CRH380B型动车组牵引系统解析

1、CRH380BCRH380B动车组动车组牵引系统牵引系统中国北车长春轨道客车股份有限公司目 录1. 概述2. 高压设备3. 动力单元4.列车接地系统5. 钥匙锁闭环路1 1、概述、概述 CRH3-380B动车组牵引系统是基于25 kV AC供电条件下运行设计的。动车组牵引传动系统由两个相对独立的基本动力单元组成，一个基本动力单元主要由变压器、牵引变流器和牵引电机等组成。在基本动力单元中的电气设备发生故障时，可全部或部分切除该动力单元，但不应影响到其它动力单元的使用。车顶高压系统牵引变压器牵引变流器牵引电机行驶方向牵引系统组成2 高压设备高压设备受电弓真空断路器车顶隔离开关避雷器电压互感器电流互

2、感器接地开关2.1 车顶高压设备2.1.1 受电弓 列车在变压器车顶二位端安装了两个相同的受电弓从接触网采集单相交流电。每个受电弓配备了一个压缩空气驱动的自动升降装置，当接触带破裂时驱动装置将降低受电弓。2.1.2 主断路器2.1.3 接地开关 每列动车组配置了两个主断路器，安装在每节变压器车车顶端部位置。主断路器不但用来开关动力单元的运行电流，也可以用来切断故障情况下的过流以及短路电流。 每个主断路器旁边，一个单独底座上安装了接地开关，接地隔离开关具有防止短路和全列车接地的功能。2.1.4 车顶电缆隔离开关车顶电缆隔离开关位于变压器车上，在正常情况下处在闭合状态，。如果一个牵引单元主系统发生

3、故障，可以将车顶电缆断开，保证另一个牵引单元可以继续工作。2.1.5 避雷器动车组在高压侧应安装具有自动恢复功能的避雷器，每个受电弓右后方的避雷器用于保护列车以及后段的电气系统防止过压通过接触线进入列车（如，闪电过压）。位于变压器原边前段的避雷器用于防止主变压器中不能承受的开关产生的电压。2.1.6 电压互感器2.1.7 电流互感器电压互感器与一个受电弓连接，用于测量和监视电网接触线的电压，它有两个次级绕组，把电压信号送到各个牵引变流器中，互感器位于受电弓与主断路器之间。 每个牵引单元有三个电流互感器，一个电流互感器被接到主断路器下方，用于测量动车组的电流；另外两个互感器用于监测主变压器。这两

4、个互感器用来测量牵引单元的线电流和回流电流。通过差动电流判断变压器是否有接地故障。2.2 主变压器主变压器安装在2、7车车下。额定电压为单相AC25kV/ 50Hz，在网压变化范围内，主变压器输出电压、电流及功率满足列车牵引和再生制动的要求。主变压器设计成单制式的变压器，主变压器将 25 Kv/50HZ 的一次电压降至供 4 个牵引绕组使用的 1850V/50HZ 的二次电压，它的次级绕组为牵引变流器提供电能。主变压器设计为适用于地板下装配的单相牵引变压器，采用强迫导向油循环风冷方式，变压器油箱为钢结构。为防止矿物油的热胀冷缩，需要安装一个储油柜，储油柜独立于油箱固定在列车的上部。储油柜和油箱

5、是通过管道及连接器连在一起的。储油柜主变压器箱体额定功率 ： 约5848KVA 标称电压，初级 ： 25 kV 标称频率 ： 50 Hz 次级绕组数目 ： 4额定电压，次级(牵引绕组) ： 约4 x 1850 V 额定功率，次级(牵引绕组) ： 约4 x 1462 kVA 产品标准 ： EN 60310 2.2.1 主变压器具体技术参数2.2.2 牵引变压器主要保护功能主变压器采用强迫导向油循环风冷方式，设有冷却油温、油循环流动状态等监控保护装置。2.2.2 2.2.2 牵引变压器牵引变压器主要保护功能主变压器采用设置气体保护装置，双浮筒瓦斯继电器，用于监控带存油器的油浸电气设备，继电器中的触

