DC600V 集中供电技术原理

(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
在线检测线路
※列车接近分相区，用B相电。
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DC600V 集中供电技术原理
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“断开”
切换断路器(B)
“闭合”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
※在线检测
※驶入中间区段，进行在线检测
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DC600V 集中供电技术原理
最早的接触网供电
发电车
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DC600V 集中供电技术原理
1、车轴发电机供电 铁路上将装有车轴发电机和蓄电池组的客车称为“母 车”，没有装的称为“子车”。 轴驱式交 流发电机 I励磁 三相交流电 直流电 整流 器 蓄电 池
电压自动 调整装置
特点： 1、采用交流感应子发电机 2、配置电压自动调节及保护装置
接触网
中性段
(B) 电源
惰行通过
轨道
切换用地面装置
切换用地面装置
※列车惰行通过中性段。
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DC600V 集中供电技术原理
方式1：列车自动过分相
车载断路器
“断开”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
切换用地面装置
轨道
切换用地面装置
※列车没有完全通过分相区，车载断路器仍然在“断开”状态 。
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DC600V 集中供电技术原理
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
电力机车供电原理图（SS8型）
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
在机车主变压器上增加
2个列车供电绕组a1和a2，
将受电弓接收的25 kV单 相交流电降压为870V； 分别通过列车供电接触 器KM1和KM2，输入独立
DC600V 集中供电技术原理
3、发电车集中供电 发电车是不载旅客的发电站，一般安装3台大功率柴油 发电机组，通常工作时启动1个或2个机组，其余备用。
DC600V 集中供电技术原理
4、机车集中供电 在电气化铁路运行区段，电力机车将接触网上25kV的 单相交流电经过变压器、整流器、变流器等一整套电气设 备处理，变成DC600V，通过贯穿全列车的输电干线和专
用车端连接器，向被其牵引的整列客车供电。
在非电气化区段，内燃机车发电机组发电后，经过整 流、滤波，形成两套独立DC600V电源，分两路通过连接 器向空调客车供电。
DC600V 集中供电技术原理
4、机车集中供电
2路DC600V电源 首先到车厢内电气综 合控制柜；经手动或 PLC选择后，引至车下 逆变器箱； 逆变器箱内的2台 35kVA逆变器和1台 15 kVA隔离变压器输 出AC380V电供交流 用电设备和充电机工 作。
1、牵引供电电网提供的是单相交流电。
2、列车在过分相区的过程中将在瞬间没有电力输 入。
600V电源 DC600V
AC380V
过分相
软启动
逆变器缓冲
软启动
稳定运行
列车过分相的时候DC600V电压的变化
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
25T客车供电系统特点：
DC600V两路干线独立供电、分散变流，本车的供、
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CRH3-001C分相区停车故障及分析
8:18 CRH3-001C蓄电池供电，升Tc07车受电弓，仅EC08车 的牵引可以恢复，其他牵引恢复后跳主断，此时只有FC05 、TC07车辅助变流器正常，车顶隔离开关不能闭合，EC08 车没有牵引力。 8:26降Tc07车受电弓，升Tc02车受电弓，在HMI上依次切 除各牵引变流器、然后再恢复，主断、牵引变流器、辅助 变流器均正常工作，但无牵引力。3min后，牵引力正常。 动车组到达车站后，厂家技术人员上车和添乘人员及随 车机械师对动车组进行了诊断，确认动车组硬件无故障。
电路的检测及保护电路有过压吸收电路，包括阻容吸收 网络R63、C33和压敏电阻6RV；接地保护电路，包括
11QP接地故障隔离开关、限流电阻R73、经济电阻R49、
接地继电器7KE及浪涌吸收电容C33；
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
输入交流侧过流保护，包括互感器KC11、TA1；
牵引变电所接收发电厂输出的三相110kV高压电， 通过变压器降压并变换成单相电，向铁路上、下行 两个方向的接触网供电。

牵引变电所（Traction Substation）
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DC600V 集中供电技术原理
1、接触网作为单相供电网，每隔30km左右就要 设置电分相绝缘器，分相绝缘器两端电压相位不同。 2、列车过分相时严禁短路两相电路。
方式1：列车自动过分相
车载断路器
“闭合”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
※闭合指令
轨道
切换用地面装置
