動車組輔助電氣系統(tǒng)的分析與比較研究

張文彬，王 力

(中車唐山機(jī)車車輛有限公司，河北唐山 063035)

[摘要]經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高。在交通出行方面，不管是城際動車還是客運(yùn)高速鐵路，能充分滿足人們交通出行的需求。而動車組輔助電氣系統(tǒng)作為設(shè)施基礎(chǔ)顯得非常重要，因此從動車組輔助電氣系統(tǒng)的運(yùn)用出發(fā)，比較分析我國動車組常用的CRH1、CRH2和CRH3。

關(guān)鍵詞 動車組電氣系統(tǒng)比較分析

中圖分類號U266

0引言

動車電氣系統(tǒng)是動車安全行駛、旅客乘坐心情舒暢的重要保證。輔助電氣系統(tǒng)和牽引動力系統(tǒng)是動車組兩個基本組成部分，電設(shè)備和電源是動車輔助電氣系統(tǒng)中的兩個重要部分。輔助電氣系統(tǒng)主要包括輔助供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。輔助供電系統(tǒng)是動車組主要的電能來源，其電能主要來源是牽引供電電網(wǎng)和蓄電池，蓄電池的主要作用是補(bǔ)充牽引供電電網(wǎng)不足的電能，并為列車控制系統(tǒng)提供不間斷的電源。配電系統(tǒng)就是供電裝置、用電設(shè)備和控制保護(hù)裝置組成的統(tǒng)一整體性。

1 電氣系統(tǒng)概述

高速動車組的電氣系統(tǒng)主要由高壓系統(tǒng)及輔助供電系統(tǒng)組成。

1.1 高壓系統(tǒng)

高壓系統(tǒng)電氣主要包含車頂高壓系統(tǒng)和車下牽引系統(tǒng)。1~8車的高壓設(shè)備和9~16車的高壓設(shè)備分別組成高壓系統(tǒng)的兩個無高壓電氣連接的單元，整車具有4個牽引高壓系統(tǒng)的兩個牽引單元可以通過具有隔離開關(guān)的車頂高壓電纜進(jìn)行連接。列車在正常運(yùn)行時，每個高壓系統(tǒng)各升起一個受電弓，升起的受電弓通過車頂高壓電纜給兩個牽引單元供電。

1.2輔助供電系統(tǒng)

輔助供電系統(tǒng)主要由輔助變流器、車載中壓設(shè)備和低壓設(shè)備組成。動車上的牽引變流器的中間直流環(huán)節(jié)為拖車上的輔助變流器提供直流2650 v的電能。1～8車和9～16車的中壓設(shè)備構(gòu)成兩個獨(dú)立的輔助供電系統(tǒng)，每個輔助供電系統(tǒng)中所有輔助變流器以并聯(lián)輸出的方式通過中壓母線系統(tǒng)提供三相交流440 V、60 Hz的電能。

2動車組輔助電氣系統(tǒng)的比較

2.1 CRH1輔助電氣系統(tǒng)

首先，該類型的動車組中，主要包含了5輛動車以及3輛拖車，在供電單元的構(gòu)成上，主要分為三類，其中每輛動車中同時還包含了1個變流器，采用單相受點(diǎn)的方式運(yùn)行，受電弓在網(wǎng)側(cè)線路斷路器直接連接到了變壓器中，并且在牽引變流的作用下，將電流轉(zhuǎn)變?yōu)?650 V的直流電。在電力牽引中，網(wǎng)側(cè)變流器的作用很大，因?yàn)樵谶@一過程中，網(wǎng)側(cè)變流器會將電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，原有的在二次繞組的過程中所輸入的電壓為AC 930 V.在轉(zhuǎn)化完成后，電壓為DC 1650 V，直流電壓的提供者為網(wǎng)側(cè)變壓器以及輔助系統(tǒng)中的變流器模塊。

