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SS8型電力機車列車供電系統(tǒng)性能、特性、故障分析與維修 學 號 姓 名 喬成甲 專 業(yè) 機車車輛 摘 要 韶山8型電力機車列車供電系統(tǒng)的性能、特性、故障分析與維修主要是對韶山8型電力機車供電系統(tǒng)的概述；機車列車供電系統(tǒng)的原來、性能和構成（從中附有韶山8列車供電原理圖）；列車供電系統(tǒng)的故障分析與維護。 與此同時，新技術的產(chǎn)生，也要求我們乘務員去了解掌握。特此翻閱有關介紹，在此做一個泛釋。 關鍵詞: 過壓 接地保護 過流保護 保護控制 延時起動 目 錄 一、 SS8型電力機車列車供電系統(tǒng)概述 1、 電氣化區(qū)段應用 2、 列車供電裝置的安全使用要求 3、 列車供電系統(tǒng)的保護 二、 機車列車供電系統(tǒng)的原來、性能和構成 1、 列車供電系統(tǒng)主電路工作原理和構成 （！）過壓吸收電路 （2）接地保護電路 （3）過流保護電路 2、列車供電系統(tǒng)的性能、特性 （1）供電接觸器控制 （2）保護控制（技術性） 3、信號及顯示控制 4、通風機、油泵、變壓器風機延時起動的控制 三、列車供電系統(tǒng)的故障分析與維護 韶山8型電力機車列車供電系統(tǒng)的 性能、特性、故障分析與維護 長期以來，我國普通客車一直采用軸驅(qū)式發(fā)電機供電，軟臥空調(diào)車有利用柴油發(fā)電機組和軸驅(qū)式發(fā)電機兩種。軸驅(qū)式空調(diào)客車供電方案，由于其效率低，且停車時不能發(fā)電，從而限制了該供電方式的發(fā)展。隨著客車空調(diào)裝置的普遍使用，從 20世紀80年代起，我國開始研制使用柴油機發(fā)電車提供三相380V交流電對空調(diào)列車集中供電，但是，根據(jù)我國的能源政策，在電氣化區(qū)段采用發(fā)電車供電，從發(fā)展的角度是不合理的，所以自1998年科研部門開始研究由機車向旅客列車供電的技術。98年根據(jù)部科技機函[1998]34號文的要求加裝了DC600V列車供電裝置，目前這一系統(tǒng)已研制成功，這項新技術已成功應用在ＳＳ8型及其他電力機車。 一、SS8型電力機車列車供電系統(tǒng)概述:　 電力機車向旅客列車供電的電源裝置為DC600／AC380兼容供電空調(diào)客車（該客車上包括客車充電器、空調(diào)采暖用逆變電源、列車安全供電控制監(jiān)測裝置――集控供電控制器、客車漏電監(jiān)測器等）。 1、　電氣化區(qū)段應用：SS8型機車列車供電裝置將受電弓接受的25 kV單相交流電，經(jīng)降壓整流，濾波成600 V直流電壓，分兩路向空調(diào)客車供電。空調(diào)客車通過配電柜供電選擇開關將其中一路600 V直流送人空調(diào)逆變電源裝置(簡稱逆變器)及直流110 V電源裝置(簡稱充電器)。逆變器將600 V直流逆變成三相50 Hz交流電向空調(diào)、電開水爐等三相交流電器負載供電。DCll0 V充電器將600 V直流變換成110 V直流，給蓄電池充電的同時向照明、供電控制等負載供電。 2、　列車供電裝置的安全使用要求：為防止誤操作客車配電柜供電開關引起DC600V、AC380 V供電回路短路，確保列車安全供電，列車設供電集控系統(tǒng)。供電集控系統(tǒng)由機車或發(fā)電車上的集控器及貫穿全列車的集控線組成。機車或發(fā)電車供電均受供電鑰匙及各車輛供電控制開關位置的制約，機車或發(fā)電車只有得到供電鑰匙各車廂供電控制選擇開關處于相對應的狀態(tài)位時，才能向客車供電。 3、 供電系統(tǒng)的保護：列車供電裝置設置二級接地保護檢測，以提高供電安全性?？