华东交通大学 动车组传动 第7章 动车组牵引及控制原理(CRH2牵引传动控制系统)

第7章动车组牵引与控制原理第二节CRH2型动车组牵引传动与控制系统2、设备代号：（1）代号命名方法按照下述方法命名设备的代号。（以“CMCORR1”为例）空气压缩机切断辅助继电器1。如30R功能：表示动作的功能。不必要时可以省略。也可以重复。（CO=CutOff、R=Reserve）功能例如下表所示。变流器电路（单台电机）“交－直－交”CRH2主电路简图第二节CRH2A主电路一、概述8节标准编组中为4动4拖的结构，以2动2拖为一个动力单元，一个动力单元的牵引传动系统主要由网侧高压电气设备、1个牵引变压器、2个牵引变流器、8台牵引电动机组成。（相关的电路图为1DY、2DY、6DY、7DY。）主电路设备构成1号车T12号车M13号车M24号车T25号车T36号车M37号车M48号车T4受电弓PAN11真空断路器VCB及避雷器Arr11变压器MTr11变流器CI1111牵引电机M4444二、主电路1、25KV特高压电路车辆编组如图所示。参见图6DY特高压连接设备构成特高压连接设备2号车M13号车M24号车T25号车T36号车M37号车M4受电弓11接地开关11电缆组件21212跳线11111变流器1111主断路器11牵引变压器11电源是25kV、50Hz单相交流电，使用安装在4号车、6号车的受电弓的其中一个（2个受电弓中的1个通常处在降弓折叠状态）从接触网上受电，2号车与6号车之间用25kV特高压电缆贯通连接。（受电弓为DSA250型，额定电流为1000A，接触压力为70±5N。具有自动降弓功能，列车运行速度为200km/h。M1/M3车上装有牵引变压器，通过特高压电缆而贯通连接在各车的25kV特高压电源，经由各车的特高压接头、主断路器VCB，连接到牵引变压器原边绕组上。2、保护接地开关(EGS)受电弓和保护接地开关安装在同一车辆上。保护接地开关通过把特高压电源接地，来防止对车体施加特高电压。由于主断路器（VCB）的原因引起不能阻断主电路的事故电流时，或在接触网电压异常时，强制性地操作保护接地开（EGS），把接触网接地，把接地电流流向接触网，让变电所的隔离开关跳闸，能使接触网处于无电压的状态。此外，在对高压设备箱内部进行检查时，为确保维修人员的安全，通过接地保护开关和高压设备箱间的联动的锁定装置，预先把受电弓接地，即使万一受电弓上升，也能防止触电事故的发生。（一般检修时先将接地开关转至接地位才能拔出对应钥匙去开启高压设备箱即安全连锁，以确保安全。）保护接地开关通过车辆的车内按钮开关进行操作。3、主断路器(VCB)CRH2A动车主断路器是真空断路器，额定开断容量是100MVA，额定电流为200A，额定断路电流为3400A。额定开断时间小于0.06S。安装主断路器（VCB）的目的是:在牵引变压器二次侧以后的电路发生故障时，能够迅速、安全、可靠地阻断过电流。在正常时，也是对主电路的开闭进行操作的开关，它兼有断路器和开关的2种作用，是动车上的电源开关和总的保护电器。4、避雷器Arr一个动力单元配一个避雷器，全列共计2个。额定电压为42kv，动作电压为57kv以下，限制电压为107kv，由氧化锌主体的金属氧化物构成，是非线性高电阻的无间隙避雷器。作用原理:避雷器与牵引变压器并联，网压正常时，避雷器电阻很大，时主电路影响较小，当雷击过电压或浪涌电压过来时，呈低阻态，将雷击电压导入大地，同时避雷器的电压限制特性也可限制其高电压的数值，防止将雷击过电压加到设备上。5、牵引变压器2次电路一个动力单元1个，采用壳式结构、车体下吊装、油循环风冷。有1个原边绕组（25KV,3060KVA),2个牵引绕组(1500V,2*1285KVA)。其中2个绕组S1、S2（1501，1502）；S3、S4（1503、1504）为牵引绕组，是向列车驱动电路(牵引变流器)提供电力。剩下的a、b（701、751）是向动车组的照明、空调等辅助电路、控制电路、通信电路等提供电力，也称为3次绕组(400v,490KVA)。6、牵引变流器CI一个基本动力单元2个，采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式，主电路结构为电压型3电平式，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成。