6、点机构对下列情况做出响应：u低能局部放电、漏电或局部过热而产生气体。u由漏泄造成的油损失u剧烈电弧时大量气体快速演变造成的压力波动。2.2.2 牵引变压器主要保护功能主变压器具有过流监控和保护功能，变压器的流入和流出侧均设置的电流互感器，当发生变压器过流或差流故障时，通过断开主断路器对主变压器进行保护。TCL 原边电流互感器ECT 接地回路互感器2.2.3 变压器油的用途提供导线同绕组间的绝缘及与接地部件的绝缘。提高油浸纸的电介质强度消除飞弧。接收、积累和传输变压器内产生的热量（即损耗）油流传感器用于监测最小油流量。当油流动时带动浆片运动并触发一个微动开关。2.2.4 油流传感器 变压器油位计

7、安装在列车车顶的膨胀室中。必须能通过膨胀室的观察窗一直观察到变压器的油位。观察窗具有三个温度标记。变压器油的油位必须与指示的油温相符。油位计油位计2.2.5 油位计2.2.6 硅胶脱水吸湿器硅胶吸湿器可除去空气中的大部分湿气。硅胶吸湿器安装在膨胀室中。吸湿器主要由夹在顶部和低板之间的玻璃杯组成。空气被吸入干燥剂中将湿气吸掉。当变压器中绝缘液的温度上升时，空气将通过硅胶吸湿器排出。橙色完全干燥绿色湿度完全饱和3 动力单元在动车组中装有4个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单元有一个带牵引控制单元的牵引变流器，以及4个并联的牵引电动机。牵引零部件辅助设备所需的电源由3 AC 440 V /

8、60 Hz 母线提供，母线电源由动车组的辅助变流器单元提供。牵引设备箱中控制电源通过总线排从蓄电池中获得。3.1 带冷却装置的牵引变流器 牵引变流器安装在动车组动力车车下的牵引设备箱中。 每一个牵引变流器基本上由2个4象限斩波器 （ 4QC），带谐振电路的中间电压电路，1个制动斩波器BC以及1个脉冲宽度调制逆变（PWMI ）牵引变流器的输入线路接触器，由列车控制单元TCU 控制 。LineSwitchPre-ChargerDCLinkCapacitorsBrakingController=PWM25kV/50HzTransformer4QCEathFaultDetection牵引变流器框图4Q

9、C 输入频率：50Hz4QC 输入功率：牵引工况：2 x 1,484kVA 制动工况：2 x 1100kVA中间电路电压：牵引工况：31003600V 制动工况：32503600VPWMI输出功率：牵引工况：2500kW 制动工况：2200kW输出电压：3AC 02800V额定输出频率：0200Hz牵引变流器技术参数牵引变流器组成113AC25kV/50HzTW1TW2Trafo/TransformerRMUBTraktionscontainer/Traction containerNetzspannungswandler/LinevoltagetransformerNetzstromwand

10、ler/LinecurrenttransformerTrafostromwandler/TransformercurrenttransformerErdstromwandler/EarthcurrenttransformerMUBPWR/PWMICD4QS/4QCCSKNTS;VLEVLW4Fahr-motoren/4TractionmotorsSpwTW3TW4ESEEnergieversorgungsblock/AuxiliaryconverterunitASG/TCUKSDachleitung/HighvoltagerooflineLSK断路器位于变压器和变压器每个牵引绕组的输入控制器之

11、间。此断路器有两个极，以便每个变流器的两个四象限斩波器可以一起开关。预充电单元以并联的形式连接到断路器上。预充电单元由预充电接触器和电阻器构成。在变流器投入运行时，变流器的DC链路电容器先在预充电单元上充电，然后断路器闭合。这可降低输入电压突然接到空的电容器上导致的较大瞬间峰值电流。在DC链路电压达到理论终值(=2 * UTrafo, sec)的95%以上后，断路器闭合。(实际预充电电阻通过电流值为35A)3.1.1 线路断路器和预充电装置3.1.2 四象限斩波器整流器包含两个并联的四象限变流器。每个四象限斩波器都包含两个整体半桥臂的相位模块。3.1.3 DC 链路电容器 DC 链路电容器作为

