项目六辅助供电

1、项目六 动车组辅助供电系统的检修项目描述辅助供电系统是电动车组必不可少的组成部分。提供三相交流电能的辅助变流器和提供稳定直流电能的蓄电池、充电机，二者统称为辅助电源系统。交直流辅助电源与动车组牵引、制动系统必需的辅助机电设备之间，是借助于贯穿全列的辅助供电干线、配线以及承担各自功能的配电柜联成一个闭合的回路，才得以正常工作。而这些干线、配线以及配电柜就是辅助供电系统的第三个组成部分配电系统。动车组辅助供电技术，采用了计算机控制、网络通信及电力电子技术等，这使得其功能强大、可靠性高，但结构与原理较复杂，维护与检修要求相应提高。根据我国近几年动车组运用情况，辅助供电系统性能较为稳定，说明我们的检修

2、规程切实可行。动车组辅助供电系统一级检修主要进行静态外观检查和动态通电试验，二级检修增加了绝缘测试和主要部件的清洁。拟实现的教学目标1.能力目标能规范地对动车组的辅助电气设备进行日常检查，并进行绝缘测试。能规范地对动车组蓄电池进行检查与清洁。2.知识目标了解CRH系列动车组辅助电气系统作用、组成、技术参数及其工作原理，熟悉检查动车组的辅助电气设备的流程及绝缘测试的方法。了解动车组蓄电池的种类、作用及技术参数，熟悉动车组蓄电池维护保养的方法。了解动车组辅助电源故障后果，以及应急处理办法。3.素质目标作业安全与规范意识。相关案例-动车组辅助电源装置故障XX年XX月，郑州CRH2动车组第12列运行途

3、中，车辆信息显示屏蜂鸣器报警，故障灯闪烁，触按故障详情，指示“辅助电源故障，代码135”，致使此动力单元所有的辅助设备失电，随后又出现“控制电源异常，代码004”。经分析，主要是因为APU装置内部的APUFAU继电器动作所致，其余一系列故障都是由该故障引起的，初步判断为APU三相输出电源异常所致。随后，经与驻站诊断工程师联系,根据现场实测结果,故障APU的三相输出电压最高的一相电压为416V,最低的一相电压为363V。现场实测结果证实了我们的分析，由于三相电压不平衡导致APU内部辅助风机的空气自动开关跳闸，由于三相电压不平衡又导致DC100V电源异常，也因此导致2、3号车的CI报004故障（控

4、制电源异常）。那么，遇到这种135故障，如何进行应急处理呢？见下表1。表1 CRH2型动车组135故障应急处理办法辅助电源装置 故障 （135）处理人司机 随车机师现象此APU停机，此动力单元所有的辅助电源失电步骤处理过程1当MON监视屏主菜单页面闪现【故障发生】提示，并伴有声音报警时，触按左下方【故障详细】。2MON监视屏切换至【辅助电源装置 故障 （135）】 故障信息页面。继续运行。 通知机师：×号车【辅助电源装置 故障 （135）】，到×号车运行配电盘对辅助电源装置NFB（APUBMN）断开再投入。3行动：立即到×号车号车位端车侧车内位置型式122客室侧S

5、B736 G1812车端侧SB736 G2位置：运行配电盘部位：辅助电源装置NFB（APUBMN）操作：断开再投入。结果：处理完毕， 通知司机确认。4进行RS复位操作。若故障恢复，正常运行。5如果无法恢复，通过MON闭合BKK。按压【BKK投入】或【BKK复位】键，再按压【设定】键。维持运行。典型工作任务1 动车组辅助供电系统总体认识 教学目标了解CRH系列动车组辅助电气系统作用、组成、技术参数及其工作原理，熟悉检查动车组的辅助电气设备的流程及绝缘测试的方法。 工作任务能规范地对动车组的辅助电气设备进行日常检查，并进行绝缘测试。 相关配套知识动车组辅助供电系统是指除牵引动力系统之外的车辆所有电

