華東交通大學(xué) 動(dòng)車(chē)組傳動(dòng) 第7章 動(dòng)車(chē)組牽引及控制原理(CRH2牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng))

第7章動(dòng)車(chē)組牽引與控制原理第二節(jié)CRH2型動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)與控制系統(tǒng)2、設(shè)備代號(hào)：（1）代號(hào)命名方法按照下述方法命名設(shè)備的代號(hào)。（以“CMCORR1”為例）空氣壓縮機(jī)切斷輔助繼電器1。如30R功能：表示動(dòng)作的功能。不必要時(shí)可以省略。也可以重復(fù)。（CO=CutOff、R=Reserve）功能例如下表所示。變流器電路（單臺(tái)電機(jī)）“交－直－交”CRH2主電路簡(jiǎn)圖第二節(jié)CRH2A主電路一、概述8節(jié)標(biāo)準(zhǔn)編組中為4動(dòng)4拖的結(jié)構(gòu)，以2動(dòng)2拖為一個(gè)動(dòng)力單元，一個(gè)動(dòng)力單元的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)主要由網(wǎng)側(cè)高壓電氣設(shè)備、1個(gè)牽引變壓器、2個(gè)牽引變流器、8臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)組成。（相關(guān)的電路圖為1DY、2DY、6DY、7DY。）主電路設(shè)備構(gòu)成1號(hào)車(chē)T12號(hào)車(chē)M13號(hào)車(chē)M24號(hào)車(chē)T25號(hào)車(chē)T36號(hào)車(chē)M37號(hào)車(chē)M48號(hào)車(chē)T4受電弓PAN11真空斷路器VCB及避雷器Arr11變壓器MTr11變流器CI1111牽引電機(jī)M4444二、主電路1、25KV特高壓電路車(chē)輛編組如圖所示。參見(jiàn)圖6DY特高壓連接設(shè)備構(gòu)成特高壓連接設(shè)備2號(hào)車(chē)M13號(hào)車(chē)M24號(hào)車(chē)T25號(hào)車(chē)T36號(hào)車(chē)M37號(hào)車(chē)M4受電弓11接地開(kāi)關(guān)11電纜組件21212跳線(xiàn)11111變流器1111主斷路器11牽引變壓器11電源是25kV、50Hz單相交流電，使用安裝在4號(hào)車(chē)、6號(hào)車(chē)的受電弓的其中一個(gè)（2個(gè)受電弓中的1個(gè)通常處在降弓折疊狀態(tài)）從接觸網(wǎng)上受電，2號(hào)車(chē)與6號(hào)車(chē)之間用25kV特高壓電纜貫通連接。（受電弓為DSA250型，額定電流為1000A，接觸壓力為70±5N。具有自動(dòng)降弓功能，列車(chē)運(yùn)行速度為200km/h。M1/M3車(chē)上裝有牽引變壓器，通過(guò)特高壓電纜而貫通連接在各車(chē)的25kV特高壓電源，經(jīng)由各車(chē)的特高壓接頭、主斷路器VCB，連接到牽引變壓器原邊繞組上。2、保護(hù)接地開(kāi)關(guān)(EGS)受電弓和保護(hù)接地開(kāi)關(guān)安裝在同一車(chē)輛上。保護(hù)接地開(kāi)關(guān)通過(guò)把特高壓電源接地，來(lái)防止對(duì)車(chē)體施加特高電壓。由于主斷路器（VCB）的原因引起不能阻斷主電路的事故電流時(shí)，或在接觸網(wǎng)電壓異常時(shí)，強(qiáng)制性地操作保護(hù)接地開(kāi)（EGS），把接觸網(wǎng)接地，把接地電流流向接觸網(wǎng)，讓變電所的隔離開(kāi)關(guān)跳閘，能使接觸網(wǎng)處于無(wú)電壓的狀態(tài)。