CRH380BL動車組高壓系統,目錄,一.概述二.主要設備三.變壓器四.高壓設備管理,一.概述,CRH380型動車組的高壓系統是基于25kV供電條件而設計的。動車組為16輛編組，1-8車與9-16車分別構成兩個完全相同且互相獨立的高壓單元。每個高壓單元為2個完全相同的牽引單元提供列車牽引及輔助供電電源。,一.概述,一.概述,單個牽引單元的構成,一.概述,車頂設備布置,二.主要設備,1.受電弓,CRH380型動車組采用法維萊公司的CX型主動控制的單臂受電弓。該產品符合EN50206-1標準，弓頭為單滑板受電。氣動控制閥板及受電弓控制器（PCU），安裝在車內。受電弓控制器的電氣接口為DC110V，通過MVB總線與本車終端單元進行通信。,二.主要設備,1.受電弓,二.主要設備,1.受電弓,二.主要設備,1.受電弓,二.主要設備,2.避雷器,避雷器安裝在每個受電弓的右后方用于保護列車以及后段的電氣系統防止過壓通過接觸線進入列車（如：閃電過壓）。位于變壓器原邊前段的避雷器用于吸收主變壓器中不能承受的開關產生的電壓。避雷器符合EN60099-4要求。,二.主要設備,2.避雷器,二.主要設備,2.避雷器,二.主要設備,3.電壓互感器,TC車的車頂安裝有電壓互感器，位于受電弓與主斷路器之間。其主要作用是檢測接觸網電壓，將檢測的信號提供給列車的網絡控制系統及相應的牽引變流器，以便相應系統進行控制與保護。電壓互感器符合EN60044-2(Ref.16)和EN60044-2/A1(Ref.17)要求。,二.主要設備,3.電壓互感器,二.主要設備,3.電壓互感器,二.主要設備,4.主斷路器,CRH380型動車組采用賽雪龍（Scheron）公司的BVACN99型主斷路器。主斷路器設計成單極真空主斷路器，內置有彈簧式壓縮空氣作動器以及真空電弧放電室。主斷路器通過電磁閥線圈得電，壓縮空氣推動作動器后關閉，主觸點閉合同時，開啟彈簧被鎖住。開啟過程通過電磁觸發(fā)（通過切斷保持電流）。主斷路器從總風管獲得壓縮空氣。在列車整備時，可以從輔助空氣壓縮機獲取壓縮空氣。,二.主要設備,4.主斷路器,二.主要設備,4.主斷路器,二.主要設備,4.主斷路器,二.主要設備,4.主斷路器,閉合過程,二.主要設備,4.主斷路器,斷開過程,二.主要設備,5.接地開關,主斷路器旁安裝有接地開關，其主要作用是在檢修維護時可以保證車輛的安全接地。接地開關型號BTE25040L1A1B12，特別與BVAC系列主斷路器配合使用。接地開關帶有接地聯鎖鑰匙，只有按高壓接地規(guī)程操作才能操作接地開關接地。電壓互感器符合EN60044-2(Ref.16)和EN60044-2/A1(Ref.17)要求。,二.主要設備,5.接地開關,二.主要設備,5.接地開關,二.主要設備,5.接地開關,二.主要設備,6.電流互感器,TC車的車頂安裝有干線電流互感器，變壓器輸入電流互感器，在變壓器上安裝有回流電流互感器。電流互感器的作用主要是將檢測的信號提供給列車的網絡控制系統，以便對列車進行控制與保護。電流互感器符合EN60044-1(Ref.18)和EN60044-1/A1(Ref.19)要求。,二.主要設備,6.電流互感器,干線及變壓器輸入電流互感器,二.主要設備,6.電流互感器,干線電流互感器參數,二.主要設備,6.電流互感器,變壓器輸入電流互感器參數,二.主要設備,6.電流互感器,回流電流互感器參數,二.主要設備,7.車頂隔離開關,TC車的車頂安裝有車頂隔離開關，主要作用是在牽引單元或者車頂高壓電纜出現故障時，隔離相應的牽引單元。正常狀態(tài)下隔離開關處于閉合狀態(tài)。隔離開關的斷開與閉合由壓縮空氣驅動。電流互感器符合EN60077-1(Ref.11)和EN60077-2(Ref.14)要求。,二.主要設備,7.車頂隔離開關,二.主要設備,7.