chē)頂隔離開(kāi)關(guān)避雷器電壓互感器電流互

2、感器接地開(kāi)關(guān)2.1 車(chē)頂高壓設(shè)備2.1.1 受電弓 列車(chē)在變壓器車(chē)頂二位端安裝了兩個(gè)相同的受電弓從接觸網(wǎng)采集單相交流電。每個(gè)受電弓配備了一個(gè)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)升降裝置，當(dāng)接觸帶破裂時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置將降低受電弓。2.1.2 主斷路器2.1.3 接地開(kāi)關(guān) 每列動(dòng)車(chē)組配置了兩個(gè)主斷路器，安裝在每節(jié)變壓器車(chē)車(chē)頂端部位置。主斷路器不但用來(lái)開(kāi)關(guān)動(dòng)力單元的運(yùn)行電流，也可以用來(lái)切斷故障情況下的過(guò)流以及短路電流。 每個(gè)主斷路器旁邊，一個(gè)單獨(dú)底座上安裝了接地開(kāi)關(guān)，接地隔離開(kāi)關(guān)具有防止短路和全列車(chē)接地的功能。2.1.4 車(chē)頂電纜隔離開(kāi)關(guān)車(chē)頂電纜隔離開(kāi)關(guān)位于變壓器車(chē)上，在正常情況下處在閉合狀態(tài)，。如果一個(gè)牽引單元主系統(tǒng)發(fā)生

3、故障，可以將車(chē)頂電纜斷開(kāi)，保證另一個(gè)牽引單元可以繼續(xù)工作。2.1.5 避雷器動(dòng)車(chē)組在高壓側(cè)應(yīng)安裝具有自動(dòng)恢復(fù)功能的避雷器，每個(gè)受電弓右后方的避雷器用于保護(hù)列車(chē)以及后段的電氣系統(tǒng)防止過(guò)壓通過(guò)接觸線進(jìn)入列車(chē)（如，閃電過(guò)壓）。位于變壓器原邊前段的避雷器用于防止主變壓器中不能承受的開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電壓。2.1.6 電壓互感器2.1.7 電流互感器電壓互感器與一個(gè)受電弓連接，用于測(cè)量和監(jiān)視電網(wǎng)接觸線的電壓，它有兩個(gè)次級(jí)繞組，把電壓信號(hào)送到各個(gè)牽引變流器中，互感器位于受電弓與主斷路器之間。 每個(gè)牽引單元有三個(gè)電流互感器，一個(gè)電流互感器被接到主斷路器下方，用于測(cè)量動(dòng)車(chē)組的電流；另外兩個(gè)互感器用于監(jiān)測(cè)主變壓器。這兩

4、個(gè)互感器用來(lái)測(cè)量牽引單元的線電流和回流電流。通過(guò)差動(dòng)電流判斷變壓器是否有接地故障。2.2 主變壓器主變壓器安裝在2、7車(chē)車(chē)下。額定電壓為單相AC25kV/ 50Hz，在網(wǎng)壓變化范圍內(nèi)，主變壓器輸出電壓、電流及功率滿足列車(chē)牽引和再生制動(dòng)的要求。主變壓器設(shè)計(jì)成單制式的變壓器，主變壓器將 25 Kv/50HZ 的一次電壓降至供 4 個(gè)牽引繞組使用的 1850V/50HZ 的二次電壓，它的次級(jí)繞組為牽引變流器提供電能。主變壓器設(shè)計(jì)為適用于地板下裝配的單相牽引變壓器，采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式，變壓器油箱為鋼結(jié)構(gòu)。為防止礦物油的熱脹冷縮，需要安裝一個(gè)儲(chǔ)油柜，儲(chǔ)油柜獨(dú)立于油箱固定在列車(chē)的上部。儲(chǔ)油柜和油箱