此外，在對(duì)高壓設(shè)備箱內(nèi)部進(jìn)行檢查時(shí)，為確保維修人員的安全，通過(guò)接地保護(hù)開(kāi)關(guān)和高壓設(shè)備箱間的聯(lián)動(dòng)的鎖定裝置，預(yù)先把受電弓接地，即使萬(wàn)一受電弓上升，也能防止觸電事故的發(fā)生。（一般檢修時(shí)先將接地開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至接地位才能拔出對(duì)應(yīng)鑰匙去開(kāi)啟高壓設(shè)備箱即安全連鎖，以確保安全。）保護(hù)接地開(kāi)關(guān)通過(guò)車(chē)輛的車(chē)內(nèi)按鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作。3、主斷路器(VCB)CRH2A動(dòng)車(chē)主斷路器是真空斷路器，額定開(kāi)斷容量是100MVA，額定電流為200A，額定斷路電流為3400A。額定開(kāi)斷時(shí)間小于0.06S。安裝主斷路器（VCB）的目的是:在牽引變壓器二次側(cè)以后的電路發(fā)生故障時(shí)，能夠迅速、安全、可靠地阻斷過(guò)電流。在正常時(shí)，也是對(duì)主電路的開(kāi)閉進(jìn)行操作的開(kāi)關(guān)，它兼有斷路器和開(kāi)關(guān)的2種作用，是動(dòng)車(chē)上的電源開(kāi)關(guān)和總的保護(hù)電器。4、避雷器Arr一個(gè)動(dòng)力單元配一個(gè)避雷器，全列共計(jì)2個(gè)。額定電壓為42kv，動(dòng)作電壓為57kv以下，限制電壓為107kv，由氧化鋅主體的金屬氧化物構(gòu)成，是非線(xiàn)性高電阻的無(wú)間隙避雷器。作用原理:避雷器與牽引變壓器并聯(lián)，網(wǎng)壓正常時(shí)，避雷器電阻很大，時(shí)主電路影響較小，當(dāng)雷擊過(guò)電壓或浪涌電壓過(guò)來(lái)時(shí)，呈低阻態(tài)，將雷擊電壓導(dǎo)入大地，同時(shí)避雷器的電壓限制特性也可限制其高電壓的數(shù)值，防止將雷擊過(guò)電壓加到設(shè)備上。5、牽引變壓器2次電路一個(gè)動(dòng)力單元1個(gè)，采用殼式結(jié)構(gòu)、車(chē)體下吊裝、油循環(huán)風(fēng)冷。有1個(gè)原邊繞組（25KV,3060KVA),2個(gè)牽引繞組(1500V,2*1285KVA)。其中2個(gè)繞組S1、S2（1501，1502）；S3、S4（1503、1504）為牽引繞組，是向列車(chē)驅(qū)動(dòng)電路(牽引變流器)提供電力。剩下的a、b（701、751）是向動(dòng)車(chē)組的照明、空調(diào)等輔助電路、控制電路、通信電路等提供電力，也稱(chēng)為3次繞組(400v,490KVA)。6、牽引變流器CI一個(gè)基本動(dòng)力單元2個(gè)，采用車(chē)下吊掛、液體沸騰冷卻方式，主電路結(jié)構(gòu)為電壓型3電平式，由脈沖整流器、中間直流電路、逆變器構(gòu)成。作用：接受來(lái)自主變壓器的交流電，經(jīng)過(guò)交直交變換成三相電壓、頻率可調(diào)的交流電，向牽引電動(dòng)機(jī)提供電力。制動(dòng)時(shí)，吸收電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電能反饋給電網(wǎng)或中間直流環(huán)節(jié)，目前一般都是送回中間直流回路（電容）來(lái)進(jìn)行再生制動(dòng)。牽引變流器采用三電平四象限脈沖整流器，將單相交流電變換成直流電儲(chǔ)存到支撐電容FC中，再由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成電壓頻率皆可調(diào)的三相交流電，給四臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)1M11，1M12，1M13，1M14。牽引電動(dòng)機(jī)采用速度、轉(zhuǎn)矩控制方式，牽引變流器中的逆變器采用矢量控制方式，整流器采用的是PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制。