dc600v列车供电系统的研究.docx

dc600v列车供电系统的研究 随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，游客对列车的速度和舒适度的要求越来越高。旅客列车加装空调、电开水炉等用电设备后,列车用电量增大,随之而来的是供电设备容量、质量的加大。近年来,虽然采用了国外引进的轻型发电机组,但发电车的轴重仍然不能完全满足提速列车轴重的要求。因此,解决问题的惟一办法是取消发电车,加速发展电网供电列车。 1997年10月,铁道部下达了1998年将在SS8型电力机车、25K型空调客车的基础上,进行由电力机车供电的一列列车样车设计、试制、试验及运用考核的任务。为此,四方车辆研究所于1997年11月开始对国内外列车供电技术状况进行分析、研究,最终确认DC600 V集中供电、分散变流列车供电系统不仅适合我国当前的电子、电力技术水平,而且便于与国外列车供电技术接轨。鉴于电力机车供电与发电车供电兼容的原则,首列DC600 V集中供电、分散变流列车设计为DC600 V /AC380 V供电兼容列车。该列车于1998年10月1日正式投入运用,担当武昌至北京间K79/80次旅客运输任务,列车投入运用后供电系统性能良好。 首列DC600 V机车供电系统具有以下优点:(1)机车采用整流方式提供DC600 V电源,技术成熟,可靠性高。(2)采用2路DC600 V供电方式,具有一定的冗余。一路电源故障时,另一路仍可向客车供电。(3)各车厢变流器放在车下(指单层客车),不占用车上空间,不会减少定员。不挂发电车,可以多挂一辆客车,增加客运收入。(4)各车厢独立性强,列车编组灵活。(5)DC110 V全列贯通,各车厢DC110 V供电系统互补性强,可靠性高。(6)供电系统具有集中控制功能,操作简单。可以实现DC600 V/AC380 V兼容供电。(7)供电装置部件立足国内技术,有利于民族工业的发展和降低成本,有利于推广运用。 为探讨、积累内燃机车列车供电技术的经验,1998年开始研制二动九拖内燃动车组时决定采用DC600 V列车供电系统。该内燃动车组于1999年10月正式投入运用,担当上海至南京等地间的旅客运输任务。 目前,DC600 V供电系统已在电力、内燃动车组及武昌至北京间第2列K79/80次列车上推广运用。 1 车内和列车供电电路 我国机车供电空调列车采用DC600 V集中供电、分散变流供电方式。 集中供电,即机车提供DC600 V等级的列车供电母线电压,列车设2路互相独立的DC600 V供电干线。对于SS8机车供电列车,客车2路DC600 V电源由SS8机车提供;对于动车组,拖车的2路DC600 V电源分别由2个动车提供。 分散变流供电,即各车厢上的变流器将DC600 V电压逆变成三相380 V、单相220 V交流电源后向车厢用电设备供电。 为保证控制及照明不间断,各车厢设DC110 V电源,列车设DC110 V供电干线。 由机(动)车司机台上带电触点的供电钥匙、列车集控线与供电设备间构成供电集控电路,只需司机操作供电钥匙就可自动启动或停止各车厢的供电设备。 机(动)车设主电路接地保护电路,各车厢设漏电检测,某一车厢发生接地故障,引起机车供电中断后,只需司机将供电钥匙复位后重新转入供电位,接地故障车可立即切除,列车恢复供电。 2 车辆电源动态 2.1 sd8电源 2.1.1 电源参数 供电电压:DC600(1±0.05) V;供电功率:2×400 kW;供电电压纹波系数:小于5%。 2.1.2 整流器及供电电路 电网通过电力机车向空调旅客列车供电。SS8机车主变压器增加2个列车供电绕组,将受电弓接收的25 kV单相交流高压电降压;采用2套独立工作的单相半控整流装置将单相交流电整流成2路直流电,分别向列车供电。主电路原理图见图1。 供电绕组a7-X7、a8-X8从主变压器抽头输出,每绕组输出额定电压870 V、电流600 A,功率522 kW。 交流真空接触器KM30、KM31是供电装置工作总开关;同步变压器T5、T6提供整流用同步移相电压信号及整流器投入或停止的电压提示信号。 整流器V3、V4为单相半控桥式整流,额定输出电压600 V、电流670 A,容量400 kW。 滤波电抗L5、L6分别与电容C29、C30构成滤波电路,电抗值为9 mH,电容值为10 400 μF,滤波后输出电流脉动率小于30%;R71、R72分别为电容C29、C30的放电电阻,接触器KM30、KM31断开后,电容端电压由600 V降至50 V需要30 s。 电阻R67、R68分别与电容C31、C32组成过压保护电路;TA7、TA8分别与KC11、KC12构成交流侧过流保护装置,过流整定值为1 000(1±0.1) A;电流互感器SC9、SC10及电压互感器SV5、SV6构成直流侧恒压限流控制及过流保护控制。 主电路的接