※切换用地面装置发出指令，车载断路器“闭合”，列车用A相电
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CRH3-001C分相区停车故障及分析
7:20进行动车组断电大复位后，升Tc02车受电弓，在 HMI上切除IC06、EC08车牵引，主断不能闭合。之后 降Tc02车受电弓，升Tc07车受电弓，在HMI上切除 EC01、IC03车牵引，主断还是不能闭合。之后将四个 动车的牵引全部切除，主断能够闭合。 7:25 恢复牵引时只有EC08车的牵引可以恢复，其他 牵引恢复后跳主断，此时只有FC05、TC07车辅助变流 器正常，但EC08车没有牵引力。 7:30请求救援。 7:50救援车CRH3-005C到达。 7:57CRH3-001C切断蓄电池供电，由CRH3-005C以拖 拽方式救援。 8:05开车，8:09到达车站。
(5)动车组驶出分相区后，向控制中心报告分相区供电
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DC600V 集中供电技术原理
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“断开”
切换断路器(B)
“闭合”
(A) 电源
接源自文库网
中性段
(B) 电源
轨道
在线检测线路
※无列车状态
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方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“断开”
切换断路器(B)
“闭合”
列车过分相时线路两侧对司机的提示
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DC600V 集中供电技术原理
方式1：列车自动过分相
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
切换用地面装置
轨道
切换用地面装置
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DC600V 集中供电技术原理
方式1：列车自动过分相
车载断路器 “闭合”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
切换用地面装置
轨道
切换用地面装置
在电气化区段，电力机车的列车辅助供电装置将受电弓 接受的25 kV单相高压交流电降压、整流、滤波，形成两套
独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过连接器向空
调客车供电，供电容量2x400kW。 在非电气化区段，内燃机车发电机组发电、整流、滤波， 形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过连 接器向空调客车供电，供电容量2×400kW。
DC600V 集中供电技术原理
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DC600V 集中供电技术原理
主讲教师： 刘志明 教授
北京交通大学机电学院
zhmliu1@m.bjtu.edu.cn
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DC600V 集中供电技术原理
轨道车辆就像一间间可流动的房子，客车是人们旅 途中的临时居所，它们都安装在车辆的走行部上，沿着 铁路线流转四方。 轨道车辆在快速运行中，就像移动的房屋，但是它 不能像固定的房屋那样获得电能。
件故障，此次故障是由于ATP死机触发紧急制动并引发一
系列软件故障。
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CRH3-001C分相区停车故障及分析
后续处理方案： CRH3型动车组停在分相区后，需按照如下流程操作： (1)向控制中心申请跨区供电
(2)将牵引手柄打到“0”位
(3)跨区供电后，在网压恢复至少3s后合主断，合主断同 时要按下背光按钮“Neutral section（分相区）”至少2s， 在主断闭合同时背光按钮熄灭 (4)车载电源工作后，推动牵引手柄增加牵引力
可控硅的导通角：可控硅导通的时间。
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DC600V 集中供电技术原理
2、单元式柴油发电机供电
由于公务车以及特种用途的车辆上，负载用电量大；因 此，这些车均采用在车下安装柴油发电机组单独供电。 该供电方式一般只给本车供电，不向整列客车供电。
交流电 柴油机 联轴器
三相同步发电机
配电盘
调速器
励磁调节器
负载
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“断开”
切换断路器(B)
“断开”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
在线
※切换断路器(B)“断开”
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DC600V 集中供电技术原理
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“闭合”
切换断路器(B)
“断开”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
在线
※切换断路器(A)“闭合”
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CRH3-001C分相区停车故障及分析
