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SS8型電力機(jī)車列車供電系統(tǒng)性能、特性、故障分析與維修 學(xué) 號(hào) 姓 名 喬成甲 專 業(yè) 機(jī)車車輛 摘 要 韶山8型電力機(jī)車列車供電系統(tǒng)的性能、特性、故障分析與維修主要是對(duì)韶山8型電力機(jī)車供電系統(tǒng)的概述；機(jī)車列車供電系統(tǒng)的原來(lái)、性能和構(gòu)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(hù)。 與此同時(shí)，新技術(shù)的產(chǎn)生，也要求我們乘務(wù)員去了解掌握。特此翻閱有關(guān)介紹，在此做一個(gè)泛釋。 關(guān)鍵詞: 過(guò)壓 接地保護(hù) 過(guò)流保護(hù) 保護(hù)控制 延時(shí)起動(dòng) 目 錄 一、 SS8型電力機(jī)車列車供電系統(tǒng)概述 1、 電氣化區(qū)段應(yīng)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(hù) 二、 機(jī)車列車供電系統(tǒng)的原來(lái)、性能和構(gòu)成 1、 列車供電系統(tǒng)主電路工作原理和構(gòu)成 （?。┻^(guò)壓吸收電路 （2）接地保護(hù)電路 （3）過(guò)流保護(hù)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(hù)控制（技術(shù)性） 3、信號(hào)及顯示控制 4、通風(fēng)機(jī)、油泵、變壓器風(fēng)機(jī)延時(shí)起動(dòng)的控制 三、列車供電系統(tǒng)的故障分析與維護(hù) 韶山8型電力機(jī)車列車供電系統(tǒng)的 性能、特性、故障分析與維護(hù) 長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)普通客車一直采用軸驅(qū)式發(fā)電機(jī)供電，軟臥空調(diào)車有利用柴油發(fā)電機(jī)組和軸驅(qū)式發(fā)電機(jī)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(shí)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(jì)80年代起，我國(guó)開始研制使用柴油機(jī)發(fā)電車提供三相380V交流電對(duì)空調(diào)列車集中供電，但是，根據(jù)我國(guó)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(jī)車向旅客列車供電的技術(shù)。98年根據(jù)部科技機(jī)函[1998]34號(hào)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(xiàng)新技術(shù)已成功應(yīng)用在ＳＳ8型及其他電力機(jī)車。 一、SS8型電力機(jī)車列車供電系統(tǒng)概述:　 電力機(jī)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(cè)裝置――集控供電控制器、客車漏電監(jiān)測(cè)器等）。 1、　電氣化區(qū)段應(yīng)用：SS8型機(jī)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(guò)配電柜供電選擇開關(guān)將其中一路600 V直流送人空調(diào)逆變電源裝置(簡(jiǎn)稱逆變器)及直流110 V電源裝置(簡(jiǎn)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(fù)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(shí)向照明、供電控制等負(fù)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(guān)引起DC600V、AC380 V供電回路短路，確保列車安全供電，列車設(shè)供電集控系統(tǒng)。供電集控系統(tǒng)由機(jī)車或發(fā)電車上的集控器及貫穿全列車的集控線組成。機(jī)車或發(fā)電車供電均受供電鑰匙及各車輛供電控制開關(guān)位置的制約，機(jī)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(guān)處于相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)位時(shí)，才能向客車供電。 3、 供電系統(tǒng)的保護(hù)：列車供電裝置設(shè)置二級(jí)接地保護(hù)檢測(cè)，以提高供電安全性。客車設(shè)本車漏電檢測(cè)電路，當(dāng) DC600 V供電線路及三相交流用電負(fù)載對(duì)地絕緣不良時(shí)，自動(dòng)切除DC600 V供電。機(jī)車設(shè)有源接地保護(hù)，當(dāng)空調(diào)列車干線或三相負(fù)載對(duì)地絕緣低于允許值時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，停止機(jī)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(yè)：SS8列車供電原理圖 二、機(jī)車列車供電系統(tǒng)的原理、性能和構(gòu)成 SS8型機(jī)車設(shè)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(jī)車整流，機(jī)車上設(shè)有兩套供電繞組及整流裝置，同時(shí)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(jī)車列車供電電路作為機(jī)車電氣線路的一個(gè)獨(dú)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(gòu)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(shè)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(hù)插座15～18XS及保護(hù)器件。