5、是通過(guò)管道及連接器連在一起的。儲(chǔ)油柜主變壓器箱體額定功率 ： 約5848KVA 標(biāo)稱電壓，初級(jí) ： 25 kV 標(biāo)稱頻率 ： 50 Hz 次級(jí)繞組數(shù)目 ： 4額定電壓，次級(jí)(牽引繞組) ： 約4 x 1850 V 額定功率，次級(jí)(牽引繞組) ： 約4 x 1462 kVA 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) ： EN 60310 2.2.1 主變壓器具體技術(shù)參數(shù)2.2.2 牽引變壓器主要保護(hù)功能主變壓器采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷方式，設(shè)有冷卻油溫、油循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)等監(jiān)控保護(hù)裝置。2.2.2 2.2.2 牽引變壓器牽引變壓器主要保護(hù)功能主變壓器采用設(shè)置氣體保護(hù)裝置，雙浮筒瓦斯繼電器，用于監(jiān)控帶存油器的油浸電氣設(shè)備，繼電器中的觸

6、點(diǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)下列情況做出響應(yīng)：u低能局部放電、漏電或局部過(guò)熱而產(chǎn)生氣體。u由漏泄造成的油損失u劇烈電弧時(shí)大量氣體快速演變?cè)斐傻膲毫Σ▌?dòng)。2.2.2 牽引變壓器主要保護(hù)功能主變壓器具有過(guò)流監(jiān)控和保護(hù)功能，變壓器的流入和流出側(cè)均設(shè)置的電流互感器，當(dāng)發(fā)生變壓器過(guò)流或差流故障時(shí)，通過(guò)斷開(kāi)主斷路器對(duì)主變壓器進(jìn)行保護(hù)。TCL 原邊電流互感器ECT 接地回路互感器2.2.3 變壓器油的用途提供導(dǎo)線同繞組間的絕緣及與接地部件的絕緣。提高油浸紙的電介質(zhì)強(qiáng)度消除飛弧。接收、積累和傳輸變壓器內(nèi)產(chǎn)生的熱量（即損耗）油流傳感器用于監(jiān)測(cè)最小油流量。當(dāng)油流動(dòng)時(shí)帶動(dòng)漿片運(yùn)動(dòng)并觸發(fā)一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。2.2.4 油流傳感器 變壓器油位計(jì)

7、安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)呐蛎浭抑?。必須能通過(guò)膨脹室的觀察窗一直觀察到變壓器的油位。觀察窗具有三個(gè)溫度標(biāo)記。變壓器油的油位必須與指示的油溫相符。油位計(jì)油位計(jì)2.2.5 油位計(jì)2.2.6 硅膠脫水吸濕器硅膠吸濕器可除去空氣中的大部分濕氣。硅膠吸濕器安裝在膨脹室中。吸濕器主要由夾在頂部和低板之間的玻璃杯組成。空氣被吸入干燥劑中將濕氣吸掉。當(dāng)變壓器中絕緣液的溫度上升時(shí)，空氣將通過(guò)硅膠吸濕器排出。橙色完全干燥綠色濕度完全飽和3 動(dòng)力單元在動(dòng)車(chē)組中裝有4個(gè)完全相同且互相獨(dú)立的動(dòng)力單元。每一個(gè)動(dòng)力單元有一個(gè)帶牽引控制單元的牽引變流器，以及4個(gè)并聯(lián)的牽引電動(dòng)機(jī)。牽引零部件輔助設(shè)備所需的電源由3 AC 440 V /

8、60 Hz 母線提供，母線電源由動(dòng)車(chē)組的輔助變流器單元提供。牽引設(shè)備箱中控制電源通過(guò)總線排從蓄電池中獲得。3.1 帶冷卻裝置的牽引變流器 牽引變流器安裝在動(dòng)車(chē)組動(dòng)力車(chē)車(chē)下的牽引設(shè)備箱中。 每一個(gè)牽引變流器基本上由2個(gè)4象限斬波器 （ 4QC），帶諧振電路的中間電壓電路，1個(gè)制動(dòng)斬波器BC以及1個(gè)脈沖寬度調(diào)制逆變（PWMI ）牽引變流器的輸入線路接觸器，由列車(chē)控制單元TCU 控制 。LineSwitchPre-ChargerDCLinkCapacitorsBrakingController=PWM25kV/50HzTransformer4QCEathFaultDetection牽引變流器框圖4Q

