1、2008年04月2008年年04月月第第6章章牵引系统牵引系统唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司唐山轨道客车有限责任公司声明:本文件为培训资料，内容仅供参考，当与动车组实际结构不符时，应以实际结构为准。目录1. 概述2. 高压设备3. 动力单元1 概述牵引系统的是基于牵引系统的是基于25 kV AC 供电条件下运供电条件下运行设计的。每列动车组都由两组互相对称的牵引行设计的。每列动车组都由两组互相对称的牵引单元组成（单元组成（01车到车到04车为一组，车为一组，05车到车到08车为另车为另一组）它们之间用车顶电缆连接起来一组）它们之间用车顶电缆连接起来(见动车组见动车组编组图编组
2、图)。两列。两列CRH 3动车组可以重联形成一列车动车组可以重联形成一列车组。我们通过下面的牵引系统动力单元框图可以组。我们通过下面的牵引系统动力单元框图可以很清楚的了解到牵引系统的构成。很清楚的了解到牵引系统的构成。动车组编组图动车组编组图牵引动车组牵引传动系统由两个相对独立的牵引动车组牵引传动系统由两个相对独立的基本动力单元组成，一个基本动力单元主要由主基本动力单元组成，一个基本动力单元主要由主变压器、牵引变流器和牵引电机等组成。在基本变压器、牵引变流器和牵引电机等组成。在基本动力单元中的电气设备发生故障时，可全部或部动力单元中的电气设备发生故障时，可全部或部分切除该基本动力单元，但不应影
3、响到其它动力分切除该基本动力单元，但不应影响到其它动力单元。单元。牵引系统动力单元框图牵引系统动力单元框图动车组牵引是交流传动方式。驱动三相异步牵动车组牵引是交流传动方式。驱动三相异步牵引电机的是静止变流器，变流器由四象限斩波器引电机的是静止变流器，变流器由四象限斩波器(4QC)、DC 中间连接和一个脉宽调制中间连接和一个脉宽调制(PWM)逆变器组逆变器组成。四象限斩波器成。四象限斩波器(4QC)确保稳定的供电系统并且允确保稳定的供电系统并且允许再生制动能量反馈到接触网供电系统。许再生制动能量反馈到接触网供电系统。动车组的车载电源的电能是通过牵引变流器的直动车组的车载电源的电能是通过牵引变流器
4、的直流中间电压环节获得。一个静止辅助变流器系统流中间电压环节获得。一个静止辅助变流器系统(ACU)把直流电转换成为列车车载电源供电的三相交流电。把直流电转换成为列车车载电源供电的三相交流电。1.1高压设备每列动车组由两组互相对称的动力单元组成，高每列动车组由两组互相对称的动力单元组成，高压系统部件对称分布在和车车顶。压系统部件对称分布在和车车顶。车顶高压电器分布图车顶高压电器分布图高压电缆，以下称高压电缆，以下称“车顶电缆车顶电缆”将动车组两个将动车组两个牵引单元连接起来，这样通过电缆一个受电弓和牵引单元连接起来，这样通过电缆一个受电弓和一个主断路器可以同时给两个牵引单元供电。两一个主断路器可
5、以同时给两个牵引单元供电。两个隔离开关（车顶电缆隔离开关）当列车发生故个隔离开关（车顶电缆隔离开关）当列车发生故障时可以将车顶电缆断开。障时可以将车顶电缆断开。如果一个牵引单元主如果一个牵引单元主系统发生故障，另一个牵引单元可以继续工作。系统发生故障，另一个牵引单元可以继续工作。真空主断路器将受电弓接受的真空主断路器将受电弓接受的25 kV AC供电供电与车顶电缆连接。在受电弓的右后方有一个避雷与车顶电缆连接。在受电弓的右后方有一个避雷器防止空气过压，避雷器的下方是变压器，作为器防止空气过压，避雷器的下方是变压器，作为从接触网获得的从接触网获得的25 kV AC变压的传感器，主断路变压的传感器