車頂隔離開關,三.變壓器,1.概述,TC車的車下安裝有牽引變壓器，主要作用是接觸網電壓轉換為相對較低的等級，提供給列車牽引及輔助系統，進行列車牽引及中低壓負載的供電。牽引變壓器符合IEC60310及IEC61373標準要求。,三.變壓器,2.主要參數,三.變壓器,2.主要參數,線圈有兩柱，每柱有2段繞組；線圈為層式結構，絕緣等級為F級；每段繞組都由高壓繞組和牽引繞組組成；繞組從里到外布置順序為牽引繞組、高壓繞組；每個繞組帶有軸向的油道，這些油道用于繞組的冷卻；為滿足高阻抗的要求，線圈采用四分裂式結構。,鐵心磁路為芯式結構，由兩個芯柱旁軛及兩個矩形鐵軛組成；磁片采用冷軋晶粒取向硅鋼片疊積而成，片間有耐熱絕緣涂層；芯柱采用多級近似圓形截面，使用綁帶綁扎，使增加剛性。,三.變壓器,3.主要部件,三.變壓器,3.主要部件,冷卻系統由四部分組成，分別為：冷卻器風機組金屬框架蝶閥及Harting接線盒,三.變壓器,4.冷卻系統,三.變壓器,4.冷卻系統,四.高壓系統控制與管理,1.概述,高壓系統的管理由TCMS網絡系統負責。主要分為以下幾個部分：1.受電弓管理2.主斷路器（VCB）管理3.車頂隔離開關（LDS）管理4.變壓器管理,列車正常運營時每個高壓單元僅升起一個受電弓，且不允許中間及兩端的受電弓同時升起。,四.高壓系統控制與管理,2.受電弓,受電弓的硬線電路設有升前弓、升后弓、降弓、ADD降弓、緊急斷電環(huán)路等列車線。,四.高壓系統控制與管理,2.受電弓,TCMS網絡系統對受電弓的管理主要有以下幾個方面:,受電弓切除受電弓選擇受電弓降弓控制受電弓升弓控制受電弓互鎖功能緊急驅動模式,四.高壓系統控制與管理,2.受電弓,列車運行時，僅受電弓升起的TC車的主斷路器閉合。主斷路器的管理主要有以下內容：主斷路器切除主斷路器閉合主斷路器斷開,四.高壓系統控制與管理,3.主斷路器,主斷路器的閉合需要滿足以下條件：司機臺占用牽引手柄“0”位受電弓已升起；供風壓力正常；無斷開主斷指令；主斷環(huán)路正常；高壓供電系統正常；牽引變壓器無故障；牽引供電隔離開關及預充電電路斷開；網絡接口模塊正常；,四.高壓系統控制與管理,3.主斷路器,斷開主斷路器的一般條件：網壓不在正常范圍內變壓器故障保護網絡設備故障保護無占用司機室且不在換端模式牽引變流器發(fā)出的斷主斷信號網側過電流保護供風壓力不足緊急斷電環(huán)路斷開,四.高壓系統控制與管理,3.主斷路器,列車正常運行時，所有車頂隔離開關均處于閉合狀態(tài)。車頂隔離開關的管理主要有以下內容：車頂隔離開關切除車頂隔離開關閉合車頂隔離開關斷開,四.高壓系統控制與管理,3.車頂隔離開關,車頂隔離開關斷開的一般條件：變壓器故障本地主斷斷開故障LDS閉合故障緊急模式無受電弓升起,四.高壓系統控制與管理,4.車頂隔離開關,車頂隔離開關閉合的一般條件：無斷開車頂隔離開關指令無受電弓升起,車頂隔離開關斷開的一般條件：網壓不在正常范圍內變壓器故障保護網絡設備故障保護無占用司機室且不在換端模式牽引變流器發(fā)出的斷主斷信號網側過電流保護供風壓力不足緊急斷電環(huán)路斷開,四.高壓系統控制與管理,4.車頂隔離開關,變壓器的監(jiān)視與保護由列車TCMS網絡系統執(zhí)行，TCMS網絡系統的主要保護及控制功能如下：溫度保護油循環(huán)保護瓦斯繼電器保護原邊漏電保護原邊過電流保護冷卻系統監(jiān)視及控制,四.高壓系統控制與管理,5.牽引變壓器管理,CRH380BL動車組輔助系統介紹,一、系統及功能描述,1.1系統概述CRH380BL動車組的輔助供電系統采用母線供電方式，1-8車與9-16車分為兩個獨立的輔助供電系統，兩個輔助供電系統之間的中、低壓母線互不貫通。