要事先將輔助變壓器連接在輸入端口中，其中輸入端以及輸出端的電壓均具有相應(yīng)的規(guī)定，輸入端的電壓為650 V，輸出端的三相電流為230/400 V/50 Hz，將正常的輸出功率調(diào)整到700 kV.A以內(nèi)，至此，技術(shù)序列為CH1的輔助電源系統(tǒng)基本上已經(jīng)成型，已經(jīng)具備完整的結(jié)構(gòu)。

2.2 CRH2輔助電氣系統(tǒng)

CRH2輔助電氣系統(tǒng)主要包含4輛動車以及4輛拖車，主要應(yīng)用的輔助供電方式為干線供電，采用干線供電，電源系統(tǒng)包含在列車的各個部分之中，這是CRH2輔助電氣系統(tǒng)的主要特色之一。

每4節(jié)車廂為一個單元，在每個單元中裝備一套輔助的電源設(shè)備，以提供必要的電力，并且分別在。1號車體以及8號車體的地下安裝輔助電源設(shè)備，向全列車提供電力支持，保證動車組的順利運(yùn)行。在運(yùn)行的過程中，主要采用的是電壓為AC 400 V的電力，并將其輸送至輔助電源裝置之中。在輔助電源裝置中，又將電路分為5個組成部分，分別向列車的不同車廂提供電力的支持。有了輔助電力設(shè)備的使用，就不必再擔(dān)心會影響到列車的行駛了口]。

當(dāng)電力設(shè)備出現(xiàn)故障時，應(yīng)急系統(tǒng)就會在第一時間展開相應(yīng)的處理。動車組所儲備的蓄電池組只能維持短暫的時間，并且列車在行駛的過程中用電量會大增，各項(xiàng)設(shè)備都需要提供電力的支持才能完成列車的正常使用[。在無線裝置、廣播裝置等方面，都需要電力提供必要的輸出，因此經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，蓄電池足可以維持最多2h的電力使用，要在這段時間內(nèi)盡快地修復(fù)電力系統(tǒng)，以保證列車的順利行駛。如果是牽引變壓器出現(xiàn)故障，通常情況下列車上會包含兩臺牽引變壓器，其中一臺雖然存在故障，但是另一臺仍然能夠正常使用。并且從供電量上看，至少能保證8節(jié)車廂的正常供電，負(fù)荷量并不會因?yàn)闋恳儔浩鞒霈F(xiàn)故障而損壞。

2.3 CRH3輔助電氣系統(tǒng)

同CRH2一致，該輔助電力設(shè)備在使用的過程中也采用干線供電的方式。但是在這一環(huán)節(jié)中，輔助供電設(shè)備主要分散在了列車的不同位置上，保證每節(jié)車廂都安裝一個牽引轉(zhuǎn)換器。將直流電壓輸入進(jìn)牽引轉(zhuǎn)換器中。每節(jié)列車上的輔助系統(tǒng)在構(gòu)成上都基本相同，因此可以保證在列車行駛的過程中提供相應(yīng)的電力輸出。如果出現(xiàn)故障，那么就要考慮采用牽引電路中的電源向列車輸送電路。這一過程中，列車的最低速度為每小時50 km，但是采用分相段電源，并且保證25 kV肘，仍然可以滿足列車行駛的要求。如果是牽引器出現(xiàn)了問題，也不必?fù)?dān)心會影響列車的行駛，：因?yàn)榱熊囍袝?zhǔn)備兩個牽引器，其中一個出現(xiàn)故障后另一個也能正常使用，并且進(jìn)行自動轉(zhuǎn)化，為列車提供源源不斷的供電支持。采用三相電源的方式并且與母線同步，可以轉(zhuǎn)化故障危機(jī)，在正常的操作下能夠確保母線的運(yùn)行貫穿在列車的各節(jié)車廂中，以提供穩(wěn)定的電力。

3結(jié)束語

綜上所述，通過將CRH1、CRH2、CRH3進(jìn)行有效的對比和分析，能夠使技術(shù)工作者認(rèn)清輔助電氣系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理以及具體的工作流程.為今后輔助電氣系統(tǒng)的發(fā)展提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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