CRH2型动车组辅助电源系统故障分析

1、CRH2型动车组辅助电源系统故障分析作者：李向超 王亦军来源：物联网技术2013年第11期摘 要：探讨了300 km速度级CRH2C型动车组辅助电源系统的供电电压、工作原理以及内部构成。针对CRH2C型动车组辅助电源系统的常见故障，分析了故障发生的原因，并提出了有效的应急处理措施。关键词：CRH2C型动车组；辅助电源系统；应急处理；故障分析中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）11-0043-030 引 言在现代高速动车组中，辅助供电系统作为重要组成部分之一，主要为除牵引动力之外的所有用电设备提供电力。它关系着动车组许多功能模块的实现，是列车安全稳定运

2、行、旅客乘坐舒适的重要保证。自CRH2C型动车组运行以来，辅助供电系统故障时有发生，运行中会出现辅助电源装置（APU）不能扩展供电、通风机停止、辅助负载跳闸断电等故障，这些故障直接影响旅客乘坐的舒适性和列车的正常运行，严重干扰铁路运行秩序。1 辅助电源系统1.1 CRH2C型动车组辅助电源系统概述CRH2C型动车组是300 km速度级动车组，全列车共8辆编组，6动（M）2拖（T），首尾1号车和8号车是拖车，2号车到7号车是动车。全列车共3台辅助电源装置（APU），APU1、APU2安装在1号车和8号车车底，APU3安装在5号车车底。2号车、4号车、6号车车底下各悬挂一套控制用蓄电池装置。3号车

3、、7号车车底下各悬挂一套应急通风用蓄电池装置。8号车设有列车无线用蓄电池。1.2 供电原理CRH2C型动车组的辅助电源装置APU1/APU2从电路结构上分为两部分：辅助电源单元和辅助整流单元。从变压器辅助绕组提供电源，经APU1/APU2内部电能变换，共输出6类不同电压制式的电源系统，分别为非稳定单相AC400 V系统、非稳定单相AC100 V系统、稳定三相AC400 V系统、稳定单相AC100 V系统、稳定单相AC220 V系统和稳定DC100 V系统。非稳定单相AC400 V电源系统由牵引变压器辅助绕组提供，通过闭合交流电接触器ACK1给辅助电源提供AC400 V不稳定电源系统，其配线是7

4、04、754线系统；APU1或者APU2内部的辅助变压器（ATr）将牵引变压器辅助绕组的单相不稳定AC400 V电压直接降压至单相不稳定AC100 V电源系统，向盥洗室热水器、保温回路等容许电压变动的负载供电，其配线是251线系统；APU1或者APU2内部的整流器和逆变器将非稳定单相AC400 V系统变为稳定三相AC400 V系统，为牵引系统相关的设备牵引变压器、牵引变流器、牵引电机用各送风机等以及主空压机、电开水炉等负载供电，其配线为771、781、791系统；从辅助电源单元的逆变器输出的三相稳定AC400 V电源系统经辅助整流单元的隔离稳压变压器TR3、TR4分别输出稳定单相AC100 V

5、系统、稳定单相AC220 V系统，其配线分别为202线系统和302线系统；辅助电源单元的逆变器输出的三相稳定AC400 V电源系统经过辅助整流单元的整流器变为稳定DC100 V系统，其配线为103线系统，向车辆的控制电源、车厢照明、蓄电池、给水卫生等供电。APU1/APU2内部电路结构如图1所示。图1 APU1/APU2内部电路结构构成APU3由单相整流器、三相逆变器等构成。APU3的输入电源是牵引变压器3次绕组输出的AC400 V，通过单相整流器变换成为直流电。该直流电通过三相逆变器变换成为交流电，提供AC400 V三相50 Hz电源，供应4号车主变压器冷却风机，4号车、5号车的牵引变流器C

6、I及牵引电机冷却风机用电。内部电路结构如图2所示。图2 APU3内部电路结构构成1.3 冗余性在动车组上安装3台牵引变压器，分别安装在2、4、6号车。2、6号车的牵引变压器辅助绕组输出的AC400 V电压，通过控制交流电接触器ACK1分别供电给4节车厢。正常情况下，每台主变压器的辅助绕组输出的AC400 V分别供电给4节车厢。当一台牵引变压器故障时，通过控制交流电接触器ACK2，另一台正常运转的牵引变压器能够通过辅助绕组向8节车厢供电。4号车的牵引变压器辅助绕组输出的AC400 V单独给5号车的辅助电源装置APU3提供电源。1、8号车各安装1台辅助电源装置APU，一台辅助电源装置供给4节车厢所

7、需辅助用电。当一台辅助电源装置发生故障时，通过控制扩展供电接触器BKK，另一台正常运转的辅助电源装置能够向8节车厢供电。在5号车上另外安装了一台辅助电源装置APU3，APU3单独给4、5号车的牵引设备通风机供电。当APU3出现故障时，可由8号车的APU给APU3进行扩展供电。2 辅助电源典型故障原因分析2.1 APU1/APU2辅助整流单元故障2.1.1 辅助电源装置ACVN1跳闸辅助电源装置交流电源断路器1跳闸的故障代码为146，出现这种故障的现象是AC100 V稳压供电电路失电，导致无法进行空调控制、供水控制、显示器控制等。查找故障原因时，首先要分析单相稳定AC100 V电源系统（202线

