广州地铁五号线能耗装置运行分析

广州地铁五号线能耗装置运行分析

作者：黄德晖方刚

来源：《科技创新与应用》2013年第20期

摘要：文章根据在广州地铁5号线车辆在调试中出现列车制动不平稳的情况，分析了该地铁车辆制动系统的作用原理，对能耗制动作了较为详尽的分析。同时多次进行不同速度下紧急制动测试，通过吸收参数优化，明显改善了VVVF网压过高的问题，确保列车安全稳定运行。

关键词：直流；牵引；热过负荷

1 前言

五号线全线共设13座牵引降压混合变电所。每个牵引所设置制动能量消耗装置一套，当处于再生制动状况的列车回馈出去的电流不能完全被其他车辆和本车的用电设备所吸收时，能量消耗装置立即投入工作，吸收掉多余的回馈电流，使车辆再生电流持续稳定，最大限度的发挥电制动功能。

制动能量消耗装置的投入和撤出采用电压相对判断和电流判断方式，电压判断采用交流侧电压与直流侧电压进行比较判断，电网电压DC1670V以下，车辆进行再生电制动时，吸收设备不进行判断，外部具备吸收能力时，由外部吸收；如果外部没有吸收能力，则电网电压将抬高，抬高到电网电压大于DC1670V时，吸收设备投入工作，根据吸收电流的大小，进行恒压控制使电压保持在1800v左右。

五号线列车VVVF工作情况如下：VVVF箱内有两个VVVF逆变器，每个VVVF逆变器驱动2个直线电机。当VVVF接受到牵引手柄给出的牵引指令后，充电接触器CHB闭合，滤波电容器充电，当滤波电容电压达到一定值时，线路接触器LB闭合，接着CHB分离，逆变器的门极开始工作。逆变器由IGBT模块组成，能够实现变频变压控制，将1500V直流电压转换为驱动三相直线感应电机所需的三相交流电压。如果DCPT12，22（滤波电容电压传感器）检测到的电压高于1980V，门极将停止工作，同时LB分离，OVCR F1，2（过压保护晶闸管）导通，通过OVCR FR1，2（过压保护电阻）放电。

另外利用车辆VVVF监测软件检测到的部分数据样本分析可得以下一些参数：牵引工况时，DCPT11检测到的网压大于滤波电容电压30～100V左右，电制动工况时，滤波电容电压大于DCPT11检测到的网压0～100V左右。

2 发现问题

2009年9月份车辆调试以来，列车常出现制动不平稳，电制动消失。检查列车故障记录，发现故障为VVVF滤波电容过电压。

3 采取措施

9月15号在车辆段试车线进行40km/h紧急制动时能耗装置效果测试，当天共进行了三次40km/h运行时速紧急制动测试，从能耗制动柜上读取的实时波形来看，每次能耗装置能够及时投入吸收，吸收电流较大，吸收效果明显，但是制动瞬间列车上检测的VVVF网压偏高

当时五号线只投入了文冲、三溪、员村、猎德四个牵引所的能耗装置。参数设置见表1。

投入猎德、员村、三溪、文冲四个牵引所的能耗吸收装置。测试列车在30km/h、45km/h-60km/h、80km/h三种速度下进行紧急制动时能耗吸收效果。此时测试效果并不理想，之后经厂家共同讨论把参数进行优化如表2。从数据来看，能耗装置在参数优化后吸收都比较平稳，电压控制在1800v以下。对比之前效果有明显改善。所以经过多方讨论，初步确定了变电所能耗装置的参数最优化设置为（启动电压1680V、P值40、I值20）。

2009年11月初，又进行五号线AW2模式下列车与能耗装置制动匹配性试验，以达到优化参数配置的目的。

调试时，能耗装置的参数设置为启动电压1670V、P值40、I值20，本次调试中正线1500v直流系统由窖口、坦尾、火车站、猎德、员村、三溪、文冲变电所供电；同时投入坦尾、火车站、猎德、员村、三溪、文冲6个牵引所的能耗装置。车辆中心安排一列六动车编组的五号线列车进行测试，分别测试在车速为30km/h、60km/h、80km/h或以上时的常规制动（或快速制动）。根据能耗装置投入的现有状况，测试区域为窖口～火车站、火车站～猎德、猎德～员村、员村～文冲四个区段。每个区段分别做制动测试，并记录测试结果。在不同时速下多次制动情况下，由变电所内录到的波形可以判断：制动时，吸收效果明显，电压平稳；而且车辆上也未出现异常。由此可以证明能耗装置的参数设置为启动电压1670V、P值40、I值20完全能够满足运行需要，在随后时间里，我部加强了对制动能耗装置的跟踪，确认制动能耗装置吸收效果明显，电压平稳；制动能量模拟根据直线电机车辆特性，按照全线每座牵引变电所设置一套制动能量消耗装置的原则，在不同运行交路下，对列车制动能量进行模拟计算，并分析统计结果，校验制动能量消耗装置的安装容量能否满足列车运行要求。

供电模拟条件车辆基础参数及特性曲线：车辆编组：6辆编组；运行交路（对/小时）：30、24、20、17、10；直流牵引系统运行方式：正常及故障运行两种。

模拟结果统计值

根据模拟结果，在不同运行交路下，除了被线路上其他车辆利用的制动能量以外，反馈至全线各牵引变电所直流母线的制动能量平均功率为242kW，短时功率为2208kW，均小于现阶段设计的制动能量消耗装置对应的额定值

4 结束语

从目前全线的能耗装置的运行情况来看，设备运行正常，吸收效果良好，直流1500v供电系统电压满足运营标准。列车制动时VVVF的制动能量释放曲线和制动能耗装置的吸收曲线不匹配，可能影响能耗装置吸收效果，导致列车VVVF滤波电容过压故障，经车辆厂家修改VVVF参数后，设备运行正常

参考文献

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[4]王明飞.城市轨道交通再生电能吸收装置[J].城市轨道交通研究，2009.

[5]赵荣华，杨中平，郑琼林，城轨列车设置地面制动电阻的仿真研究[J].城市轨道交通研究，2008.

作者简介：黄德晖（1984，8-），男，籍贯：安徽省合肥市，现职称：电气助理工程师，学历：本科，研究方向：城市轨道交通电气。