中間直流回路的電壓為2600~3000V。隨牽引電機(jī)輸出功率進(jìn)行調(diào)整。牽引變流器輸入為1285KVA（AC1500V,857A,50HZ）,中間直流環(huán)節(jié)容量為1296KW（DC3000V,432A）,牽引變流器輸出為1475KVA（3xAC2300,424A，0~220HZ）。牽引變流器的電力電子器件采用3300 V/1200A等級(jí)的IGBT器件，冷卻介質(zhì)為氟化碳。模塊具有互換性。CRH2A每節(jié)動(dòng)車(chē)上有四臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)三（相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)），分別安裝在兩個(gè)轉(zhuǎn)向架上。牽引電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：牽引電動(dòng)機(jī)的功率為300KW，額定電壓為2000V，額定電流為106A，轉(zhuǎn)差率0.014，型號(hào)為MT205型。同一個(gè)轉(zhuǎn)向架的兩臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)背向裝置，因此轉(zhuǎn)向相反，如圖中1M11，1M12轉(zhuǎn)向相反（因?yàn)閳D中1M11換了相序）每根軸的反驅(qū)動(dòng)側(cè)（傳動(dòng)齒輪的另一側(cè)）裝有速度傳感器，檢測(cè)速度并用于控制逆變器的輸出，為電動(dòng)機(jī)的速度控制、扭矩控制或制動(dòng)控制時(shí)起作用。7、牽引電動(dòng)機(jī)8、接地電路設(shè)備連接（圖7DY）動(dòng)車(chē)組頭車(chē)車(chē)體中部設(shè)接地電阻Re和浪涌保護(hù)裝置SPS(T1、T4車(chē)Re通過(guò)GB接到SPS），1、4軸設(shè)抱軸式接地裝置GB。車(chē)底接地電纜將接地電阻和接地裝置連接。浪涌裝置和接地裝置也通過(guò)車(chē)底接地電纜連接。動(dòng)車(chē)主回路的接地裝置安裝在動(dòng)車(chē)軸傳動(dòng)齒輪非車(chē)輪側(cè)，主變壓器的接地線(xiàn)被連接到各驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)應(yīng)的中轉(zhuǎn)端子柜上，再連接到接地電刷經(jīng)車(chē)軸、車(chē)輪、地線(xiàn)流回牽引變電所。動(dòng)車(chē)之間為減少動(dòng)車(chē)線(xiàn)發(fā)出的噪音對(duì)控制線(xiàn)的影響以及考慮不同車(chē)體間的等電位變化問(wèn)題，用接地線(xiàn)來(lái)把各車(chē)體間連接起來(lái)。主電路電流路徑：（參考圖2DY）受電弓PAN受電弓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)PanDCCS接地開(kāi)關(guān)EGS地25012501x2500高壓電纜去每一節(jié)車(chē)電流互感器CT1主斷VCB主變MTr接地電刷GBRe車(chē)體9、預(yù)充電電路為防止?fàn)恳兞髌?次側(cè)電源投入用接觸器(K)投入時(shí)的過(guò)大沖擊電流，在K投入前對(duì)濾波電容器進(jìn)行充電。（啟動(dòng)時(shí)通過(guò)內(nèi)置充電電阻的充電變壓器從輔助電路進(jìn)行初期充電，充電時(shí)間約1秒，充電電壓約為1414~1770），具體過(guò)程如下(3DY)終端給出CHKR投入信號(hào)使CHKR線(xiàn)圈得電，輸出充電用接觸器(CHK線(xiàn)圈得電)，CHK主觸頭閉合濾波電容器充電充電用接觸器(CHK)斷開(kāi)K投入9、主電路的保護(hù)1）原邊過(guò)流保護(hù)由高壓電流互感器CT1和一次側(cè)過(guò)流繼電器ACOCR1、ACOCR2組成.CT1的變流比為200/5。