作用：接受来自主变压器的交流电，经过交直交变换成三相电压、频率可调的交流电，向牵引电动机提供电力。制动时，吸收电动机产生的再生电能反馈给电网或中间直流环节，目前一般都是送回中间直流回路（电容）来进行再生制动。牵引变流器采用三电平四象限脉冲整流器，将单相交流电变换成直流电储存到支撑电容FC中，再由逆变器将直流电转换成电压频率皆可调的三相交流电，给四台牵引电动机1M11，1M12，1M13，1M14。牵引电动机采用速度、转矩控制方式，牵引变流器中的逆变器采用矢量控制方式，整流器采用的是PWM(脉冲宽度调制)控制。中间直流回路的电压为2600~3000V。随牵引电机输出功率进行调整。牵引变流器输入为1285KVA（AC1500V,857A,50HZ）,中间直流环节容量为1296KW（DC3000V,432A）,牵引变流器输出为1475KVA（3xAC2300,424A，0~220HZ）。牵引变流器的电力电子器件采用3300 V/1200A等级的IGBT器件，冷却介质为氟化碳。模块具有互换性。CRH2A每节动车上有四台牵引电动机三（相鼠笼式感应电机），分别安装在两个转向架上。牵引电动机的技术参数：牵引电动机的功率为300KW，额定电压为2000V，额定电流为106A，转差率0.014，型号为MT205型。同一个转向架的两台牵引电动机背向装置，因此转向相反，如图中1M11，1M12转向相反（因为图中1M11换了相序）每根轴的反驱动侧（传动齿轮的另一侧）装有速度传感器，检测速度并用于控制逆变器的输出，为电动机的速度控制、扭矩控制或制动控制时起作用。7、牵引电动机8、接地电路设备连接（图7DY）动车组头车车体中部设接地电阻Re和浪涌保护装置SPS(T1、T4车Re通过GB接到SPS），1、4轴设抱轴式接地装置GB。车底接地电缆将接地电阻和接地装置连接。浪涌装置和接地装置也通过车底接地电缆连接。动车主回路的接地装置安装在动车轴传动齿轮非车轮侧，主变压器的接地线被连接到各驱动轴相对应的中转端子柜上，再连接到接地电刷经车轴、车轮、地线流回牵引变电所。动车之间为减少动车线发出的噪音对控制线的影响以及考虑不同车体间的等电位变化问题，用接地线来把各车体间连接起来。主电路电流路径：（参考图2DY）受电弓PAN受电弓转换开关PanDCCS接地开关EGS地25012501x2500高压电缆去每一节车电流互感器CT1主断VCB主变MTr接地电刷GBRe车体9、预充电电路为防止牵引变流器1次侧电源投入用接触器(K)投入时的过大冲击电流，在K投入前对滤波电容器进行充电。（启动时通过内置充电电阻的充电变压器从辅助电路进行初期充电，充电时间约1秒，充电电压约为1414~1770），具体过程如下(3DY)终端给出CHKR投入信号使CHKR线圈得电，输出充电用接触器(CHK线圈得电)，CHK主触头闭合滤波电容器充电充电用接触器(CHK)断开K投入9、主电路的保护1）原边过流保护由高压电流互感器CT1和一次侧过流继电器ACOCR1、ACOCR2组成.CT1的变流比为200/5。CT1插入在25kV(特高压)的输入侧。主变之前，可检测出主变一次侧的电流并将电流传给一次侧过流继电器ACOCR1、ACOCR2,若原边电流过流，即超过了设定值，则这两种过流继电器会动作，并发出信号让主断路器断闸，主接触器K断开。动作值为280A±10%（CT1二次侧的动作电流为7A）处理：接通复位开关和OCTN（原边过流断路器），重新合主断。ACOCR1、ACOCR1分别可以在正半周或负半周导通。2）牵引变压器二次侧过电流保护由ACCT(交流电流互感器，或称电流变压器）来检测牵引牵引绕组电流，当电流值达到2300±3%时，将变流器切除，经检测过流故障消失恢复正常值1S后，变流器可恢复工作。当电流值达到2700±5%，封锁变流器，断开主接触器K，并跳开主断路器。故障现象消失后不能自动复位。3）中间直流回路电压保护过电压保护：由DCPT1、DCPT2来检测保护。当DCPT1或DCPT2检测电压达到1700±3%时（注意：此时DCPT1或DCPT2检测的是1/2倍的中间回路电压值），变流器被封锁，故障消失后1S钟可恢复。