蛙囋O本車漏電檢測電路，當 DC600 V供電線路及三相交流用電負載對地絕緣不良時，自動切除DC600 V供電。機車設有源接地保護，當空調(diào)列車干線或三相負載對地絕緣低于允許值時，保護電路動作，停止機車向客車供電。 空調(diào)列車供電原理圖 空調(diào)列車供電原理圖見下頁：SS8列車供電原理圖 二、機車列車供電系統(tǒng)的原理、性能和構成 SS8型機車設有列車供電系統(tǒng)。采用集中整流分散逆變的方式，即集中由機車整流，機車上設有兩套供電繞組及整流裝置，同時工作分別向列車供給兩路DC600 V電源（2400KW），車輛各用戶根據(jù)需要變換、取用，機車列車供電電路作為機車電氣線路的一個獨立系統(tǒng)，又分為主電路和控制電路。 1、　列車供電系統(tǒng)主電路工作原理和構成：主電路的功能是將供電繞組輸出的交流電壓整流濾波成為直流600 V向列車供電。它由二套相同的整流電路組成，分別向客車供電。 主要電氣設備有：主變壓器供電繞組a7x7、a8x8電壓為870 V，列車供電接觸器30KM、31KM，半控橋式整流裝置3V、4V，濾波電路5L、6L、29C、30C，列車供電保護插座15～18XS及保護器件。下面以I路供電電路為例介紹主電路的構成及工作原理。 供電繞組a7x7輸出870 V電壓一真空交流接觸器30KM→整流器3V半控橋整流(整流輸出額定電壓平均值600 V，額定電流670 A) →濾波電抗器5L和濾波電容29C→導線309、311→列車供電插座15XS、17XS　→客車車廂。 電路的檢測及保護分為： (1) 過壓吸收電路：由阻容吸收網(wǎng)絡67R、31C、壓敏電阻6RV組成。 列車供電系統(tǒng)主電路工作原理圖 (2)接地保護電路：由1lQlP接地故障隔離開關、限流電阻73R、經(jīng)濟電阻69R、接地繼電器7KE及浪涌吸收電容33C組成。主電路的接地沿用傳統(tǒng)有源保護電路，目的是消除保護死區(qū)，提高保護的可靠性。當列車供電主電路及客車600 V干線上發(fā)生接地故障時，7KE動作，使供電接觸器30KM斷開，切斷該路供電。接地故障若不能排除，可將11QP置非常位，使30KM斷開，則該路供電無法繼續(xù)工作。需特別指明的是：列車供電主電路不能在有接地故障時（一點都不可）帶故障運行，以防止客車供電主干線發(fā)生多點接地而使事故擴大。 (3)過流保護電路： １．交流側(cè)過流保護由llKC、7TA組成，過流整定值為(1000100)A。當出現(xiàn)交流側(cè)過流時，11KC動作使30KM斷開，切除供電電路。 ２．直流側(cè)過流由9SC、5SV檢測送人微機，構成恒壓限流控制及過流保護控制。當檢測到供電輸出(即直流側(cè))過流時，由微機發(fā)出指令使30KM斷開。 2、　列車供電系統(tǒng)的性能、特性 列車供電控制電路的功能是供電接觸器通斷控制，故障保護控制，供電電路狀態(tài)顯示，供電電壓顯示，通風機延時起動控制。如前所述，列車供電電路不能在有故障時帶故障運行，如接地、過流，以防止客車供電主干線發(fā)生多點故障，而使故障擴大，危及旅客生命安全。列車供電的控制電路見下圖： 列車供電控制電路原理圖 (1)　供電接觸器控制(30KM、31KM) 供電接觸器是列車供電裝置的總開關，又是該裝置總的保護開關。供電接觸器由47Qs(48QS)供電鑰匙開關及機車集控器7AC的聯(lián)鎖來控制。機車向列車供電之前需要具備兩個條件： ①供電鑰匙交到司機手中； ②客車允許機車向后供電。 那么，閉合供電鑰匙，列車供電接觸器30KM、31KM線圈得電，控制電路為： 454(47Qs+48Qs)5957AC57211QP42KA9QP24KA30KM400 454(47Qs+48Qs)5957AC57212QP43KA10QP40KA31KM400 列車供電接觸器閉合，機車開始向客車供電。