6、力负载设备提供电能的系统。动车组辅助电气系统的电力主要来自牵引供电电网，经受电弓进入列车主变压器原边绕组，主变压器的次级绕组专设有为辅助系统供电的辅助绕组；当电力不来自牵引供电电网时，采用外接电源或者蓄电池供电。辅助供电系统的负载设备包括：牵引电机风机，冷却塔风机，主变流器冷却用水泵(或油泵)及风机，辅助变流器冷却风机，主变压器油泵，空气压缩机，充电机及其风机，空调机及各种电动阀门，车厢照明及各种服务性电气设备。辅助系统还须为列车控制系统提供不间断安全电源。所以说，辅助电气系统是与牵引动力系统同等重要的系统。动力分散型列车一般都按每个列车单元组成一个辅助系统，由安装在动车的辅助变流装置分别向各

7、车厢的负载提供交流电，蓄电池与充电机则安装在一辆车上，向各车厢的负载提供直流电。CRH系列动车组辅助供电系统具有三方面特点:并联供电，冗余性及故障时自动减载。1. CRH1型动车组辅助供电系统图1 CRH1型动车组电气系统框图备注：1.受电弓 2.接地开关 3.主电路断路器 4.电压测量变压器 5.电涌放电器 6.电流互感器 7.线路滤波器 8主变压器 9线路变流器 10电动机表流器 11辅助变流器 12滤波器/变压器 13切换触点 14外部三相电源 15牵引电机 16受电弓切断开关 20. 电池充电器 21.电池开关 22电池 23电池触点工作原理：第一种情况：T1或T2车上的受电弓将25k

8、V、50Hz的单相交流电从电网取下，T1或T2车上的受电弓将25kV、50Hz的单相交流电从电网取下主断路器3电流互感器6主变压器8线路牵引变流器9受电弓切断开关16T3车上的主变压器8牵引变流器9牵引电机15辅助变流器11滤波变压器12提供3*380V,50Hz三相交流电3*380V,50Hz三相交流电线路电池充电器20二极管电池触点23提供110V直流电电池开关21提供蓄电池浮充电第二种情况：当受电弓没有从接触网取电时，蓄电池22通过电池开关21提供DC110V直流电源；同时，外部三相电源插座14通过切换触点13提供3*380V,50Hz三相交流电。2. CRH2型动车组辅助供电系统动车组

9、在1号、8号车分别设了一个辅助电源装置，为空气压缩机、照明、控制、广播、列车无线等设备提供相应的电源；在2、4、6号车上分别设有一个蓄电池箱。 图2 CRH2型动车组辅助电气系统框图工作原理：CRH2动车组采用4节车为一个单元的型式，每个单元动车组设置一套辅助电源装置，辅助电源电路系统采用按各电源系统贯穿全列车的配电方式。动车组正常运行时，AC25kV的高压电输入牵引变压器，经过3次绕组降压变成AC400V，再输入辅助电源装置，经过处理后，从辅助电源装置输出5路电源，为列车的各设备供电：其中非稳定单相AC100V系统，由辅助变压器（ATr）仅将牵引变压器辅助绕组的AC400V电压直接降压至AC

10、100V，向热水器的加热器等容许电压变动的负荷供电；稳定单相AC100V系统，向空调控制器、空调显示设定器、给水装置、空气清新机。收音机、辅助制动控制供电；稳定单相AC220V系统，使用辅助电源装置与AC400V实现隔离，并且降压和稳压。提供饮水机、吧台设备、电茶炉、各车插座电源；稳定三相AC400V系统，稳压三相AC400V与牵引系统相关的辅助设备（牵引变压器、牵引变流器、牵引电机用各送风机等）连接；稳定DC100V系统，稳压DC100V系统向车辆的控制电源、车厢照明、蓄电池等供电。当受电弓没有从电网取电时，动车组设有容量充足的蓄电池组，供紧急时使用。应急用电量（含应急照明、列车无线装置、广