9、C 輸入頻率：50Hz4QC 輸入功率：牽引工況：2 x 1,484kVA 制動(dòng)工況：2 x 1100kVA中間電路電壓：牽引工況：31003600V 制動(dòng)工況：32503600VPWMI輸出功率：牽引工況：2500kW 制動(dòng)工況：2200kW輸出電壓：3AC 02800V額定輸出頻率：0200Hz牽引變流器技術(shù)參數(shù)牽引變流器組成113AC25kV/50HzTW1TW2Trafo/TransformerRMUBTraktionscontainer/Traction containerNetzspannungswandler/LinevoltagetransformerNetzstromwand

10、ler/LinecurrenttransformerTrafostromwandler/TransformercurrenttransformerErdstromwandler/EarthcurrenttransformerMUBPWR/PWMICD4QS/4QCCSKNTS;VLEVLW4Fahr-motoren/4TractionmotorsSpwTW3TW4ESEEnergieversorgungsblock/AuxiliaryconverterunitASG/TCUKSDachleitung/HighvoltagerooflineLSK斷路器位于變壓器和變壓器每個(gè)牽引繞組的輸入控制器之

11、間。此斷路器有兩個(gè)極，以便每個(gè)變流器的兩個(gè)四象限斬波器可以一起開(kāi)關(guān)。預(yù)充電單元以并聯(lián)的形式連接到斷路器上。預(yù)充電單元由預(yù)充電接觸器和電阻器構(gòu)成。在變流器投入運(yùn)行時(shí)，變流器的DC鏈路電容器先在預(yù)充電單元上充電，然后斷路器閉合。這可降低輸入電壓突然接到空的電容器上導(dǎo)致的較大瞬間峰值電流。在DC鏈路電壓達(dá)到理論終值(=2 * UTrafo, sec)的95%以上后，斷路器閉合。(實(shí)際預(yù)充電電阻通過(guò)電流值為35A)3.1.1 線路斷路器和預(yù)充電裝置3.1.2 四象限斬波器整流器包含兩個(gè)并聯(lián)的四象限變流器。每個(gè)四象限斬波器都包含兩個(gè)整體半橋臂的相位模塊。3.1.3 DC 鏈路電容器 DC 鏈路電容器作為

12、一個(gè)平滑并緩沖DC 鏈路線電壓的儲(chǔ)能電路。每個(gè)變流器的DC 鏈路電容電池由4 x 0.75 mF 電容器構(gòu)成，總共3 mF。3.1.4 諧波吸收器諧波吸收器是諧振電路，由電容器和和一個(gè)外部扼流圈構(gòu)成（在牽引變流器冷卻單元內(nèi)）。其分兩次過(guò)濾由線頻率輸入電壓能流導(dǎo)致的DC 鏈路中的波動(dòng)。它作為兩次變?yōu)榫€頻率的串聯(lián)諧波電路。電容電池的諧波吸收器共有Cn=4.5 mF 的電容值。為允許充分調(diào)整諧波吸收器，電容電池配備固定值電容(Cfix)和一個(gè)調(diào)諧電容器(Cvar1, Cvar2, Cvar3)。3.1.5 DC中帶接地故障探測(cè)的連續(xù)放電電阻接地故障檢測(cè)由分壓器、帶準(zhǔn)勢(shì)絕緣和評(píng)估電路的差動(dòng)放大器構(gòu)成。