其中：9QP、10QP是直流側(cè)隔離開關，正常位時該聯(lián)鎖閉合；若整流電路3V、4V，則將9QP、10QP置“非?！蔽唬撀?lián)鎖打開。11QP、12QP是接地故障隔離開關，正常時該聯(lián)鎖閉合，置“非?！蔽粫r，該聯(lián)鎖打開。43KA、42KA為接地保護中間繼電器。24KA、40KA為過流中間繼電器。若使列車供電接觸器30KM、31KM得電，控制電路需經(jīng)６道安全門鎖，其中有：接地故障隔離開關、接地保護、過流保護、直流隔離、供電鑰匙、機車集控器等聯(lián)鎖開關，極端的強調(diào)了安全性。 (2)　保護控制（技術性） ①接地保護：由7KE、8KE供電接地繼電器進行保護。 當I路接地，則7KE動作，其聯(lián)鎖使42KA接地中間繼電器得電自持，電路為： 454(47Qs+48Qs)7AC572(42KA+7KE)42KA400一組42KA常閉聯(lián)鎖打開，切斷30KM供電電路，30KM斷開，切除I路列車供電電路。 當Ⅱ路接地，則8KE動作，其聯(lián)鎖接通43KA供電電路并自持，電路為： 572(43KA+8KE)43KA400一組43KA常閉聯(lián)鎖打開，切斷31KM供電電路，31KM斷開，切除Ⅱ路列車供電電路。 ②過流保護：分交流側(cè)和直流側(cè)過流分別保護。 交流側(cè)過流保護：當7TA(8TA)檢測到I(Ⅱ)路交流側(cè)過流時，llKC(12KC)動作，使過流中繼24KA(40KA)得電并自持： I路：45411KC24KA400一組24KA常閉聯(lián)鎖切斷30KM供電電路，30KM斷開，切除I路列車供電電路。 Ⅱ路：45412KC40KA400一組40KA聯(lián)鎖，切斷31KM供電電路，31KM斷開，切除Ⅱ路列車供電電路。 直流側(cè)過流保護：當出現(xiàn)直流側(cè)過流時，微機由導線667送出信號，使24KA(40KA)過流中繼得電自持，電路為： I路：66737V35V24KA400 Ⅱ路：66838V36V40KA400 24KA(40KA)反聯(lián)鎖打開使30KM(31KM)的失電斷開，切除列車供電電路。同時亦使供電輸出過流繼電器41KA得電自持，電路為： 　　　667（37V+668）（38V+572）41KA69841KA400接通故障信號燈。 需要特別指出：若運行途中有一套供電裝置故障，機車乘務員必須通知車輛乘務員調(diào)整負載，減載維持運行。若整個機車供電系統(tǒng)裝置故障，不能向客車供電時，機車乘務員須與車輛乘務員聯(lián)系改用發(fā)電車供電（安全性）。 3、+　信號及顯示控制 主司機臺上故障顯示屏(即主顯示屏)中“列車供電I”、“列車供電Ⅱ”、“供電接地１”、“供電接地２”、“供電輸出”用于指示供電裝置的工作狀態(tài)及故障狀態(tài)。由副司機臺左側(cè)電流表、電壓表分別顯示兩路供電輸出電壓和電流， 主顯示屏顯示： 列車供電狀態(tài)顯示：只要30KM、31KM斷開，則接通顯示電路： 49930KM列車供電1400 49931KM列車供電1400表示列車供電裝置現(xiàn)在不工作，一旦列車供電裝置投入工作，則該信號燈指示滅。 列車供電接地故障顯示：I或Ⅱ路出現(xiàn)接地故障時該燈亮，電路為： 499.7KE供電接地1400　　 4998KE供電接地2400 　同時列車供電狀態(tài)顯示燈亦亮。 列車供電接地的故障的恢復采用合主斷路器的方法，閉合主斷路器的同時恢復線圈7KER、8KER得電，使7KE恢復到保護前狀態(tài)，電路為： 454.13KA669(7KER+8KER)400　此時供電接地燈滅。 4、　通風機、油泵、變壓器風機延時起動的控制 設置該環(huán)節(jié)的目的：是保證機車向客車供電過程中，即列車供電裝置工作時，司機若斷開通風機按鍵開關(例如站停)，變壓器仍能冷卻通風，以確保機車主變壓器工作時通風正常。