11、播装置、尾灯及应急通风）最少可持续两小时。车体侧面也装有连接外部电源的插座（AC400V、单相、50Hz），M2车（2号车及6号车）上各有一处。当动车组进行入库检修时，可连接车辆检修基地设置的外部电源，供辅助电气系统工作。当一台牵引变压器故障时，另一台正常运转的牵引变压器能够通过辅助绕组向8节车厢供电（设有切换电路）。此时，应使空调装置半功率运行。当一台辅助电源装置发生故障时，另一台正常运转的辅助电源装置能够向8节车厢供电（设置了用于切换的扩展供电回路）。辅助电源装置的输出容量的设计能够在故障时用一台正常运转的辅助电源装置向整列车供电。因此，当一台辅助电源装置故障时无需减少负荷。3.CRH2动

12、车组辅助电气系统绝缘测量维修周期：18万公里/90天车号：1、2、3、4、5、6、7、0作业人员：机械师2名作业时间：10分钟/辆供电条件：无电作业工具：基本工具、100V、500V兆欧表注意事项：检测完毕后，恢复配电柜各开关； 加热设备在使用前必须进行绝缘测量。参考资料:时速200公里动车组使用维护说明书第19章作业程序：1）将1、0驾驶台配电盘中的蓄电池接触器NFB (BatKCN)，显示器12 NFB (MONN 1 & 2)，列车无线蓄电池NFB (TWCN) 断开和各车厢服务配电盘中的室内灯NFB (RLpN 1, 2, 3)及应急灯NFB (RrLpN)断开。2）将2、4、

13、6号车的运行配电盘中的直流电源NFB (BatN 1, 2)和牵引变流器装置控制用NFB (CICN 1, 2)及蓄电池接触器NFB (BatKN) 断开。3）根据测量线路将相应接地开关GS断开,测量绝缘。4）主回路大地间.（使用兆欧表）。5）辅助回路大地间.（使用兆欧表）。6）辅助回路G大地间.（使用兆欧表）。7)加热器回路大地间.（使用兆欧表）。8）驾驶室绝缘测量（、号车）：测量驾驶室加热器回路：S间为.以上 (使用兆欧表) 。9）绝缘测定后1、0号车驾驶室和各车厢服务配电盘的开关及复位,并进行确认。 知识拓展1.CRH5型动车组辅助供电系统CRH5型动车组辅助供电系统由辅助变流器、蓄电池

14、、充电机 等部件组成，每列车设有五台辅助变流器，每辆动车一台，与每辆动车的牵引变流器安装在一起。图3 CRH5型动车组辅助电气系统框图工作原理：AC25kV高压电由设置在拖车上的牵引变压器降压为1770V后，作为每辆动车中牵引变流器的输入，辅助变流器将牵引变流器的中间直流电压DC3600V变换成DC600V，再逆变为三相AC380V/50Hz 作为输出辅助交流供电，称为中压供电。中压配电系统由三路四线制配电组成，每个辅助变流器给与其连接的三相AC380 V/50Hz线路的中压负载供电。中压线路（MV）配置有接触器，允许在正常和故障条件下切换中压线路，它们是带有辅助触头（1个常开和1个常闭）的四

15、极联动接触器。中压配电系统降级模式性能：(1)在一个变流器故障的情况下，其他四个变流器可以无任何限制地为列车的所有中压负载供电。(2)在两个变流器故障的情况下，其他三个变流器可以按照负载供电的优先性来进行重新选择配置，为整个列车中压负载供电。(3）在一个牵引变压器故障的情况下，两个变流器没有被供电，而其它三个变流器可以按照中压负载供电的重要优先性，来进行重新选择配置，为列车的所有中压负载供电（故障牵引变压器的辅助系统及其相关变流器除外）。动车组正常工作下，通过使用五个辅助变流器(AUX CONV)来保证给中压负载供电，每个辅助变流器位于对应牵引/辅助变流器(CONVTRAZAUX)中。当一个或