6、，主断路器中集成了接地绝缘和电流互感器用于测量动车器中集成了接地绝缘和电流互感器用于测量动车组的电流，从电流互感器出来的信号通过中央控组的电流，从电流互感器出来的信号通过中央控制单元进行评估，而从变压器出来的信号通过中制单元进行评估，而从变压器出来的信号通过中央控制单元和牵引控制单元进行评估。央控制单元和牵引控制单元进行评估。带有接地绝缘的真空断路器将受电弓和其牵带有接地绝缘的真空断路器将受电弓和其牵引单元主变压器原边绕组连接起来，同时通过车引单元主变压器原边绕组连接起来，同时通过车顶电缆与另一个牵引单元主变压器原边绕组连接顶电缆与另一个牵引单元主变压器原边绕组连接起来。真空主断路器中设置了装
7、有弹簧的空气驱起来。真空主断路器中设置了装有弹簧的空气驱动作动器。主断路器只有当所有列车缓解条件满动作动器。主断路器只有当所有列车缓解条件满足后才被激活足后才被激活.电流互感器以及避雷器（分流变压器断开时电流互感器以及避雷器（分流变压器断开时产生的过电压）通过电缆与变压器原边绕组连接。产生的过电压）通过电缆与变压器原边绕组连接。电流互感器相当于一个变压器原边绕组的输入电电流互感器相当于一个变压器原边绕组的输入电流的传感器。变压器的输出端通过接地电流互感流的传感器。变压器的输出端通过接地电流互感器与运用地面连接，电流互感器采集变压器的输器与运用地面连接，电流互感器采集变压器的输出电流。每个牵引单
8、元的中央控制控制单元通过出电流。每个牵引单元的中央控制控制单元通过比较两个电流互感器测得的电流差来判断两个电比较两个电流互感器测得的电流差来判断两个电流互感器间原边电路是否有接地故障。（如：主流互感器间原边电路是否有接地故障。（如：主变压器原边接地故障）变压器原边接地故障）1.2主变压器主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为主变压器设计成单制式的变压器，额定电压为单相单相AC25kV/ 50Hz的线路上运行。它的次级绕组的线路上运行。它的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行护、冷却液流量计和电子
9、温度计对主变压器进行监控和保护。监控和保护。主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱主变压器箱体是由钢板焊接的，主变压器箱安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷安装在车下，主变压器采用强迫导向油循环风冷方式。方式。1.3牵引变流器牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修牵引变流器采用结构紧凑，易于运用和检修的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便的模块化结构。在运用现场通过更换模块可方便更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、更换和维修。牵引变流器由多重四象限变流器、直流电压中间环节和电机逆变器组成，牵引变流直流电压中间环节和电机逆变器组成，牵引变流器的模块具有互换性。器的模块具有互换性。
10、1.4驱动单元列车总共由列车总共由16个牵引电机驱动，位于动力转个牵引电机驱动，位于动力转向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求来设计向架上。牵引电机按高速列车的特殊要求来设计的。它们具有坚固的结构，优化重量，低噪音排的。它们具有坚固的结构，优化重量，低噪音排放，高效率和紧凑设计的特征。四极三相异步牵放，高效率和紧凑设计的特征。四极三相异步牵引电机按绝缘等级引电机按绝缘等级200制造。该电机是强迫风冷制造。该电机是强迫风冷式。式。牵引电机应适用于由电压源逆变器供电，变牵引电机应适用于由电压源逆变器供电，变频变压频变压(VVVF)调速运行方式。调速运行方式。1.5其他部件动车组其他牵引系统部件还包
