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浅仪CRH380B型动车组高压系统

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：刘子雄

[导读] 摘要：随着现代社会的发展，高速铁路逐渐成为人们中远途出行的主要方式，而我国高寒地区因条件限制，基本采用CRH380B型动车组。

        中国铁路北京局集团有限公司北京动车段
        摘要：随着现代社会的发展，高速铁路逐渐成为人们中远途出行的主要方式，而我国高寒地区因条件限制，基本采用CRH380B型动车组。而高压系统作为CRH380B型动车组的重要工作系统，负责将接触网的电压传至全车，关系到正列车能否正常运行。因此有必要加大对CRH380B型动车组的高压系统的研究。
        关键词：动车组；CRH380B；高压系统
        CRH380B型高寒动车组原本是在挪威等高寒国家及地区运行，因为我国的东北地区比较寒冷，所以也使用CRH380B型动车组担当高铁运营的主要车型。CRH380B型动车组自投入运行以来，大大方便了我国东北部地区在严冬腊月时节人民的出行；并且运行速度快，整点率高。该动车组之所以能如此高效率得运行，也是因为自身的高压系统能够平稳地运行；高压系统乃是全车运行的核心，它是负责将接触网上的电能转化为牵引动力和全车设备部件所需要的能源，实现整列车在高寒地区的牵引供电任务。
        1 CRH380B型动车组高压系统
        CRH380B型动车组采用电力牵引交流传动方式，为4动4拖共8辆编组，2个牵引单元组成，每个牵引单元按两动两拖构成。CRH380B型动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350km/h，最高试运营速度为400km/h。两端为司机室，正常运行时由前端司机室操纵，两列动车组可以联挂运行。其高压电气设备主要包括：受电弓、主断路器、接地开关、避雷器、车顶隔离开关、电压互感器、电流互感器、车顶跨界线缆、主变压器。高压设备按照交流25KV50HZ设计，受电弓安装在2号、7号车车顶，采用单弓受流。CRH380B型动车组高压电气系统组成如图1所示。

                            图1高压系统各部件
        2 高压系统各部件介绍
        （1）受电弓：列车在变压器车顶（CRH380B型动车组的受电弓分别在2车和7车。）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。该动车组的受电弓分别在2车和7车。CRH380B型动车组所使用的受电弓是CX-PG型受电弓。受电弓的所有功能以及监控是通过电子控制单元实现的。受电弓升起是通过安装在电子控制单元上的电磁阀实现的。升弓时间通过调节输入气路上的可调阀门。降弓时间、静态接触力、自动升降装置中压力开关的压力均通过阀控制面板设置。阀控制模块所需的压缩空气由总风管提供。
        （2）主断路器：每列动车组配置了两个主断路器，安装在每节变压器车（02,07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。主断路器设计成单极真空主断路器，具有内置弹簧式压缩空气动作装置以及真空电弧放电室。在主断路器的外部装有接地开关。监控、触发断路器以及断路器的保护是通过CCU控制实现。诊断系统确保主断路器发生任何故障时都能被发现而且发出相关的故障信息，接着发生故障的主断路器被锁闭。
        （3）接地开关：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。接地开关主要用于设备的检修，为了防止检修过程中突然来电，因此必须将检修设备的两端都接地。高压配电柜的接地开关，一般为输出负荷侧接地，当我们检修高压配电柜负荷侧时（如：紧固螺栓、拆装电缆等），就要分断开关，同时合上配电柜的接地开关，这样可以防止突然来电引起触电事故，另外可以放尽剩余电荷，有利于检修安全。
        （4）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。一个带有受电弓的车顶上有两个避雷器。一个避雷器安装在每个受电弓的右后方用于保护列车以及后段的电气系统防止过压通过接触网进入列车。另一个避雷器位于变压器原边的前端用于防止主变压器中不能承受的开关产生的过电压。
        （5）车顶隔离开关：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。车顶隔离开关是一个单极开关，在内部有气动装置。通过绝缘子的支撑实现电气绝缘。气动装置使隔离开关绕一个垂向轴转动，隔离叶片的两端分别接触车顶电缆以实现主电路的开关。电磁阀控制气动装置的动作缸，在开关位置有两个控制阀。
        （6）电压互感器：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。一个电压互感器有两个次级绕组每个绕组分别与一个受电弓连接，用于测量和监视电网接触线的电压，互感器位于受电弓与主断路器之间。
        （7）电流互感器：电流互感器为直通式互感器。每个牵引单元有三个电流互感器。一个电流互感器同时被接到每一个主断路器下口，用于测量动车组的电流。另外两个互感器（输入电流互感器和回流互感器）用于监测主变压器。这两个互感器用来测量变压器的输入电流以及回流电流，通过差动电流判断变压器是否有接地故障。
        （8）车顶跨接线缆：在每个独立的高压系统中车顶跨接电缆将两节变压器车之间的车厢连接起来。连接通过位于端墙上的支撑绝缘子和跨接电缆实现（支架被固定在支撑绝缘子上），跨接电缆布置要确保绝缘间距。车顶跨界线缆采用复绕设计。每单个绕组的容量能够满足最大运行电流要求。如果一个绕组断了，电流会通过另一个绕组保持正常工作，而且通过目测就很容易检查断掉的绕组。
        （9）主变压器：主变压器安装在2、7车车下。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。
        结语
        随着当今科学技术的不断发展，希望未来我们对CRH380B型动车组高压系统的研究可以更加深入，并能够进行优化；针对资料进行高压电气系统典型故障分析，建立动车组高压电气系统故障树模型，进行相应的故障影响及危害度分析，做到消除安全隐患，节能降耗，造福人民。
        参考文献
        [1]张兆慧.动车组高压电气系统可靠性研究[D].北京交通大学,2015
        [2]长客公司.CRH380B型动车组培训教材[M].长春：长春轨道客车股份有限公司,2016.
        [3]孙建明，颜秋容.高速铁路10kV电力系统RAMS定量评估研究[J].铁道工程学报,2008,10： 40-44.