CRH2型时速300公里动车组培训资料 第3部分 电气系统电气系统1 特高压电气系统1.1 系统原理动车组特高压电气系统，包含的大部件有：受电弓、保护接地开关EGS、故障隔离开关、真空断路器VCB、避雷器、高压电缆及高压连接器系统原理参见附图01--主电路接线图25KV电网高压首先由受电弓引入动车组，然后经过故障隔离开关接入到高压机器箱，并旁路连接了保护接地开关EGS高压机器箱内有避雷器、真空断路器VCB、接地端子从高压机器箱出来的高压电直接连接到牵引变压器的原边绕组设置了高压联锁回路，在受电弓没有降下或保护接地开关EGS没有闭合的情况下，高压机器箱不能打开 故障隔离开关的作用是在出现故障时强迫断开受电弓EGS的作用是将高压系统强制性接地，以便车辆维护时人员的安全VCB的作用是在需要的情况下自动断开主变压器的供电整列动车组设两台受电弓，正常运行时，采用单弓受流，另一台备用，处于折叠状态1.2 系统布置特高压电气系统布置参见附图02—车顶电气系统布置及附图03--车底电气设备布置其中4号车和6号车车顶均设受电弓、保护接地开关EGS、故障隔离开关一套，2、4、6号车的车下均设高压机器箱；2、3、4、5号车之间的车顶上设置高压电缆连接器，为了方便摘挂方便及调试的需要，5、6号车之间的车顶上，设置了高压电缆用倾斜型电缆连接器。
1.3 系统大部件主要技术参数1.3.1 受电弓型号：SSS400运用速度：300km/h最大速度：400km/h额定电压：25kV额定电流：700A最大电流：1000A质量：约128kg落弓位弓长度（mm）：2610弓头长度（mm）：1950滑板长度（mm）：1250滑板间距（mm）：597静态接触压力(N)：80±10N驱动气压(bar)：3～4绝缘距离（mm）：>310落弓高度（mm）：650最大工作高度（mm）：6500最低工作高度（mm）：4816工作高度范围（mm）：4810-6500工作高度范围（mm）：5150-5450最大上升时间（s）：<10最大下降时间（s）：<10ADD系统：有滑板材料：渗金属碳弓角材料：部分绝缘1.3.2 真空断路器型式：CB201型额定电压：AC30kV（瞬间最大电压AC31kV）额定电流：AC200A额定频率：50Hz额定开断容量：100MVA断路时间：3周以下（50Hz）额定闭合电流：10000A额定瞬间电流：4000A（2s）额定断路电流：3400A无负荷闭合时间：0.15s以下额定开断时间：0.06s以下额定断路时间：0.08s以下操作方法：电磁控制空气操作额定操作电压：DC100 V额定操作压力：7.84×105Pa（8kgf/cm2）1.3.3 交流避雷器额定电压：AC42kV（RMS）动作电压：AC57kV以下（V1mA，DC）限制电压：AC107kV以下1.3.4 保护接地开关型号：SH2052C方式：电磁空气式额定电压：30kV 单相 额定频率：50Hz 额定瞬时电流：6000A（15周） 额定操作空气压力：785kPa（8kgf/cm2） 额定操作电压：DC100 V 额定联锁接点：3a-3b 结构：为耐寒耐雪结构，设防冻电热器（AC100V 100W）1.3.5 故障隔离开关标称电压：25kV额定电压：30kV额定电流：400A短时耐受电流：8kA/1s额定频率：50Hz控制电压：DC 110V 最小动作电压：DC 77V额定工作气压：400kpa～1000kPa最小动作气压：350kPa机械寿命：20000次质量：50kg2 主牵引电气系统2.1 系统原理主电路系统原理参见附图01--主电路接线图。
主电路基本动力单元由1台牵引变压器－2台牵引变流器－8台牵引电机构成，1台牵引变流器驱动4台牵引电机四台牵引电机并联使用四台牵引电机特性差异控制在±5％以内，以便电流负荷分配均匀主电路系统以M1车、M2车的两辆车为1个单元主电路简图如图1所示，受电弓从接触网25kV、50Hz单相交流电源受电，通过主断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组上主电路开闭由VCB控制牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压25kV时，牵引绕组电压1500V牵引变流器在M1车、M2车上分别装载脉冲整流器、逆变器各1台，运行时除实施牵引电机电力供应和制动时的再生制动外，还具备保护功能牵引电机采用三相鼠笼式异步电机，其轴端设置速度传感器，向牵引变流器、制动控制装置提供转速信号（转子频率）当设备故障时，M1车和M2车可分别使用另外，整个基本单元可使用VCB切除，不会影响其它单元工作牵引变流器牵引变流器牵引电机牵引变压器牵引电机逆变器 滤波电容器 脉冲整流器逆变器 滤波电容器 脉冲整流器图1 主电路简图2.2 系统布置 主牵引系统布置参见附图2-3～8--车底电气设备布置2、4、6号车车下各设一台牵引变压器，而2号车（M1）、3号车（M2）、4号车（M3）、5号车（M4）、6号车（M5）、7号车（M6）的车底下均悬挂一台牵引变流器，及车下转向架分别安装4台牵引电机。