12、一个平滑并缓冲DC 链路线电压的储能电路。每个变流器的DC 链路电容电池由4 x 0.75 mF 电容器构成，总共3 mF。3.1.4 谐波吸收器谐波吸收器是谐振电路，由电容器和和一个外部扼流圈构成（在牵引变流器冷却单元内）。其分两次过滤由线频率输入电压能流导致的DC 链路中的波动。它作为两次变为线频率的串联谐波电路。电容电池的谐波吸收器共有Cn=4.5 mF 的电容值。为允许充分调整谐波吸收器，电容电池配备固定值电容(Cfix)和一个调谐电容器(Cvar1, Cvar2, Cvar3)。3.1.5 DC中带接地故障探测的连续放电电阻接地故障检测由分压器、带准势绝缘和评估电路的差动放大器构成。

13、连续放电电阻分成102K : 34k 比的两个部分。电阻器的中央抽头接地；一个滤波电容器并联到下部部件中。监控此电容的电压。在出现接地故障时，测量电压改变，从而相关的TCU 指出接地故障。在额定运行期间，互感器的值显示为整体DC 链路电压的。考虑 30 %的公差（指的是由于部件公差导致的DC 链路电压的）。在接地故障的情况下，由于电容值的充电反向，测量电压改变。值为 % UE/Ud 或100 %。通过此方法可以检测到接地故障。3.1.6 牵引变流器放电并接地在牵引变流器上进行任何工作以前，必须绝对保证中间直流环节已经被彻底放电。牵引变流器接地点的位置 牵引变流器电气接口图片（A面）牵引变流器整

14、体图片3.2 驱动单元（电机以及传动装置） 动车组有16个牵引电机，这些电机被安装在下列动力转向架上： 01车、03车、06车、08车。 动力转向架的每一条轮对都装有一个牵引电机，电机被相对于列车方向横向安装在转向架上。牵引电机采用1TB2019 型号的4极3相异步电机。采用强迫风冷却。 采用温度监测方式以保护牵引电机过热。采用机械力传递系统将牵引电机的驱动力矩传递到轮对。这套系统主要由轴向、径向都具有柔性的联轴节以及轮对上的齿轮传动装置组成。联轴节的设计可以补偿在驱动过程中电机与车轮间的相对运动。 每个牵引电机冷却风扇同时给同一转向架的2个牵引电机提供规定数量的冷却空气。牵引电机的冷却风扇被

15、安装在动车组车下（靠近转向架）。牵引电机的参数 牵引电机的牌号以及每列车的数量： 16 x 1TB 2019 16 x 1TB 2019 牵引电机的型号以及安装位置 ： 相对于列车方向横向安装在转向架上。 通风方式：强迫空气冷却 （用弹性波纹管联结的开路循环通风系统） 通风量： 约0.67 m0.67 m /s /s 额定功率： 586kW 586kW 额定电压： 约2700 V 2700 V 额定电流： 约155 A 155 A 额定功率下的效率： 约94.7 % 94.7 % 额定转速： 4100 1/min 4100 1/min 额定功率下的功率因数coscos： 约0.89 0.89 温度等级： 200 200 最高电压： 约2800V 2800V 最大电流： 约220A 220A 最高转速： 约5900 /min5900 /min 牵引电机冷却风机3.3 过压限制电阻动车组设4个电压限制器。每个一个动力单元含一个电压限制器。电压限制器位于04/05中间车的端部车顶上 限压电阻器是用来防止牵引变流器过电压。在变流器发生故障的情况下，限压电阻器能确保限定的、安全放电的中间电路。 当电制动所产生的能量不能被弓网吸收时，过压限制电阻器会及时地将这