CT1插入在25kV(特高壓)的輸入側(cè)。主變之前，可檢測(cè)出主變一次側(cè)的電流并將電流傳給一次側(cè)過(guò)流繼電器ACOCR1、ACOCR2,若原邊電流過(guò)流，即超過(guò)了設(shè)定值，則這兩種過(guò)流繼電器會(huì)動(dòng)作，并發(fā)出信號(hào)讓主斷路器斷閘，主接觸器K斷開(kāi)。動(dòng)作值為280A±10%（CT1二次側(cè)的動(dòng)作電流為7A）處理：接通復(fù)位開(kāi)關(guān)和OCTN（原邊過(guò)流斷路器），重新合主斷。ACOCR1、ACOCR1分別可以在正半周或負(fù)半周導(dǎo)通。2）牽引變壓器二次側(cè)過(guò)電流保護(hù)由ACCT(交流電流互感器，或稱(chēng)電流變壓器）來(lái)檢測(cè)牽引牽引繞組電流，當(dāng)電流值達(dá)到2300±3%時(shí)，將變流器切除，經(jīng)檢測(cè)過(guò)流故障消失恢復(fù)正常值1S后，變流器可恢復(fù)工作。當(dāng)電流值達(dá)到2700±5%，封鎖變流器，斷開(kāi)主接觸器K，并跳開(kāi)主斷路器。故障現(xiàn)象消失后不能自動(dòng)復(fù)位。3）中間直流回路電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)：由DCPT1、DCPT2來(lái)檢測(cè)保護(hù)。當(dāng)DCPT1或DCPT2檢測(cè)電壓達(dá)到1700±3%時(shí)（注意：此時(shí)DCPT1或DCPT2檢測(cè)的是1/2倍的中間回路電壓值），變流器被封鎖，故障消失后1S鐘可恢復(fù)。當(dāng)DCPT1或DCPT2檢測(cè)電壓達(dá)到1900±5%時(shí)，會(huì)封鎖變流器并斷開(kāi)主接觸器K,過(guò)電壓抑制可控硅單元(OVTh)工作。（OVTh單元由可控硅、緩沖器(snubber)阻抗器、緩沖器(snubber)電容、柵級(jí)驅(qū)動(dòng)基板、直流電壓檢測(cè)器等構(gòu)成。當(dāng)檢測(cè)到支撐電容器的過(guò)電壓，且控制電源為Off時(shí),可控硅（圖中DVTh1、DVTh2開(kāi)通）為ON，讓支撐電容器放電。欠電壓保護(hù)：當(dāng)DCPT1或DCPT2檢測(cè)到中間電壓小于2000±3%時(shí)（注意：此值是整個(gè)中間回路電壓值），逆變器被封鎖（注意并沒(méi)有封鎖整流器），故障消失后1S鐘可恢復(fù)。（注意：空檔時(shí)、變流器閘控?cái)嚅_(kāi)時(shí)、閘控啟動(dòng)3秒內(nèi)都不檢測(cè)）。當(dāng)DCPT1或DCPT2檢測(cè)到中間電壓小于1300±5%時(shí)，會(huì)封鎖變流器并斷開(kāi)主接觸器K。故障消失后1S鐘可恢復(fù)。（注意：空檔時(shí)、K斷開(kāi)時(shí)都不檢測(cè)）。電壓波動(dòng)異常保護(hù)：當(dāng)檢測(cè)到直流電壓波動(dòng)達(dá)到±250V±5%，逆變器的閘控開(kāi)關(guān)會(huì)斷開(kāi)，逆變器停止工作。故障消失后1S鐘可恢復(fù)。（注意：空檔時(shí)不檢測(cè)，閘控啟動(dòng)時(shí)允許為±100V）。4）牽引電機(jī)電流檢測(cè)由CTU、CTV、CTW分別檢測(cè)U、V、W、三相電流，當(dāng)電流過(guò)大或電流不平衡時(shí)，就會(huì)把脈沖整流器?逆變器閘控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并斷開(kāi)主接觸器K。5）、接地保護(hù)：接地定義：電氣設(shè)備或電路因絕緣損壞、飛弧或其他意外情況使帶電部分與金屬部分接觸種類(lèi)：死接地：帶電部分與車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)直接接觸?