16、两个辅助变流器出现故障的情况下，仍然工作的那些变流器将通过位于第3、4、5和6车上中压接触器箱 (MT1,MT2和MT3)内的接触器KLx（x1、2、3、4、5）闭合后在中间车辆上的三相线路的自动切换来为整个列车的中压负载供电。辅助直流供电DC24V称为低压供电，它是由与蓄电池相关联的蓄电池充电机提供的，并且安装在每个车辆上，每列车设八组蓄电池和充电机。2.CRH3型动车组辅助供电系统辅助供电系统电源主要由辅助变流器、充电机、蓄电池等组成。辅助变流器分单辅助变流器（ACU）和双辅助变流器（DACU），单辅助变流器安装在变压器车（TC07/ TC02）双辅助变流器安装在一等车（FC05）和餐车（

17、BC04）。充电机、蓄电池箱也安装在一等车（FC05）和餐车（BC04）。图4 CRH3型动车组辅助电气系统框图工作原理：辅助供电系统采用列车干线供电方式，由分散布置在若干车辆上的各辅助电源设备向干线供电。交流供电采用3相440V60Hz制式，直流供电采用DC110V制式。3.CRH系列动车组辅助供电系统主要技术参数比较表2 动车组辅助供电系统主要技术参数CRH1CRH2CRH5CRH3辅助变流器数量每列车5个每列车2个每列车5个每列车2个单变流器2个双变流器容量144kVA123kVA300kVA160 kVA电路结构直-交型交-直-交型直-交型直-交型三相逆变器+三相LC滤波+降压隔离变压

18、器在辅助绕组和辅变之间用变压器隔离直交直降压电路+三相逆变器+三相LC滤波滤波电容器+PWM+变压器、EMC滤波器输入DC1650V（牵引变流器中间电压）AC400V50Hz（牵引变压器辅助绕组）DC3600V（牵引变流器中间电压）DC 3000V（牵引变流器中间电压）输出AC400V±5%。50±1%Hz。THD<10%AC400V±10%，50HzAC400V±5%50±2%HzTHD<10%AC440V±5%60±1%Hz蓄电池充电机数量每列车5个每列车2个每列车8个每列车2个容量22kW58kW15kW6

19、0 kW结构二阶整流一阶整流类似二阶整流，输入侧采用3相二极管整流输入辅助变流器输出的三相交流电辅助变流器输出的三相交流电辅助变流器输出的三相交流电辅助变流器输出的三相交流电输出DC122V±5%DC100V±10%DC24V，最大电压纹波3.5VppDC110V+25%，-30%典型工作任务2 动车组车载蓄电池的检修 教学目标了解动车组蓄电池的种类、作用及技术参数，熟悉动车组蓄电池维护保养的方法。 工作任务能规范地对动车组蓄电池进行检查与清洁。 相关配套知识1. 车载蓄电池蓄电池是一种化学电源，它可以把电能转化为化学能储存起来，使用时在把化学能转变为电能放出去，前者称作充

20、电，后者称作放电。蓄电池的充放电是可逆的，可以反复使用，这是蓄电池和其他化学电源的主要区别之一。蓄电池根据极板所用材料和电解液性质的不同，一般可分为酸性（铅）蓄电池和碱性（铁镍或镉镍）蓄电池两种。1）CRH1动车组蓄电池组（1）蓄电池箱 蓄电池箱中包含两个串联的55 V 镍镉蓄电池和蓄电池保险丝，如下图5所示。图5 CRH1型动车组蓄电池箱注：保险丝1在蓄电池箱中的位置 （2）配电箱中的蓄电池系统零部件 辅助电源配电箱中包含了一系列蓄电池系统零部件、蓄电池开关、蓄电池接触器、110V总线二极管和蓄电池总线电气负载的小型断路器，如下图6所示。对蓄电池系统的如下部分进行监控：蓄电池电压 ，接触器功