該環(huán)節(jié)控制電路如下圖所示。 供電鑰匙閉合時，595線有電，若此時斷開通風機按鍵開關，則通風機電源接觸器18KM失電打開，其一組18KM常閉聯(lián)鎖閉合使時間繼電器22KT和14KT得電，電路為： 49018KM(22KT+14KT)400 延時6 s后22KT聯(lián)鎖閉合，接通通風機Ⅱ、油泵、變壓器風機接觸器供電電路，電路分別為： 59522KT28Qs52919KM400　→19KM閉合，通風機Ⅱ工作。 59522KT535(30Qs53625KM+31Qs53923KM)400 　　　25KM閉合，油泵工作。 23KM閉合，變壓器風機工作。 在列車供電時，若斷開通風機按鍵開關，通風機均先停止工作，但延時6 s后通風機Ⅱ、油泵、變壓器風機又重新起動工作，冷卻主變壓器。（暫停后延時一定時間后繼續(xù)運行，為保障列車供電不間斷）。 三、列車供電系統(tǒng)的故障分析與維護 前面講到，列車供電系統(tǒng)中的供電接觸器是列車供電系統(tǒng)的總開關（30KM、31KM），同時又是該系統(tǒng)總的保護開關。當列車中的用電設備、線路等出現(xiàn)接地、過流等危及行車及生命安全的故障和隱患時，通過各類傳感器、檢測裝置所采集到的瞬時狀態(tài)作出不同的判斷和動作，都要作用于供電接觸器30KM、31KM，所以，列車供電系統(tǒng)的故障分析與維護都要以供電接觸器30KM、31KM為分水嶺，判知導致30KM、31KM狀態(tài)發(fā)生變化的原因是分析列車供電系統(tǒng)的故障的線索。 由于機車列車供電電路是一個相對獨立的系統(tǒng)，其工作原理比較清晰，都是圍繞著保護和安全的目的，電路也相對的比較簡潔，所以熟知列車供電系統(tǒng)的各類電路原理和了解掌握電路中的各類器件的性能是分析和判斷故障的基礎（如各類器件的功率、溫升、絕緣性能、機械強度、電器特性等） 總 結(jié) 列車供電系統(tǒng)所采用的都是通用的電子電氣設備，都有相關的維護、維修工藝可供參考，主要的分析與維護重點要放在如何判斷和查找故障的原因處所，如何根據(jù)列車供電系統(tǒng)的特性去實現(xiàn)其設計目標是必須建立在精通列車供電系統(tǒng)的原理這個基礎上。 由于列車供電系統(tǒng)是一種前沿的列車供電技術，其先進性、經(jīng)濟性是有目共睹的，但是由于我們認識時間短，從業(yè)務知識上還不是非常熟悉，所以認識還是比較膚淺，希望各位老師和同學給與幫助，在這種新技術的認識、學習和應用上再提高一步。 　　　　　　 致謝 參考文獻： 　　《電力機車電機》　　　張　龍　　主編 電力機車運用與檢修專業(yè)課程教材 　　《電力機車電器》　　　趙嘉濤　　主編 　　《電力機車電子技術》　馬德育　　主編 　 《電力機車控制》　　　華　平　　主編 《機車電傳動》2004年第四期《電力機車DC600V供電系統(tǒng)的改進》 王小芳 主編 致謝 本人論文是在 李廣才老師的直接指導下完成的，在論文的選題及其寫作思路上老師多次給予我指導，兩次修改論文提綱，當這篇論文的初稿完成后，老師們在百忙中抽出時間，仔細地閱讀了論文初稿。提出了許多建設性修改意見并作了部分修改。在本次畢業(yè)論文的編寫過程中，能得到吳鳳麗及培訓中心老師的指導使我感到非常的榮幸，吳鳳麗老師嚴謹?shù)闹螌W作風，高尚的學術品質(zhì)，熱情的待人態(tài)度給我留下了深刻的印象，在完成論文之際，在此向老師表示衷心的致謝。 在完成論文的編寫、整理、資料的收集等方面，得到了濟南鐵道職業(yè)技術學院的積極幫助，占用了他們許多寶貴的時間，在此也向他們表示由衷的感謝。還要感謝三年來各位老師對我的教誨，使我具備了寫論文的基礎。 在論文即將付印之時，對以上老師們給予我真誠的幫助再次表示萬分的感謝。