；罱拥兀郝懵秾?dǎo)電部分通過(guò)空氣對(duì)鋼結(jié)構(gòu)放電或通過(guò)絕緣物表面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)爬電。危害：短路或設(shè)備燒損。處理：確認(rèn)只有一點(diǎn)接地的情況下，將接地開(kāi)關(guān)打到故障位，主電路經(jīng)由一大電阻接地，維持機(jī)車(chē)的故障運(yùn)行。CRH2主電路的接地保護(hù)由接地電阻GRR，接地電流變壓器GCT及接地開(kāi)關(guān)GS1組成。當(dāng)主電路中有接地發(fā)生時(shí)，接地電路構(gòu)成回路使流過(guò)GCT的電流達(dá)到動(dòng)作值，跳主斷及接觸器K。接地故障處理完成后，要按復(fù)位開(kāi)關(guān)并重新合主斷路器。接地故障應(yīng)急處理方式：在確認(rèn)只有一點(diǎn)接地的情況下，將接地開(kāi)關(guān)GS1轉(zhuǎn)到故障位。三、輔助電源電路參見(jiàn)圖1DY、12DY、20DY。輔助電路電源從圖1DY中的牽引變壓器MTr的3次繞組得到。M1-2、M3-6車(chē)的牽引變壓器的3次繞組電源AC400V、50Hz分別通過(guò)交流接觸器ACK1被連接到貫穿線(xiàn)704、754線(xiàn)系統(tǒng)。設(shè)置在T2-4-5車(chē)的延長(zhǎng)供電用的電磁接觸器ACK2平時(shí)斷開(kāi)（見(jiàn)圖12DY的6/B），以防止來(lái)自M1-2號(hào)車(chē)和M3-6號(hào)車(chē)兩個(gè)系統(tǒng)的電源的混接觸。在兩輛先頭車(chē)輛T1-1、T2-8上各設(shè)置輔助電源裝置(APU)1臺(tái)，在8輛編組上共設(shè)置2臺(tái)，從上述貫穿線(xiàn)704、754線(xiàn)系統(tǒng)獲得電源。輔助電源裝置(APU)，有供給3相400V±10%、50Hz的穩(wěn)定化電源的逆變器(SIV)及僅僅把牽引變壓器3次繞組電壓進(jìn)行降壓的輔助變壓器(ATr)的2種電源。此外，整流器箱(ARfBox)的內(nèi)部設(shè)置有接受SIV的輸出電力，向302線(xiàn)及202線(xiàn)提供單相220V及100V±10％、50Hz的穩(wěn)定化電源的恒壓變壓器(CVT)。從圖中可以看出各車(chē)單相380的負(fù)載主要有：空調(diào)裝置，換氣裝置，司機(jī)室空調(diào)，電開(kāi)水爐。兩頭車(chē)T1-1、T4-8上設(shè)有輔助電源裝置APU，APU接受3次繞組的單相400V的電源后

經(jīng)過(guò)輔助變壓器ATR得到單相100V,50HZ,電源給251號(hào)線(xiàn)經(jīng)過(guò)輔助變流器SIV產(chǎn)生經(jīng)過(guò)輔助變壓器SIV3相400V交流電給771，781，791線(xiàn)

輔助整流箱ARf

302線(xiàn)（單相AC220V）202線(xiàn)（單相AC100V）103線(xiàn)（DC100V）704·754線(xiàn)系統(tǒng)及771·781·791線(xiàn)3相電源系統(tǒng)，在一側(cè)電源發(fā)生故障時(shí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)展供電，在T2-4車(chē)設(shè)置電磁接觸器ACK2和BKK。為了避免這兩路電源發(fā)生混接，正常時(shí)這些電磁接觸器處于斷開(kāi)位?？偨Y(jié)，輔助電源電路輸入單相400V、50HZ，704，754.

輸出

三相AC400V，771、781、791單相AC220V，302單相AC100V，202單相AC100V，251DC100V，103102103B115（Batk2閉合時(shí)）各種不同的電源所帶的負(fù)載有：看圖12DY704、705：771、781、791：302：202:251：102:103：103B：115：102線(xiàn)系統(tǒng)從蓄電池直接供電，平時(shí)被加壓，在BatK1ON與103線(xiàn)連接，蓄電池從輔助整流器ARf得到浮動(dòng)充電