輔助供電制式分為以下5種：AC三相440V60HZ、AC單相230V60HZ、AC單相230V50HZ、DC110V、DC24V,輔助電源為列車輔助設備如冷卻風機、空調裝置、照明、網絡控制系統、制動裝置、旅客信息、列車無線電等設備提供電能。正常情況下，所有的輔助變流器都向母線輸出同相位三相440V60HZ電源，實現聯網供電。動車組設有4組高倍率蓄電池，每組容量為2X163Ah。地面三相AC380V/50Hz電源也可以為車上輔助負載供電。,1.2設計目標與理念,高可靠性：采用列車干線供電方式，由分散布置的輔助變流器并聯向干線供電,所有的輔助變流器都通過供電總線排向整列列車同相位輸出440V60Hz3AC電源；系統采用冗余設計，牽引變流器發(fā)生故障時，能夠自動進行輸入切換。應急保障功能：設有應急供電系統，車輛發(fā)生故障時，可按設備的用電優(yōu)先等級進行供電支援。診斷保護功能：輔助變流器、充電機等輔助設備具有自診斷功能和故障保護功能。,1.2設計目標與理念,持續(xù)供電功能：CRH380BL動車組在設計上保證了過分相區(qū)時牽引變流器的中間直流電路不間斷供電。過分相區(qū)時，控制系統采取微小的制動,保證輔助變流器牽引由變流器的中間直流電路不間斷供電。這樣設計有很大優(yōu)點：首先，過分相時空調連續(xù)工作，減少了故障率。其次，過分相區(qū)時蓄電池不用大電流對整車的直流負載放電，減少了故障率，更重要是減少了蓄電池數量，提高了動車組經濟性。良好的安全性：網絡控制診斷系統功能強大，對供電線路發(fā)生的過載、短路、瞬時大電流沖擊、過壓、欠壓、接地等現象及時加以保護，供電負載具有自診斷功能和故障保護措施，確保了旅客安全。,中壓供電系統技術參數,低壓供電系統技術參數,1.3系統組成輔助供電系統主要由單輔助變流器、雙輔助變流器、充電機、蓄電池、AC440V/AC230V變壓器、DC110V/AC230V逆變器、DC110V/DC24V變換器組成。,在（15、10、07和02）變壓器車上配備有一個單輔助變流器單元。他們與頭車16/01以及中間車09/08的牽引變流器中間電路相連。在中間車13、12、05和04分別配備了一個雙輔助變流器。他們分別與中間車14、11、06和03內牽引變流器的中間電路相連。在雙輔助變流器和單輔助變流器的輸入端都與一根電纜相連接，這樣可以實現在從一個繼續(xù)有效的牽引變流器同時給輔助變流器供電。（這種情況是考慮兩個牽引變流器中一個失效時）。,所有的輔助變流器都通過供電總線排向8輛車（16到09和08到01）同時輸出440V60Hz3AC電源。在正常情況下，列車供電總線排貫通整列車。如果供電總線排出現故障，可以通過打開輔助變流器中的連接開關來隔離8輛車部分的單個區(qū)間的供電。在單個車內總線排能提供最大的載荷，輔助變流器單元通過440V60Hz3AC總線排實現同步，不需要單獨的同步電纜。,在中間車13、12、05和04分別配備了一個蓄電池和一個充電機，電池充電機通過440V60Hz總線獲得供電，充電機給蓄電池，110VDC系統以及與之連接各種負載供電。110VDC系統貫穿整個8輛車（16到09和08到01）。在每節(jié)車里各有一個逆變器從110VDC系統中獲取電能，輸出230V50Hz1AC給旅客插座等供電。230V50Hz1AC供電車與車之間不相互連接。一個230V60Hz1AC供電網絡給列車一些低功率的加熱設備供電，這個供電由440V60Hz3AC供電的變壓器產生。,輔助供電設備布置如圖：,1.4輔助變流器簡介輔助變流器單元被放置在一個適合車底安裝的箱體中,箱體中有功率半導體,開關裝置,保險絲,控制系統部件,冷卻系統部件以及感應元件.輔助變流器采用強迫風冷的冷卻系統。在中間車13、12、05和04中分別有一個雙輔助變流器單元,每個雙輔助變流器單元由兩個單輔助變流器單元組成.