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1、西安铁路职业技术学校毕业论文设计题目：DC600V空调客车供电系统常见故障的处理系 别：机 电 工程 专 业：铁道车辆 学 号：1230461 _张攀指导 王秋鹏2015年5月18日DC600V空调客车供电系统常见故障的处理摘要：随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,旅客对列车速度和舒适度的要求也越来越高.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
2、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、试验与运用考核的任务.为此,四方车辆研究所于1997年l1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DC600VAC380V供电兼容列车.该列车于1998年10月1日正式投入运用,担当武昌至间K798O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：机车
3、采用整流方式提供DC600 V电源,技术成熟,可靠性高.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.各车厢变流器放在车下,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.各车厢独立性强,列车编组灵活.DC110 V全列贯通,各车厢IX；l1O v供电系统互补性强,可靠性高.供电系统具有集中控制功能,操作简单.可以实现DC600VAC380 V兼容供电.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,1 998年开始研制二动九拖内燃动车组时决定采用DC600v列车供
4、电系统.该内燃动车组于1 999年1O月正式投入运用,担当#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、内燃动车组与武昌至间第2列K7980次列车上推广运用.关键字：DC600V；供电系统；故障；方法一 供电系统综述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DC600V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38
5、0 V、单相220 V交流电源后向车厢用电设备供电.为保证控制与照明不间断,各车厢设DCll0 V电源,列车设Dcl1O v供电干线.由机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.1. 机车供电装置11 SS8 电力机车供电装置111 供电参数供电电压：DC600V；供电功率：2400kW；供电电压纹波系数：小于5%.112 I作原理电网通过电力机车向
6、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,分向列车供电.主电路原理图见图1.供电绕组a x 、aaxa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522kW .交流真空接触器KM630 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与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600V、电流670A,容量400 kW.滤波电抗L5 、L 6分别与电容C29 C30 .构成
7、滤波电路,电抗值为9 mH,电容值为10 400 ,滤波后输出电流脉动率小于3o% ；R71R72 分别为电容C29C30的放电电阻,接触器KM30、KM31断开后,电容端电压由600V降至50V 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KC11KC 构成交流侧过流保护装置,过流整定值为1 000A；电流互感器SC9、SC10 .与电压互感器SV5.SV6构成直流侧恒压限流控制与过流保护控制.主电路的接地采用传统的有源保护电路,接地继电器与机车蓄电池串联后与直流输出干线的负线相连.为保证DC600 VAC380 V兼容的安全性,机车加装
8、供电集控器.司机台上设有供电钥匙,由司机转换该钥匙来控制交流真空接触器的闭合与分断.主司机台上显示屏中列车供电I、列车供电II、供电接地I、供电接地II、供电输出是列车供电时工作和故障状态显示.副司机台左侧电流电压表分别显示2路供电输出的电流值、电压值.供电输出插座KC20D位于机车两端.电力动车组动力车供电装置主电路除容量外均与SS 机车相同,不再重复.12 内燃动车供电装置121 供电参数KC20D 供电电压：DC600V；供电功率：400 kW；供电电压纹渡系数：小于5% .122 工作原理内燃动车主发电机与供电发电机制成一体,主发电机与供电发电机同轴串联布置.主发电机输出整流后电力供给