11、括牵引电机通风机、动车组其他牵引系统部件还包括牵引电机通风机、过压限制电阻等。过压限制电阻等。2高压设备2.1概述高压设备主要包括受电弓、高压断路器、避雷器、高压设备主要包括受电弓、高压断路器、避雷器、网压检测装置、高压电缆、车顶绝缘子、接地装置、网压检测装置、高压电缆、车顶绝缘子、接地装置、高压隔离开关。高压设备按照高压隔离开关。高压设备按照AC 25KV 50Hz设计。设计。CHR3车上高压设备安装在变压器车车顶上，两个变压车上高压设备安装在变压器车车顶上，两个变压器车上安装器车上安装2台受电弓，并经车顶导线相互连接，正台受电弓，并经车顶导线相互连接，正常运行中将下一个受电弓。车顶导线在各
12、真空断路器常运行中将下一个受电弓。车顶导线在各真空断路器后面分路，故障时有真空断路器保护。后面分路，故障时有真空断路器保护。高压设备控制冗余控制，因为这里两个动力单高压设备控制冗余控制，因为这里两个动力单元在电气相互连接。为了在故障时确保动车组的运行元在电气相互连接。为了在故障时确保动车组的运行能力，借助车顶隔离开关将相关的动力单元在电气上能力，借助车顶隔离开关将相关的动力单元在电气上断开。断开。高压系统设计是基于列车高压系统设计是基于列车25 kV AC供电进行的。供电进行的。必须遵守必须遵守IEC60077-1标准标准,达到绝缘匹配。达到绝缘匹配。绝缘配置 备注适用标准IEC60077-1
13、 (Ref. 11) 标称电压25 kV AC 漏电距离 室外绝缘体，车顶设备外壳额定绝缘电压29 kV AC 污染等级PD4 最小漏电距离 绝缘等级 I 688 mm 超出了 IEC60077-1(Ref.11)(20mm/kV)要求。最小漏电距离 绝缘等级 II 825 mm 超出了 IEC 60077-1 (Ref. 11) (20 mm/kV)要求。额定脉冲电压125 kV 过压等级OV3 污染等级PD4 最小电气间隙230 mm 2.2受电弓受电弓以及与之相关联的高压开关设备布置在受电弓以及与之相关联的高压开关设备布置在每辆变压器车上每辆变压器车上 。CRH 3列车安装了两个相同的受
14、电弓从接触网列车安装了两个相同的受电弓从接触网采集单相交流电。采集单相交流电。满足满足EN 50206-1 (Ref. 13).产品标准。受电弓设计成单臂受电弓，通过位于产品标准。受电弓设计成单臂受电弓，通过位于底架上压缩空气驱动装置驱动受电弓下臂实现其底架上压缩空气驱动装置驱动受电弓下臂实现其上升和下降，底架安装在绝缘座上，上臂支撑着上升和下降，底架安装在绝缘座上，上臂支撑着一块具有两片接触接触带的面板。一块具有两片接触接触带的面板。SS400+受电弓SS400各组成部件名称控制原理框图受电弓配备了一个压缩空气驱动的自动升降装受电弓配备了一个压缩空气驱动的自动升降装置，当接触接触带破裂时驱动
15、装置将降低受电弓。置，当接触接触带破裂时驱动装置将降低受电弓。受电弓所有功能以及监控是通过各自的阀控制模块受电弓所有功能以及监控是通过各自的阀控制模块实现。升起是通过一个安装在控制阀模块输入电缆实现。升起是通过一个安装在控制阀模块输入电缆中的电磁阀实现。升弓时间通过输入电缆中的电抗中的电磁阀实现。升弓时间通过输入电缆中的电抗设置。降弓时间以及静态接触力以及自动升降装置设置。降弓时间以及静态接触力以及自动升降装置中的压力开关的压力通过阀控制面板设置。阀控制中的压力开关的压力通过阀控制面板设置。阀控制模块所需的压缩空气由模块所需的压缩空气由MR管提供，当列车整备时辅管提供，当列车整备时辅助空气压缩