在每輛變壓器車(15、10、07和02)各有一個單輔助變流器。,輔助變流器單元由下列零部件組成：1帶有輸入端子的輸入電路，保護二極管，帶電阻的預充電開關及主開關。2輸入電流、電壓測量裝置。3空氣冷卻的PWMI模塊。4集成了正弦濾波的60Hz輸出變壓器，空氣冷卻。5EMC濾波器。6輸出開關。7具有RS232端口的微處理器控制單元。8根據TCN標準的車輛總線接口。9保護和監(jiān)測設備。10風扇。組成輔助變流的脈寬調制逆變器采用最先進的IGBT技術，脈寬調制逆變器采用(PWM)工作原理。高頻開關使輸入及輸出電流的諧波最小。,輔助變流器的輸入端與牽引中間電路連接。輔助變流器由其中央控制系統控制和診斷，同時脈寬調制逆變器的控制系統對上述功能也有輔助作用，控制系統除配備診斷端口和服務端口外，還有車輛總線接口(MVB)。,單輔助變流器單元框圖,雙輔助變流器單元框圖,輔助變流器單元的技術參數,1.5逆變器（230V50Hz）介紹,每節(jié)車都配備有一個230V50Hz1AC逆變器給車輛電氣插座供電，逆變器的供電來自110VDC直流供電系統。輸出功率為3kVA，餐車上的逆變器應能滿足廚房設備用電功率的要求。,逆變器具有以下特性或技術參數：-輸出恒定的電壓230V50Hz1AC-輸入電壓：77137.5VDC-輸出電壓：230V（+6%,-3%，靜態(tài)公差）-輸出頻率：50Hz(+0.5Hz)-輸出電壓的畸變系數：3kVA)-空氣冷卻-電氣絕緣,1.6電池充電機,電池充電機(BC)由440V60Hz3AC車載電源供電，安裝在車下合適位置的箱中。分別位于中間車13、12、05和04的車下。電池充電機由一些模塊組成，總功率60kW。采用強迫風冷。每個電池充電機都有一個永久接地故障檢測。,電池充電機包括下列部件：帶輸入端子的輸入回路輸入電流和電壓測量裝置輸出電流和電壓測量裝置風冷充電機模塊電池的主接觸器電池輸出配電保險電磁兼容濾波器,接地故障檢測帶有RS232端口的微處理器控制器符合TCN標準的MVB接口。保護和監(jiān)測設備風扇電池保險對電池負載解耦的二極管,電池充電機的技術資料,1.7蓄電池,列車電池系統設計上采取了冗余。也就是說兩個獨立的電池充電機分別安裝在中間車13、12、05和04車上，向各自的110VDC總線排供電。兩個110VDC總線排通過各自的電池連接總線(BCB)連接。電池充電機可以向8輛車部分的110VDC負載供電。電池與各自的充電機連接。所有的8輛車部分列車的110VDC負載可以由與電池的110VDC總線排供電。此系統確保了在電池充電器故障和電池故障時對110VDC負載的冗余供電。電池安裝在中間車13、12、05和04車下鄰近電池充電機的位置。,目前使用的電池組的主要數據：,電池類型：NiCd鎳鎘容量：大約每個電池300Ah,110VDC供電級別分為：“直連電池”供電“BD”(不間斷供電)“常規(guī)電池”供電“BN”(通過主電池接觸器閉合和關斷)這些供電級別也稱電池母線。為了提高某些冗余負載的可用性（例如應急照明，中央控制單元，人機界面等），“常規(guī)電池”總線排分為1和2（BN1,BN2）。因此，在各端車內，一個CCU由BN1供電，第二CCU由BN2供電。,作為冗余設計（電池充電機或電池故障），各個電池總線排由其他牽引單元（TU）通過BCB總線排供電。電池總線排BN1和BN2通過電池總接觸器連接。可用司機室的“電池開關”旋鈕將其激活。只有全部運行開關都在零位置，才能使用旋鈕將電池總線排BN1和BN2斷開連接。