当DCPT1或DCPT2检测电压达到1900±5%时，会封锁变流器并断开主接触器K,过电压抑制可控硅单元(OVTh)工作。（OVTh单元由可控硅、缓冲器(snubber)阻抗器、缓冲器(snubber)电容、栅级驱动基板、直流电压检测器等构成。当检测到支撑电容器的过电压，且控制电源为Off时,可控硅（图中DVTh1、DVTh2开通）为ON，让支撑电容器放电。欠电压保护：当DCPT1或DCPT2检测到中间电压小于2000±3%时（注意：此值是整个中间回路电压值），逆变器被封锁（注意并没有封锁整流器），故障消失后1S钟可恢复。（注意：空档时、变流器闸控断开时、闸控启动3秒内都不检测）。当DCPT1或DCPT2检测到中间电压小于1300±5%时，会封锁变流器并断开主接触器K。故障消失后1S钟可恢复。（注意：空档时、K断开时都不检测）。电压波动异常保护：当检测到直流电压波动达到±250V±5%，逆变器的闸控开关会断开，逆变器停止工作。故障消失后1S钟可恢复。（注意：空档时不检测，闸控启动时允许为±100V）。4）牵引电机电流检测由CTU、CTV、CTW分别检测U、V、W、三相电流，当电流过大或电流不平衡时，就会把脉冲整流器･逆变器闸控开关断开，并断开主接触器K。5）、接地保护：接地定义：电气设备或电路因绝缘损坏、飞弧或其他意外情况使带电部分与金属部分接触种类：死接地：带电部分与车体钢结构直接接触。活接地：裸露导电部分通过空气对钢结构放电或通过绝缘物表面对钢结构爬电。危害：短路或设备烧损。处理：确认只有一点接地的情况下，将接地开关打到故障位，主电路经由一大电阻接地，维持机车的故障运行。CRH2主电路的接地保护由接地电阻GRR，接地电流变压器GCT及接地开关GS1组成。当主电路中有接地发生时，接地电路构成回路使流过GCT的电流达到动作值，跳主断及接触器K。接地故障处理完成后，要按复位开关并重新合主断路器。接地故障应急处理方式：在确认只有一点接地的情况下，将接地开关GS1转到故障位。三、辅助电源电路参见图1DY、12DY、20DY。辅助电路电源从图1DY中的牵引变压器MTr的3次绕组得到。M1-2、M3-6车的牵引变压器的3次绕组电源AC400V、50Hz分别通过交流接触器ACK1被连接到贯穿线704、754线系统。设置在T2-4-5车的延长供电用的电磁接触器ACK2平时断开（见图12DY的6/B），以防止来自M1-2号车和M3-6号车两个系统的电源的混接触。在两辆先头车辆T1-1、T2-8上各设置辅助电源装置(APU)1台，在8辆编组上共设置2台，从上述贯穿线704、754线系统获得电源。辅助电源装置(APU)，有供给3相400V±10%、50Hz的稳定化电源的逆变器(SIV)及仅仅把牵引变压器3次绕组电压进行降压的辅助变压器(ATr)的2种电源。此外，整流器箱(ARfBox)的内部设置有接受SIV的输出电力，向302线及202线提供单相220V及100V±10％、50Hz的稳定化电源的恒压变压器(CVT)。从图中可以看出各车单相380的负载主要有：空调装置，换气装置，司机室空调，电开水炉。两头车T1-1、T4-8上设有辅助电源装置APU，APU接受3次绕组的单相400V的电源后

经过辅助变压器ATR得到单相100V,50HZ,电源给251号线经过辅助变流器SIV产生经过辅助变压器SIV3相400V交流电给771，781，791线

辅助整流箱ARf

302线（单相AC220V）202线（单相AC100V）103线（DC100V）704·754线系统及771·781·791线3相电源系统，在一侧电源发生故障时，为了能够实现扩展供电，在T2-4车设置电磁接触器ACK2和BKK。为了避免这两路电源发生混接，正常时这些电磁接触器处于断开位。总结，辅助电源电路输入单相400V、50HZ，704，754.

输出

三相AC400V，771、781、791单相AC220V，302单相AC100V，202单相AC100V，251DC100V，103102103B115（Batk2闭合时）各种不同的电源所带的负载有：看图12DY704、705：771、781、791：302：202:251：102:103：103B：115：102线系统从蓄电池直接供电，平时被加压，在BatK1ON与103线连接，蓄电池从辅助整流器ARf得到浮动充电