16、机会被使用。助空气压缩机会被使用。受电弓关键技术参数受电弓关键技术参数受电弓技术参数 备注结构形式 单臂式操作机构形式 压缩空气升降机构受流器头外形尺寸根据EN 50367 (Ref. 7), (Figure B.3) 受流器头的宽度1950 mm 接触带的宽度1250 mm 接触带的材料碳运行高度（距轨面）4950-6500 mm 与接触线的接触力（静态）大概： 40-120牛顿（可调）运行速度300 km/h 试验速度：330 km/h （单次试验运行：350km/h ）额定电压25 kV 额定频率50 Hz 额定电流（牵引工况）700 A 额定电流（静止工况）约 60 A 受电弓工作特点
17、受电弓工作特点;(1)当单列动车组运行时，两个受电弓中的其中一个当单列动车组运行时，两个受电弓中的其中一个用于采集单相交流电。为了实现这个目的，两个受电用于采集单相交流电。为了实现这个目的，两个受电弓（动车组的两个牵引单元）通过车顶电缆连接。在弓（动车组的两个牵引单元）通过车顶电缆连接。在单列车运行过程中，两个受电弓的任何一个都具有相单列车运行过程中，两个受电弓的任何一个都具有相同的性能。同的性能。(2)双牵引运行时，两个受电弓，每单元一个，升起。双牵引运行时，两个受电弓，每单元一个，升起。车顶受电弓的安装位置和两受电弓之间的距离应以此车顶受电弓的安装位置和两受电弓之间的距离应以此来决定：确保
18、双牵引中有一个好的集电弓，基于来决定：确保双牵引中有一个好的集电弓，基于200 m或更长距离的受电弓的配置。或更长距离的受电弓的配置。(3)在动车组重联时，两个受电弓被升起（每列车各在动车组重联时，两个受电弓被升起（每列车各一个）。一个）。(4)在正常模式，单相交流电由动车组中优先使用的在正常模式，单相交流电由动车组中优先使用的受电弓收集，受电弓的优先配置取决于列车的配受电弓收集，受电弓的优先配置取决于列车的配置（单列或重联）的列车电子控制。在发生故障置（单列或重联）的列车电子控制。在发生故障的情况下，就会要求另外一种配置工作，这样就的情况下，就会要求另外一种配置工作，这样就要限制列车的最高运
19、行速度。在故障情况下的最要限制列车的最高运行速度。在故障情况下的最高运行速度决定相关接触网轨道中的运行图情况。高运行速度决定相关接触网轨道中的运行图情况。(5)为了避免在运行时，列车头部受空气涡流的否面为了避免在运行时，列车头部受空气涡流的否面影响，受电弓被布置在离两端车头足够远的距离影响，受电弓被布置在离两端车头足够远的距离处处2.3主断路器主断路器结构图每列动车组配置了两个主断路器，安装在每节每列动车组配置了两个主断路器，安装在每节变压器车车顶端部位置。主断路器不但用来开关动变压器车车顶端部位置。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力单元的运行电流，也可以用来
20、切断故障情况下的过流以及短路电流。过流以及短路电流。主断路器设计成单极真空主断路器，内置有弹主断路器设计成单极真空主断路器，内置有弹簧式压缩空气作动器以及真空电弧放电室。簧式压缩空气作动器以及真空电弧放电室。主断路器通过电磁阀线圈得电，压缩空气推动主断路器通过电磁阀线圈得电，压缩空气推动作动器后关闭，主触点闭合同时，开启弹簧被锁作动器后关闭，主触点闭合同时，开启弹簧被锁住。开启过程通过电磁触发（通过切断保持电住。开启过程通过电磁触发（通过切断保持电流）。主断路器正在关闭过程中，从流）。主断路器正在关闭过程中，从MR管获得压管获得压缩空气。在列车整备时，可以从辅助空气压缩机缩空气。在列车整备时，可以从辅助空气压缩机获取压缩空气。获取压缩空气。主断路器符合主断路器符合IEC 60077-1 (Ref. 11) 、IEC 60077-2 (Ref. 14)、IEC 60077-4 (Ref. 27).的的要求。要求。