下面以I路供電電路為例介紹主電路的構(gòu)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(dǎo)線309、311→列車供電插座15XS、17XS　→客車車廂。 電路的檢測(cè)及保護(hù)分為： (1) 過(guò)壓吸收電路：由阻容吸收網(wǎng)絡(luò)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(hù)電路：由1lQlP接地故障隔離開關(guān)、限流電阻73R、經(jīng)濟(jì)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(hù)電路，目的是消除保護(hù)死區(qū)，提高保護(hù)的可靠性。當(dāng)列車供電主電路及客車600 V干線上發(fā)生接地故障時(shí)，7KE動(dòng)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(wú)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(shí)（一點(diǎn)都不可）帶故障運(yùn)行，以防止客車供電主干線發(fā)生多點(diǎn)接地而使事故擴(kuò)大。 (3)過(guò)流保護(hù)電路： １．交流側(cè)過(guò)流保護(hù)由llKC、7TA組成，過(guò)流整定值為(1000100)A。當(dāng)出現(xiàn)交流側(cè)過(guò)流時(shí)，11KC動(dòng)作使30KM斷開，切除供電電路。 ２．直流側(cè)過(guò)流由9SC、5SV檢測(cè)送人微機(jī)，構(gòu)成恒壓限流控制及過(guò)流保護(hù)控制。當(dāng)檢測(cè)到供電輸出(即直流側(cè))過(guò)流時(shí)，由微機(jī)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(hù)控制，供電電路狀態(tài)顯示，供電電壓顯示，通風(fēng)機(jī)延時(shí)起動(dòng)控制。如前所述，列車供電電路不能在有故障時(shí)帶故障運(yùn)行，如接地、過(guò)流，以防止客車供電主干線發(fā)生多點(diǎn)故障，而使故障擴(kuò)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(guān)，又是該裝置總的保護(hù)開關(guān)。供電接觸器由47Qs(48QS)供電鑰匙開關(guān)及機(jī)車集控器7AC的聯(lián)鎖來(lái)控制。機(jī)車向列車供電之前需要具備兩個(gè)條件： ①供電鑰匙交到司機(jī)手中； ②客車允許機(jī)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(jī)車開始向客車供電。其中：9QP、10QP是直流側(cè)隔離開關(guān)，正常位時(shí)該聯(lián)鎖閉合；若整流電路3V、4V，則將9QP、10QP置“非?！蔽?，該聯(lián)鎖打開。11QP、12QP是接地故障隔離開關(guān)，正常時(shí)該聯(lián)鎖閉合，置“非?！蔽粫r(shí)，該聯(lián)鎖打開。43KA、42KA為接地保護(hù)中間繼電器。24KA、40KA為過(guò)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(guān)、接地保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、直流隔離、供電鑰匙、機(jī)車集控器等聯(lián)鎖開關(guān)，極端的強(qiáng)調(diào)了安全性。 (2)　保護(hù)控制（技術(shù)性） ①接地保護(hù)：由7KE、8KE供電接地繼電器進(jìn)行保護(hù)。 當(dāng)I路接地，則7KE動(dòng)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(dāng)Ⅱ路接地，則8KE動(dòng)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(guò)流保護(hù)：分交流側(cè)和直流側(cè)過(guò)流分別保護(hù)。 交流側(cè)過(guò)流保護(hù)：當(dāng)7TA(8TA)檢測(cè)到I(Ⅱ)路交流側(cè)過(guò)流時(shí)，llKC(12KC)動(dòng)作，使過(guò)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(guò)流保護(hù)：當(dāng)出現(xiàn)直流側(cè)過(guò)流時(shí)，微機(jī)由導(dǎo)線667送出信號(hào)，使24KA(40KA)過(guò)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(shí)亦使供電輸出過(guò)流繼電器41KA得電自持，電路為： 　　　667（37V+668）（38V+572）41KA69841KA400接通故障信號(hào)燈。 需要特別指出：若運(yùn)行途中有一套供電裝置故障，機(jī)車乘務(wù)員必須通知車輛乘務(wù)員調(diào)整負(fù)載，減載維持運(yùn)行。若整個(gè)機(jī)車供電系統(tǒng)裝置故障，不能向客車供電時(shí)，機(jī)車乘務(wù)員須與車輛乘務(wù)員聯(lián)系改用發(fā)電車供電（安全性）。 3、+　信號(hào)及顯示控制 主司機(jī)臺(tái)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(jī)臺(tái)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(hào)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(shí)該燈亮，電路為： 499.7KE供電接地1400　　 4998KE供電接地2400 　同時(shí)列車供電狀態(tài)顯示燈亦亮。 