21、能 ，被触发的小型断路器。图6 CRH1型动车组辅助电源配电箱（DMB车）2）CRH2动车组蓄电池组CRH2动车组使用ESLB3型阴极吸收式密封型铅蓄电池100Ah（20小时率），阴极吸收式密封型铅蓄电池通过密封化提高了容积效率，内部电阻变小；和碱形蓄电池相比具有优秀的高效放电特性。其构造是通过过充电产生水的电气分解，把发生的气体被阴极板吸收，还原成为电解液。因此,正常使用条件下，气体不向外排出，也不需要补充水分。万一气体过量发生，排气安全阀起动。外观如下图7所示。图7 CRH2动车组蓄电池组外观另外，T2c车的列车无线用蓄电池也和T1c车一样使用镍铬式碱性蓄电池60Ah（5小时率）。（1）规

22、格表3 CRH2型动车组组阴极吸收式密封型铅蓄电池技术参数项目参数厂家形式LC-P12100JELC-P06100JE电压（V）12620小时率容量（Ah）100100最大外形尺寸（mm）总高度240以下箱高度210±2宽度173±2长度407±220小时率容量试验（25）放电电流（A）5放电时间（分）放电终止电压（V个）1140以上10.5（1.75V个）5.25（1.75V个）瞬时放电性能（5）放电电流（A）120放电时间（秒）5端子电压（V个）10.68以上（1.78V个）5.34以上（1.78V个）容量保存率（%）80以上密闭反应效率（%）90以上质量（k

23、g）约37约21备考数量（台数辆）7145个辆表4 CRH2型动车组圆筒密闭型镍铬蓄电池（列车无线用）项 目 参 数形 式P6000VE72电压（V）84V（1.2V个）5小时率容量（Ah）60Ah一组高度265±1.0宽度722±2.0长度417±0.15小时率容量（25）放电电流（A）12放电时间（分）300以上放电终止电压（V）70（V个）（1.0V个）质量（kg）约150数量（个车辆）70(2)构造阴极吸收式密封形铅蓄电池，由正极板、负极板、分离器、电槽、盖、电解液构成。极板：正极板、负极板均为海绵状式。分离器：微细的优质玻璃纤维等制成的织布状底板。电槽盖

24、：电槽、盖为难燃性合成树脂制（ABS树脂），强度足够作为车辆使用。并且难燃性合成树脂适用铁道车辆用材料燃烧试验中难燃性规格。另外，电槽和盖均采用完全密闭结构，盖上设置有当电池内压异常上升时能够向外排气的止回阀(安全阀)。电解液：电解液使用JISK1321（硫酸）中规定的稀硫酸等。(3)特性充电采用浮动充电方式，浮动充电电压以2.25V个为标准。即使出现输入电压及负载变动，也不会超过2.232.30V个。另外蓄电池单体的使用温度范围是15+45之间无异常。 3）CRH5型动车组蓄电池组24V直流蓄电池组安装在所有车的底架上，整列车共配8个24V直流蓄电池组向相应车的低压负载馈电。车组上共装有8个

25、蓄电池充电机，每个蓄电池组配一个。有接触网电压时，蓄电池可在列车运行工况下进行充电。蓄电池技术规范如下：表5 CRH5型动车组蓄电池组主要技术参数蓄电池额定电压24VDC蓄电池充电结束时的电压(保持)29VDC电容量230安培小时总重326kgMRX格的数量10Nos 4）CRH3型动车组蓄电池组 一块蓄电池 (BAT) 与一个电池充电机 (BC) 连接。所有 110 V DC 负载还可由联接的 110 V DC 母线通过一个蓄电池供电。该系统确保在电池充电器故障或电池故障时向 110V DC 负载提供冗余电源。表6 CRH3动车组蓄电池技术数据电池类型NiCd标称电压100,±8V

