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1、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=Cut Off、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
2、电路图为1DY、 2DY、6DY、7DY。） 主电路设备构成 1号 车 T1 2号车 M1 3号车 M2 4号车 T2 5号车 T3 6号车 M3 7号车 M4 8号车 T4 受电弓PAN 11 真空断路器 VCB及避雷 器Arr 11 变压器MTr 11 变流器CI 1111 牵引电机M 4444 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 特高压连压连 接设备设备 2号车车M13号车车M24号车车T25号车车T36号车车M37号车车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
3、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25 kV 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705N。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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、。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26003000V。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，0220HZ）。 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
9、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
10、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 GB Re车体 9、预充电电路 为防止牵引变流器1
11、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 14141770），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
12、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280A10%（ 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 23003%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27005%，封锁变流器， 断开主接触器K，并跳开
13、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（
14、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：
15、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
16、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