13、連續(xù)放電電阻分成102K : 34k 比的兩個(gè)部分。電阻器的中央抽頭接地；一個(gè)濾波電容器并聯(lián)到下部部件中。監(jiān)控此電容的電壓。在出現(xiàn)接地故障時(shí)，測(cè)量電壓改變，從而相關(guān)的TCU 指出接地故障。在額定運(yùn)行期間，互感器的值顯示為整體DC 鏈路電壓的?？紤] 30 %的公差（指的是由于部件公差導(dǎo)致的DC 鏈路電壓的）。在接地故障的情況下，由于電容值的充電反向，測(cè)量電壓改變。值為 % UE/Ud 或100 %。通過(guò)此方法可以檢測(cè)到接地故障。3.1.6 牽引變流器放電并接地在牽引變流器上進(jìn)行任何工作以前，必須絕對(duì)保證中間直流環(huán)節(jié)已經(jīng)被徹底放電。牽引變流器接地點(diǎn)的位置 牽引變流器電氣接口圖片（A面）牽引變流器整

14、體圖片3.2 驅(qū)動(dòng)單元（電機(jī)以及傳動(dòng)裝置） 動(dòng)車(chē)組有16個(gè)牽引電機(jī)，這些電機(jī)被安裝在下列動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上： 01車(chē)、03車(chē)、06車(chē)、08車(chē)。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的每一條輪對(duì)都裝有一個(gè)牽引電機(jī)，電機(jī)被相對(duì)于列車(chē)方向橫向安裝在轉(zhuǎn)向架上。牽引電機(jī)采用1TB2019 型號(hào)的4極3相異步電機(jī)。采用強(qiáng)迫風(fēng)冷卻。 采用溫度監(jiān)測(cè)方式以保護(hù)牽引電機(jī)過(guò)熱。采用機(jī)械力傳遞系統(tǒng)將牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩傳遞到輪對(duì)。這套系統(tǒng)主要由軸向、徑向都具有柔性的聯(lián)軸節(jié)以及輪對(duì)上的齒輪傳動(dòng)裝置組成。聯(lián)軸節(jié)的設(shè)計(jì)可以補(bǔ)償在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中電機(jī)與車(chē)輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 每個(gè)牽引電機(jī)冷卻風(fēng)扇同時(shí)給同一轉(zhuǎn)向架的2個(gè)牽引電機(jī)提供規(guī)定數(shù)量的冷卻空氣。牽引電機(jī)的冷卻風(fēng)扇被

15、安裝在動(dòng)車(chē)組車(chē)下（靠近轉(zhuǎn)向架）。牽引電機(jī)的參數(shù) 牽引電機(jī)的牌號(hào)以及每列車(chē)的數(shù)量： 16 x 1TB 2019 16 x 1TB 2019 牽引電機(jī)的型號(hào)以及安裝位置 ： 相對(duì)于列車(chē)方向橫向安裝在轉(zhuǎn)向架上。 通風(fēng)方式：強(qiáng)迫空氣冷卻 （用彈性波紋管聯(lián)結(jié)的開(kāi)路循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)） 通風(fēng)量： 約0.67 m0.67 m /s /s 額定功率： 586kW 586kW 額定電壓： 約2700 V 2700 V 額定電流： 約155 A 155 A 額定功率下的效率： 約94.7 % 94.7 % 額定轉(zhuǎn)速： 4100 1/min 4100 1/min 額定功率下的功率因數(shù)coscos： 約0.89 0.89 溫度等級(jí)： 200 200 最高電壓： 約2800V 2800V 最大電流： 約220A 220A 最高轉(zhuǎn)速： 約5900 /min5900 /min 牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)3.3 過(guò)壓限制電阻動(dòng)車(chē)組設(shè)4個(gè)電壓限制器。每個(gè)一個(gè)動(dòng)力單元含一個(gè)電壓限制器。電壓限制器位于04/05中間車(chē)的端部車(chē)頂上 限壓電阻器是用來(lái)防止?fàn)恳兞髌鬟^(guò)電壓。在變流器發(fā)生故障的情況下，限壓電阻器能確保限定的、安全放電的中間電路。 當(dāng)電制動(dòng)所產(chǎn)生的能量不能被弓網(wǎng)吸收時(shí)，過(guò)壓限制電阻器會(huì)及時(shí)地將這