2.3 系统各大部件技术参数2.3.1 牵引变压器2.3.1.1 输出在网压变化范围内，牵引变压器输出电压、电流及功率满足列车牵引和再生制动的要求2.3.1.2 安装结构牵引变压器的安装采用在车体横梁下用螺栓固定的吊挂方式2.3.1.3 强度牵引变压器有足够的强度，保证在高速运行时碎石碰撞不至于破损2.3.1.4 冷却及其冷却油冷却采用强迫油循环风冷方式，除用温度继电器、油流指示器实施状态监控外，还采用金属波纹管存油器，避免外气与油的直接接触，防止油质老化冷却油采用难燃性硅油2.3.1.5 规格牵引绕组为两个独立线圈，每1线圈均连接到1台牵引变流器上，确保牵引绕组的高电抗、疏偶合性，具有可使牵引变流器稳定运行的特性另外，为了增加每组牵引绕组的容量，原边绕组采用两组并联结构的绕组配置2.3.1.6 额定性能:2.3.1.7 线圈结构: 牵引绕组2组、辅助绕组1组2.3.1.8 方式: 壳式无压密封方式2.3.1.9 冷却方式:油循环风冷方式、硅油2.3.1.10 效率：95％以上（额定载荷条件）2.3.1.11 绝缘等级：原边绕组高压侧：感应耐电压：42kV×10分钟（120Hz时）（另外，240Hz时5分、166.7Hz时7.2分等条件也可）脉冲耐电压：全波150kV(波形：波前长1.2μs/波尾长 50μs)；截断波170kV（波形：在波前长1.2μs处截断）原边绕组接地侧：工频耐压 2.5kV牵引绕组侧：车辆用工频耐压 5.4kV辅助绕组侧：车辆用工频耐压 2.9kV绝缘种类：特A级2.3.1.12 牵引变压器额定性能参数见下表牵引变压器额定性能参数值原边绕组牵引绕组辅助绕组容量3060kVA2570kVA490kVA电压25000V1500V400V电流122A857A×21225A频率50Hz额定种类连续2.3.2 牵引变流器2.3.2.1 结构：动车组牵引变流器采用免维修模块结构。
功率半导体模块的换件时间为两小时以内2.3.2.2 电路方式：牵引变流器采用电压型3点式电路，由脉冲整流器、中间直流电路、逆变器构成模块具有互换性2.3.2.3 功率半导体功率半导体采用：l IGBT或IPM：3300V、1200Al 钳位半导体：3300V、1200A2.3.2.4 控制方法脉冲整流器部分：牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz输入脉冲整流器脉冲整流器由单相3点式PWM变频器、交流接触器K组成采用无接点控制装置（IGBT元件），从而实现了输出直流电压2600V～3000V定压控制、牵引变压器原边电压电流功率因数的控制以及无接点控制装置保护再生制动时接收滤波电容器输出的直流3000V电压，向牵引变压器供应AC1500V、50Hz另外，主电路的输入通过交流接触器K实施逆变器部分：输入滤波电容器电压，依据无接点控制装置（IGBT元件）控制信号，输出变频变压的三相交流电对4台并联的电机进行速度、扭矩控制再生制动时牵引电机发出三相交流电，向滤波电容器输出直流电压牵引电机控制采用矢量控制方式，独立控制扭矩电流和励磁电流，以使扭矩控制高精度化、反应高速化，提高电流控制性能。
2.3.2.5 保护功能系统具有完善的保护功能2.3.2.6 冷却方式冷却方式采用液体沸腾冷却机械通风方式，冷却介质采用环保的氟化碳 (FX3250)2.3.2.7 控制装置 牵引变流器控制为软件控制，调节装置免维护2.3.2.8 效率 在额定载荷条件下（除辅助电路和控制电路外），牵引变流器的效率为:0.96以上2.3.2.9 性能参数： ⑴ 形式：CI11 ⑵ 脉冲整流器：单相电压3点式PWM脉冲整流器⑶ 逆变器：3相电压3点式PWM逆变器⑷ 额定参数:l 输入：1285kVA (单相交流1500V，857A，50Hz)l 中间直流电路：1296kW (直流3000V，432A)l 输出：1475kVA (三相交流2300V，424A，0～240Hz)l 效率：96％以上（在额定载荷条件下，除辅助电路外）l 功率因数：97%以上（在额定载荷条件下，除辅助电路和控制电路外）⑸ 开关频率:l 脉冲整流器：1250Hzl 逆变器：500～1000Hz⑹ 冷却方式: 液体沸腾冷却机械通风方式，冷媒为氟化碳(FX3250)⑺ 主要构成:l 功能单元：主开关元件：IGBT或IPM滤波电容器：合计8000μF/装置 脉冲整流器功率单元：2125μF/台 × 2台 ＝ 4250μF逆变器功率单元：1250μF/台 × 3台 ＝ 3750μF l 过压抑制可控硅单元：过压抑制可控硅栅级驱动电路、直流电压互感器(DCPT)l 充电单元：滤波电容器备用充电用接触器、变压器及整流器l 真空交流接触器l 电阻器单元：过电压抑制电抗器、放电电阻器l 交流变流器单元：霍尔型电流传感器l 交流变压器单元：电压传感器l 无接点控制装置 l 控制电源单元l 电动通风机：主电动通风机、辅助电动通风机(密闭室冷却用)。
⑻ 接点控制装置⑼ 脉冲整流器控制功能主电路控制方式： 3点式PWM方式脉冲整流器输出频率：50Hz直流电压：DC2600V～DC3000V(按速度范围变化可调）载波频率：1250Hz功率因数：97%以上控制功能：发生直流电压模式 电源相位同步控制 PWM控制⑽ 逆变器控制功能主电路控制方式： 3点式PWM方式电机控制方式：矢量控制计算的电流瞬间值控制电机旋转频率：计算频率 0～232HzV/f特性：2300/125Hz（牵引）2300/130Hz（制动）非同期脉冲状态载频频率：1000Hz左右脉冲状态：非同步脉冲状态－－（过调制脉冲状态）－－同步脉冲状态－－同步1脉冲状态控制功。