原因分析及建议： （1）从CCU中下载的信息并不完全，而且有些内容描述
不明确，因此给故障分析和判断带来了很大困难。
（2）初步认为过分相时CCU只记录了进入分相区的信息 而未收到出分相区信息，可能是造成系统禁止合主断的主 要原因。 （3）动车组回库后，对动车组进行了全面的检查，无硬
配电控制由车内电气综合控制柜来完成，其控制中枢为 PLC。 各车逆变器放在车下，不占用客车空间，列车编组灵 活；控制系统采用DC 110 V；采用大功率高频开关电源；
实现全列行车安全和空调参数网络监控，并与地面联网。
采用机车车辆两级保护系统实现了故障自动切除。
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
性能优越的高速列车
动车组概念
动车组是自带动力、固定编组、两端分别设有司机室的列 车。
动车组往返不需掉转车头或摘挂机车，适合高速铁路高密 度公交化运行。
DC600V 集中供电技术原理
5、动车组辅助供电系统供电
动车组辅助供电系统主要由辅助 变流器、蓄电池、充电机等组成。 该系统将列车上牵引变压器或者主 变流器输出的电能进行处理，变成 三相交流电给用电设备工作。
工作的单相半控整流装置
V3和V4；
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
整流器V3和V4将单相 交流电整流成电压为600V，
额定电流670A的直流电；
经过滤波电抗器L5、C29 或L6、C30，由电气连接 器向列车母线供电。
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DC600V 集中供电技术原理
一、 DC600V集中供电
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DC600V 集中供电技术原理
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可控硅又称晶闸管SCR，是一种大功率半导体器件， 主要用于整流、逆变、调压和开关四个方面 A—阳极；K—阴极；G—控制极
A
SCR符号
导通条件：
1、可控硅AK之间有正向电压 2、控制极有足够大的触发电流 关断条件：
G
K
可控硅AK之间正向电压不能保证三极 管导通。
可控硅的控制角：有正向电压存在而不导通的时间。
※列车接近分相区，用B相电
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DC600V 集中供电技术原理
方式1：列车自动过分相
车载断路器
“断开”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
切换用地面装置
轨道
※切换指令
※切换用地面装置发出指令，车载断路器“断开”。
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DC600V 集中供电技术原理
方式1：列车自动过分相
车载断路器
“断开”
(A) 电源
辅助变流器
充电机和 蓄电池
牵引变压器
动车组电气系统一般分为供电系统和负载设备
DC600V 集中供电技术原理
电气化铁路供电
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DC600V 集中供电技术原理
牵引供电系统示意图
电力系统三相电110kV
牵引变电所
接触网 牵引网单相电
钢轨
额定电压25kV，正常工作范围20~29kV。
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DC600V 集中供电技术原理
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２３
DC600V 集中供电技术原理
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“闭合”
切换断路器(B)
“断开”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
※检测无列车在线
※通过区段后，检测无列车在线。
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DC600V 集中供电技术原理
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“断开”
切换断路器(B)
“断开”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
无列车
※切换断路器(A)“断开”
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２５
DC600V 集中供电技术原理
方式2： 地面自动过分相
切换断路器(A)
“断开”
切换断路器(B)
“闭合”
(A) 电源
接触网
中性段
(B) 电源
轨道
无列车
※切换断路器(B)“闭合”
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２６
DC600V 集中供电技术原理 牵引供电网供电特点
负载
DC600V 集中供电技术原理
1、车轴发电机供电


什么是感应子发电机? 当转子旋转时，在定子内表面上的任意一个被研究点 ，其主磁通的大小变化而方向不变。
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DC600V 集中供电技术原理
1、车轴发电机供电
感应子发电机的感应电势
E 2K B KW fW 齿 槽
KB-磁场波形系数 KW-绕组系数 f-电机频率 W-绕组匝数 齿-通过转子齿磁通 槽-通过转子槽磁通