26、容量2 x 160 Ah最大电流545A 2.CRH2动车组蓄电池装置的检查与清洁维修周期：3万公里/30天车号：2、4、6、0作业人员：机械师2名作业时间：30分/辆供电条件：无电作业工具：基本工具、棘轮扳手、扭矩扳手、毛刷（干湿布）、万用表注意事项：作业时戴绝缘手套; 禁止触摸发热部件。参考资料:时速200公里动车组使用维护说明书第7章作业程序：1）打开蓄电池箱安装部位的裙板和底板，并对其进行灰尘清理；2）断开2、4、6车运行配电盘蓄电池接触器；3）检查蓄电池箱外观及安装状态良好，悬挂部件状态良好，固定螺栓放松标记清晰、无松动；4）用挤干水的布来清理蓄电池箱及蓄电池；5）检查蓄电

27、池固定良好，确认蓄电池箱及蓄电池无破裂、变形、漏液；6）检查接线端子和连接线端子无腐蚀、发锈、碰磨，连接线无挤压，连接牢固；7）测定蓄电池电压,不带负载时总电压不低于87V；8）列车无线蓄电池检查电解液液面，低于最底液面时进行补液；9）将2、4、6车蓄电池轻轻推入蓄电池箱内，固定牢固，连接线无挤压；10）用扭矩扳手安装对应位置处的裙板和底板，螺栓扭力符合要求，确认安装紧固；11）在运行配电盘合上蓄电池接触器，电压表电压显示不低于87V；12）将0车的列车无线NFB (TWCN)和列车无线蓄电池用断路器(TWBatN) 断开；13）按下电压表切换开关（VCgS），显示电压表V3电压。应为90V以

28、上。（118D大地间）14）作业完毕后，恢复各开关。 知识拓展1.铅酸蓄电池铅酸蓄电池应用较为广泛，铅酸蓄电池用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个2铅蓄电池串联成12V的电

29、池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有2228的稀硫酸。 放电时,电极反应为:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O 负极反应: Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O (向右反应是放电,向左反应是充电) 下图8为铅酸蓄电池结构图。正极板正极柱外壳电极衬套连条加液孔负极柱护板负极板隔板肋条正极板图8 铅酸蓄电池结构蓄电池的主要技术参数如下表2-8：表7 蓄电池的主要技术参数项目电压充电电压、放电电压与额定电压容量蓄电池的容量是指在规定的放电条件

30、下，完全充足电的蓄电池所能放出的电量，用“C”表示。蓄电池的容量是标志蓄电池对外放电能力、衡量蓄电池质量的优劣以及选用蓄电池的最重要指标。蓄电池的容量采用Ah(安时)来计量。即容量等于放电电流与持续放电时间的乘积。2.镍碱蓄电池镍碱蓄电池结构，与铅蓄电池基本相似， 但所使用的材料有很大的不同。镍碱蓄电池极板主要采用袋式和烧结式两种极板。袋式极板是把活性物质(正极板活性物质是在氢氧化镍粉末上添加石墨，负极板活性物质是以镉为主体的粉末)包在开有很多小孔的薄钢板(钢带)内，在外面不致有脱落，这样形成后，保持在钢制的外框中。烧结式极板是在金属丝网中使镍粉烧结而制成多孔活性物质基板，然后浸透镍盐溶液(正极板用)或者镉盐溶液(负极用)，使其沉淀附着而制成正负极极板。 电解液使用高纯度氢氧化钾(KOH)溶液，其比重为1.20。隔板采用多孔合成树脂板，非编织布或者绝缘棒等。电池槽(即外壳)采用合成树脂或镀镍的钢板制成。但是，氢氧比钾溶液容易吸收空气中二氧化碳，为避免这一现象，通气孔常采用活门式。镍碱蓄电池的工作原理。镍镉碱性蓄电池，正极板含有氢氧化高镍Ni(OH)3，负极板含有镉Cd，电解液为氢氧化钾(KOH)溶液，电动势约为1.35v，在这个电化学反应中，同铅酸蓄电池有很大不同，电解液不直接参与反应而只起导电作用，所以在充放电过程中电解液比重