,“直連電池”總線排（BD）上的負載閉合電池主接觸器若選中“BD應急系統”則緊急照明旅客信息系統的應急操作駕駛員/乘務員MMI(暫停)緊急尾燈信號制動部件的零件，包括防滑保護系統列車無線通訊緊急操作重聯狀況的緊急操作拖拽模式,“常規(guī)電池，總線排1”（BN1）和“總線排2”(BN2)上的負載,BN1上的負載中央控制單元CCU1KLIP站(冗余1)KLIP站(無冗余)MVB轉發(fā)器電源線A牽引箱（牽引控制單元TCU,接觸器，輔助接觸器，高壓控制部件，補充充電器）空調系統（接觸器和控制系統）電器柜風扇（左）前風擋加熱控制主照明閱讀用燈應急照明（組1）司機室頂燈輔助變流單元控制充電機控制車載電源分配（接觸器BN1）門控制旅客信息系統（列車目的地顯示器，內部顯示器）泵箱（廚房）,廚房照明衛(wèi)生設備用水系統控制管道和撒沙管加熱器控制可控輔助空氣壓縮機空氣干燥系統輪緣潤滑駕駛室遮陽板牽引箱(斷路器)車鉤導流罩控制制動（閥）制動控制單元火警駕駛室的顯示器列車廣播外部照明控制障礙物偵測系統安全環(huán)廚房控制緊急關斷控制受電弓/主開關/導向開關控制,BN2上的負載中央控制單元2KLIP站（冗余2）MVB轉發(fā)器電源線B牽引箱2（牽引控制單元TCU,接觸器，輔助接觸器，高壓控制部件，補充充電器）緊急照明（組2）車載電源分配（接觸器BN2）電器柜風扇（右）,二、車載電源,以下描述了各交流配電的交流負載的分配：,1、440V60Hz3AC-客室空調-駕駛室空調-主空氣壓縮機-主變壓器的輔助系統-牽引輔助系統-前風擋加熱-輔助變流單元冷卻-BC電池充電機,2、由440VAC變壓的230V60Hz1AC-廚房一些的負載-水系統加熱-撒沙管加熱-車鉤端加熱230V60Hz1AC電源的所有線路安全開關都設計成雙極。,3、經110VDC逆變器產生的230V50Hz1AC-清潔的插座（每車13A熔斷，輸出電壓適于連接標準設備）-廚房負載-電源的所有線路安全開關都設計成雙極。,三、外部電源,3.1380V50Hz3AC外部電源每一個牽引單元在雙輔助變流器單元有一個電源的供電插座由380V50Hz電源給440V60Hz的網絡供電。當使用外部供電時，車載電源當雙輔助變流器單元插上外部插頭后必須停止供電。該限制通過車庫中的外接供電實現。另外車庫的外部電源與外部電網進行電氣隔離。外部電源供給只能在兩個雙輔助變流器單元之一提供。當使用外部供電時，通過控制在輔助變流器單元的耦合接觸器閉合自半列車（8輛）供電并且第二個雙輔助變流器單元的外部電源供給被鎖閉。,向以下設備供電：電池充電器取暖和空調系統，按照有用功率增加。其他440V負載，按照有用功率增加。,外部供電用一個在05和12車控制面板上的一個鑰匙來激活。鑰匙開關有3個位置如下：“440VON”(正常位)“OFF”（過渡位）“Externalpowersupply”（外部供電激活）如果鑰匙開關從“440VON”位置（車載電源通過高壓系統供電的正常位置）通過“OFF”位置轉到“Externalpowersupply/外部供電”位置時，外部供電激活。在鑰匙開關從“440VON”位置到“OFF”前，主斷路器應該斷開并且受電弓需降下。在“OFF”位置，中央處理器也發(fā)出一個斷開指令給主斷路器。另外，所有交流負載被斷開并且牽引和再生制動被關閉。除了最低電壓監(jiān)控外，減載控制也被關閉。在“外部供電”位置，當所有必須的開關和控制功能成功完成后，“外部供電準備”指示燈亮。“外部供電”指示燈位于控制屏鑰匙開關的下一個位置。鑰匙只能從“外部供電”位置取出。,3.2110VDC外部供電在每一個電池箱有一個110VDC供電。在列車停止運行時，他能夠通過地面固定電源提供110VDC車載供電。（例如在車庫中）。在這種情況下適用如下邊界條件和參數：額定電壓：110VDC額定電流：最大91A和插頭的連接位置和數量：在電池箱上每個電池一個插座外部電源可以同時給兩個電池供電,三、故障的冗余和響應,3.1440V60Hz3AC車載供電冗余運行，例如：當一個輔助變流器單元或一個牽引變流器故障時，車載交流供電網絡必