9、牵引电动机,供电发电机输出整流后电力供拖车用电.供电主电路主要由一台供电发电机和给其励磁的感应子发电机、整流装置、恒压励磁调节器、用于接通或切断向拖车供电的供电接触器、供电连接器和一些保护电路组成.主电路原理图见图2.恒压励磁调节器取整流输出电压作为反馈信号.调节与供电发电机配套的感应子励磁机的励磁,控制供电发电机恒压输出通过直流侧电流、电压互感器检侧信号实现输出过流、过压保护功能.供电发电机输出侧电流互感器LH、整流装置ZL和过流继电器LJ组成过流保护装置.主电路的接地采用传统的无源保护电路,接地继电器通过整流电路与供电发电机中性点相接.司机台上设2把供电钥匙,分别控制前后动车的供电,由司机
10、转换该钥匙来控制供电励磁机威磁接触器LLC与供电接触器GC的闭合与分断.主司机台上显示屏中供电I、供电、供电I故障、供电故障是列车供电时工作和故障状态显示.电流表、电压表分别显示供电辖出的电流值和电压值.供电输出插座KC20D位于动车后端.2.客车供电装置客车供电装置由车端连接器、列车供电干线、配电柜、变流器、蓄电池组、充电器、空调控制柜、照明控制柜等部件组成 供电系统主电路工作原理图见图3.机车提供的2路DC600 V电源通过车端连接器引入配电柜,配电柜将其中一路输入变流器与充电器 变流器将DC600 V变换成三相380 V、50 Hz交流电,通过配电柜向电开水炉、温水箱、废排风机等用电负载
11、供电,并通过空调控制柜向空调机组供电.充电器将600 V直流电变换成1i0 V直流电,向蓄电池充电的同时通过照明控制柜向车内照明与供电装置控制系统等负载供电 每辆车设蓄电池组,蓄电池组与ii0 V干线间采用二极管隔离.车内采用日光灯照明,照明变换器将ii0 V直流电变换成220 V交流电.空调控制柜、变流器、充电器的控制电源均受配电柜控制.配电柜控制电源受机车控制.21连接器车端连接DC600 V采用KC20D型电力连接器,外形与安装尺寸与KC20A型电力连接器相同,4对接触对的容量相同,2对作为DC600 V正线连接,2对作为DC600V负线连接.DC600V 采用SL21型电力连接器,2对
12、接触对的容量相同,1对作为DCI10 V正线连接,1对作为DC600 V负线连接.集控线通过集控连接器中2对4对接触对相连.22 配电柜配电柜设有DC600 V I路、I路供电选择电路,可以方便地选择其中一路向变流器、充电器供电,设有多路380 V、220 V交流供电电路,将变流器输出的交流电分别向温水箱、电开水炉、客室电加热器、废排风机与其他负载供电.配电柜内设有本车漏电检测,检测本车DC600 V供电线路与三相交流负载的对地绝缘电阻,当对地绝缘阻值小于24kI3时,漏电检测输出继电器不闭合,DC600 V供电接触器不吸合,DC600 V停止向本车厢供电.23 变流器变流器将直流600V变换
13、成三相380V、50I-k交流电,以满足车辆设备用电需要.变换器采用电压型桥式逆变电路,其功率开关器件为IGBT元件；控制电路采用微机控制,具有贯穿短路、过压、欠压、过流、散热器过热等保护功能以与IGBT元件故障和电子控制故障检测功能 为解决散热与防雨雪、防风、防脏物、防飞石碰撞问题,变流器采用整体密封、整体散热的箱体结构.变换器具有延时输出功能；列车过无电区时,变换器采用VVVF自动控制启动方式,电动机启动电流冲击小.变换器具有承受负载冲击的能力,空调压缩机开停时,变换器不会发生停机后再启动现象.主电路主要由直流600 V隔离接触器K1、充电电阻R1、充电电阻短接接触器K8、快速熔断器FU1
14、、电容C1、电压测量装置S、开关元件IGBT、吸收模块、交流侧隔离接触器k 等组成.双逆电源中2个变换器的主电路结构完全一致.其中一台变换器的输出接一个单相变压器,将AC380 V降为AC220 V 主电路原理图见图4.为避免变换器工作在空载状态与冬季采暖工况时输出电压降低,由空调控制柜提供系统工作信号、 电热信号.控制系统内部有故障诊断和记忆功能,检测到故障信号时自动将变换器切除.双逆电源中2台变换器的控制相互独立,其中一台变换器有故障不能正常工作时,另一台变换器正常工作.面板上有工作状态、故障状态指示灯.24 DCl10V供电装置DCll0 V供电装置有充电器、蓄电池组等部件组成.241
15、蓄电池组采用78节中倍率碱性蓄电池,额定电压936 v；容量为100 Ah,额定充电电压为l15 V.最大允许充电电流为25 A.24,2 充电器充电器将600V直流电变换成l10V直流电,向蓄电池充电的同时向DC110 V用电负载供电.充电器采用高频DC-DC变换技术,其功率开关器件为IGBT元件；控制电路具有短路、过压、过流、散热器过热、蓄电池接反等保护措施.主电路采用桥式电路,开关频率20kHz.具有效率高、质量轻、体积小、避开了音频噪声区等优点.为提高可靠性,采用冗余设计,即采用2台3台模块并联运行方式 各模块电路完垒独立,1台模块故障时,对其他模块工作不产生影响.充电器具有限流恒压充电功能,符合蓄电池组充电特性要求；具有蓄电池低压保护功能,当电池电压低于936 V时,自动切断大电流负载.电网供电中断后再恢复时,能够自动投入正常运行25 空调控制柜空调控制柜与发电车供电列车用空调控制柜的控制功能大体相同.其不同点