列車供電接地的故障的恢復(fù)采用合主斷路器的方法，閉合主斷路器的同時(shí)恢復(fù)線圈7KER、8KER得電，使7KE恢復(fù)到保護(hù)前狀態(tài)，電路為： 454.13KA669(7KER+8KER)400　此時(shí)供電接地?zé)魷纭? 4、　通風(fēng)機(jī)、油泵、變壓器風(fēng)機(jī)延時(shí)起動(dòng)的控制 設(shè)置該環(huán)節(jié)的目的：是保證機(jī)車向客車供電過(guò)程中，即列車供電裝置工作時(shí)，司機(jī)若斷開通風(fēng)機(jī)按鍵開關(guān)(例如站停)，變壓器仍能冷卻通風(fēng)，以確保機(jī)車主變壓器工作時(shí)通風(fēng)正常。該環(huán)節(jié)控制電路如下圖所示。 供電鑰匙閉合時(shí)，595線有電，若此時(shí)斷開通風(fēng)機(jī)按鍵開關(guān)，則通風(fēng)機(jī)電源接觸器18KM失電打開，其一組18KM常閉聯(lián)鎖閉合使時(shí)間繼電器22KT和14KT得電，電路為： 49018KM(22KT+14KT)400 延時(shí)6 s后22KT聯(lián)鎖閉合，接通通風(fēng)機(jī)Ⅱ、油泵、變壓器風(fēng)機(jī)接觸器供電電路，電路分別為： 59522KT28Qs52919KM400　→19KM閉合，通風(fēng)機(jī)Ⅱ工作。 59522KT535(30Qs53625KM+31Qs53923KM)400 　　　25KM閉合，油泵工作。 23KM閉合，變壓器風(fēng)機(jī)工作。 在列車供電時(shí)，若斷開通風(fēng)機(jī)按鍵開關(guān)，通風(fēng)機(jī)均先停止工作，但延時(shí)6 s后通風(fēng)機(jī)Ⅱ、油泵、變壓器風(fēng)機(jī)又重新起動(dòng)工作，冷卻主變壓器。（暫停后延時(shí)一定時(shí)間后繼續(xù)運(yùn)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(hù) 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(guān)（30KM、31KM），同時(shí)又是該系統(tǒng)總的保護(hù)開關(guān)。當(dāng)列車中的用電設(shè)備、線路等出現(xiàn)接地、過(guò)流等危及行車及生命安全的故障和隱患時(shí)，通過(guò)各類傳感器、檢測(cè)裝置所采集到的瞬時(shí)狀態(tài)作出不同的判斷和動(dòng)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(hù)都要以供電接觸器30KM、31KM為分水嶺，判知導(dǎo)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(jī)車列車供電電路是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，其工作原理比較清晰，都是圍繞著保護(hù)和安全的目的，電路也相對(duì)的比較簡(jiǎn)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(chǔ)（如各類器件的功率、溫升、絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)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(shè)備，都有相關(guān)的維護(hù)、維修工藝可供參考，主要的分析與維護(hù)重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo)是必須建立在精通列車供電系統(tǒng)的原理這個(gè)基礎(chǔ)上。 由于列車供電系統(tǒng)是一種前沿的列車供電技術(shù)，其先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性是有目共睹的，但是由于我們認(rèn)識(shí)時(shí)間短，從業(yè)務(wù)知識(shí)上還不是非常熟悉，所以認(rèn)識(shí)還是比較膚淺，希望各位老師和同學(xué)給與幫助，在這種新技術(shù)的認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)和應(yīng)用上再提高一步。 　　　　　　 致謝 參考文獻(xiàn)： 　　《電力機(jī)車電機(jī)》　　　張　龍　　主編 電力機(jī)車運(yùn)用與檢修專業(yè)課程教材 　　《電力機(jī)車電器》　　　趙嘉濤　　主編 　　《電力機(jī)車電子技術(shù)》　馬德育　　主編 　 《電力機(jī)車控制》　　　華　平　　主編 《機(jī)車電傳動(dòng)》2004年第四期《電力機(jī)車DC600V供電系統(tǒng)的改進(jìn)》 王小芳 主編 致謝 本人論文是在 李廣才老師的直接指導(dǎo)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(dǎo)，兩次修改論文提綱，當(dāng)這篇論文的初稿完成后，老師們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間，仔細(xì)地閱讀了論文初稿。提出了許多建設(shè)性修改意見并作了部分修改。在本次畢業(yè)論文的編寫過(guò)程中，能得到吳鳳麗及培訓(xùn)中心老師的指導(dǎo)使我感到非常的榮幸，吳鳳麗老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，高尚的學(xué)術(shù)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(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院的積極幫助，占用了他們?cè)S多寶貴的時(shí)間，在此也向他們表示由衷的感謝。還要感謝三年來(lái)各位老師對(duì)我的教誨，使我具備了寫論文的基礎(chǔ)。 在論文即將付印之時(shí)，對(duì)以上老師們給予我真誠(chéng)的幫助再次表示萬(wàn)分的感謝。