8、系统）的供电原理，单相稳定AC100 V电源系统是由辅助电源单元的逆变器输出的三相稳定400 V电源系统经过稳压变压器TR3输出，所以故障原因可能是TR3变压器故障；其次要检查该电源系统的用电设备，有可能是负载设备故障；最后要检查运行配电盘的ACVN1断路器是否出现故障。如果在运行途中某号车出现这种故障，列车可以继续运行，需要再次投入辅助电源装置交流电源1（ACVN1）。如果恢复，列车正常运行。如果没有恢复，需到该供电单元各车全部断开各车故障用电设备的NFB。再次闭合ACVN1，然后逐一闭合后续用电设备。待ACVN1再次跳闸，切除该故障用电设备，重复进行，查找出所有故障设备并相应切除，完成后闭

9、合ACVN1。待车辆入库后进一步检查具体原因。2.1.2 辅助电源装置ACVN2跳闸辅助电源装置ACVN2跳闸的故障代码为147，出现这种故障的现象是AC220 V稳压供电电路失电，导致小卖部设备、插座断电。此故障原因分析方法和故障1相同。首先分析单相稳定AC220 V电源系统（302线系统）的供电原理，它是由辅助电源单元的稳压变压器TR4输出，所以故障原因可能是TR4变压器故障；其次考虑该电源系统的用电设备是否发生故障；最后要检查运行配电盘的ACVN2断路器是否出现故障。应急故障处理措施与故障1处理方法类似，不再分析。2.1.3 辅助电源装置ARfN2跳闸辅助电源装置ARfN2跳闸的故障代码

10、为144，该故障现象是充电能力降低。辅助电源装置的辅助整流单元主要由变压器TR2和整流模块构成，输出DC100 V电源系统，由103线系统给负载供电。该故障发生的原因可能是TR2变压器故障，整流单元故障，ARfN2断路器故障。2.2 APU1/APU2辅助电源单元故障2.2.1 辅助电源装置ATN跳闸辅助电源装置ATN跳闸的故障代码为148，出现这种故障的现象是由于加热器回路失电，导致无法制暖。ATN是辅助变压器输入用断路器，为辅助电源装置的辅助变压器（ATr）输出的单相AC100 V非稳压供电电路，通过251线供电，主要用电设备为辅助加热器（AHeK）、保温2（JaN2）、水泵（ABHeCN

11、）、自动洗面台（AHWN）、玻璃加热器（GHeN）等。所以，该故障原因可能是ATr变压器故障， 负载设备故障， ATN断路器故障。2.2.2 ACK1接触不良ACK1接触不良的故障代码为170，该故障现象是VCB断开、此动力单元所有的辅助电源（APU）失电。CRH2型动车组采用变压器辅助绕组供电模式，通过控制交流电接触器ACK1，给辅助电源装置提供输入电源。该故障发生原因可能是ACK1自身故障，扩展供电ACOSN故障，交流电接触器ACK1R2故障。如果在运行途中发生此类故障，列车可以继续运行，将运行配电盘扩展供电NFB（ACOSN）断开再投入。如果恢复，正常运行。未恢复，通过闭合交流电接触器A

12、CK2，维持运行。2.2.3 辅助电源装置发生故障，不能进行BKK扩展供电该故障现象一般为APU停机，此时动力单元所有的辅助电源失压，进行BKK闭合时，另一单元APU发生故障停机。如果在运行途中出现此类故障，首先，断开故障单元的三相AC 400V（771、781、791线）电源系统所有负载，闭合BKK进行扩展供电。如能闭合BKK扩展供电，再逐个闭合负载NFB。如遇牵引变压器通风机MTrBM NFB跳闸，则切除该故障风机的变压器NFB，闭合ACK2，空调自动减半，维持运行。如遇MMBM、CIBM NFB跳闸，则切除该故障风机动车。辅助电源（APUBMN、ARFN2、ACVN1、ACVN2，APU

13、CN）其中之一跳闸，则切除相应负载，进行BKK扩展供电。如仍不能闭合BKK扩展供电，说明是771、781、791干线故障，则切除该故障单元主变压器及动车，按运规要求限速维持运行（重联无须限速）。关闭该故障单元的换气装置，密切注视蓄电池电压。2.3 辅助电源装置APU3故障CRH2C型动车组在5号车上安装了一台辅助电源装置APU3，APU3单独给4、5号车的牵引设备通风机供电。当APU3出现故障时，可由8号车的APU给APU3进行扩展供电。运行途中司机确认辅助电源装置APU3故障时，首先应到5号车运行配电盘断开辅助电源装置控制NFB（APUCN），然后闭合BKK2进行扩展供电。在运行途中，发生APU3的变频器用IGBT异常（CONVFO）故障，故障代码为224。故障原因是很可能是APU3内部整流模块损坏。首先切除5车APU3后，从8车辅助电源装置对其进行扩展供电。等入库检查APU3，根据APU3内部故障代码检查内部整流模块。如果烧损损坏，则更换新整流模块，使其恢复正常。3 结 语辅助电源系统不仅能为室内照明、显示器、空调、电茶炉等服务性设备提供电源，还要为列车运行控制提供电源，所以该系统是动车组的重要组成部分。该系统出现故障会直接影响动车组的正常运行，所以要加强辅助电源系统的故障应急处理措施和维护检修工作，减少故障的发生和损失。参 考 文 献1 刘志明，史红梅.动车组装备M.北京：