DC600V地面電源

1、DC600V地面電源 一、 設(shè)計原則 可靠、實用、經(jīng)濟、人機界面直觀；輔助功能-檢測、記錄系統(tǒng)與電源系統(tǒng)完全獨立，互不干擾。1.1半控整流橋是成熟、經(jīng)濟的整流模式整流模式有以下幾種： 旋轉(zhuǎn)電動機-發(fā)電機組。應(yīng)用在電力電子器件誕生前，噪音大、效率低； 水銀整流器。也應(yīng)用在電力電子器件誕生前，有毒、維護困難，結(jié)合變壓器原邊或次邊調(diào)壓； 不可控整流橋。應(yīng)用在電力電子器件發(fā)展后，現(xiàn)在化工、冶煉行業(yè)等大電流、低電壓，允許大波動場合仍較多應(yīng)用。成本低、可靠。 半控整流橋。應(yīng)用在電力電子器件發(fā)展中，開發(fā)出晶閘管（可控硅）后，具有控制特性好，反應(yīng)快、精度高，成本適中。 全控整流橋。相對半控整流橋控制復(fù)雜，成本

2、高。 脈沖整流器。隨著電力電子器件進一步發(fā)展，開發(fā)出比可控更進一步的可關(guān)斷器件，如GTO、IGBT、IPM、IGCT，性能更先進，但成本高、控制復(fù)雜。貴局聯(lián)合其他單位研制成功的“中原之星”的主傳動中，就應(yīng)用了IGBT的脈沖整流器，但車電回路中仍是采用半控整流橋。另外，如果引入開關(guān)電源概念，形式就更多。綜合分析各種整流模式，本方案采用成熟、經(jīng)濟的三相半控橋整流。1.2常規(guī)的繼電控制很直觀現(xiàn)在計算機很發(fā)達，應(yīng)用廣泛。“中原之星”及其他機車中都大量應(yīng)用計算機技術(shù)，上了計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機邏輯控制，還有彩色顯示屏。我們在地面變頻供水裝置中應(yīng)用了工業(yè)可編程控制器，自己開發(fā)了JR-2000型智能控制器，具有

3、通訊、電話線聯(lián)網(wǎng)功能；完全有條件在本電源裝置中上計算機邏輯控制系統(tǒng)或工業(yè)可編程控制器及顯示器、觸摸屏或彩色顯示屏。考慮裝置控制邏輯很簡單，繼電器、指示燈不多，沒有什么時序要求，且繼電器、指示燈直觀，判斷、檢修方便，所以未采用計算機控制。1.3 本方案的基本內(nèi)容經(jīng)過運用考核證明穩(wěn)定可靠，鄭州、武昌、杭州、合肥、天津車輛段等地面電源已運行多年，未發(fā)生故障，2007年初在三亞車站的投入運用地面電源一直正常。本裝置本質(zhì)是提供直流600伏的電源，其負(fù)載是DC/AC逆變器及DC/DC充電機,并且它們工作時將使干線電壓中諧波非常豐富，沒有必要化高成本換取過高電源品質(zhì)，因此，根據(jù)機車車輛實際情況取性價比適中的

4、三相半控橋整流、繼電控制方式。1.4為提高整流裝置的可靠性, 采用銅質(zhì)整流橋散熱器,以杜絕散熱器與銅母排電聯(lián)接處銅鋁接觸電腐蝕現(xiàn)象。濾波支撐電容采用機車上所用的金屬化膜電容，性能穩(wěn)定可靠，壽命長（是電解電容的5-10倍）。1.5有絕緣檢測、運行參數(shù)記錄和數(shù)據(jù)存儲功能。設(shè)計思路是實現(xiàn)功能的裝置與電源系統(tǒng)完全獨立，避免裝置干擾、影響DC600伏電源的正常輸出；也可方便實施改進與增加功能。二、 基本原理2.1 主電路電氣原理圖（見下頁）為一路400KW主電路圖，整個電源2×400KW有二路。由變電所配電系統(tǒng)引入三相380V交流電源，送入低壓室內(nèi)的控制柜，經(jīng)保護、控制后送入整流主變壓器變壓，

5、再送入整流柜內(nèi)三相半控整流橋相控整流后輸出直流600V，再經(jīng)過平波電抗器濾波，通過電纜送至股道傍插座，再通過KC20D電力連接器把DC600V電源送入客車車輛。. 電流傳感器UA11檢測負(fù)載電流反饋信號給電子控制裝置，進行直流側(cè)過載保護。在直流側(cè)配電箱中裝有電壓傳感器UV11，檢測整流輸出電壓，反饋電壓信號給電子控制裝置，用于控制、補償負(fù)載引起的線路壓降及保護，保證送入車輛電壓為600V。支撐電容C1主要作用是建立空載試驗電壓，同時起濾波作用，而與電容相并聯(lián)電阻R1/R2是放電電阻，釋放電容上電壓，起安全保護作用。在配電箱中裝有電壓表PV11，電流表（帶分流器）PA11顯示輸出電壓及負(fù)載電流。

6、為了吸收操作過電壓保護整流元件，在整流柜中裝有由RC組成的阻容吸收網(wǎng)絡(luò),同時為了降低元件損壞對變壓器的沖擊,次邊串有快速熔斷器。另外，在L-C-R柜中還裝有有源接地保護裝置FE1，檢測直流側(cè)正線或負(fù)線及相關(guān)電器的漏電流，保護動作時，跳開主電源，并有信號燈顯示信號。整流裝置采用強迫通風(fēng)冷卻，風(fēng)機電源為交流三相380V。2.2控制電路2.2.1.通過配電箱中按鈕，可控制兩路電源同時投入，也可控制單獨一路投入。有直流側(cè)過載、接地和交流側(cè)過載保護電路，相應(yīng)繼電器動作，封鎖電子控制，并斷開電源接觸器。2.2.2 信號顯示電路風(fēng)機接觸器、電源接觸器合上后，有交流380V電源，有相應(yīng)電源指示。過流、接地、快

7、熔燒損保護動作后，也有相應(yīng)故障顯示。2.2.3. 電子控制裝置電子控制裝置采用SS3、SS4、SS6、SS7等機車電傳動中較成熟的交直變流控制技術(shù)對整流橋?qū)崿F(xiàn)恒壓、限流控制，根據(jù)電壓、電流的反饋信號與控制給定值比較后，通過控制晶閘管觸發(fā) ,實現(xiàn)輸出恒定為DC600V。電子控制裝置對外輸出信號有：觸發(fā)脈發(fā)、過流保護。需要外部送入信號有：同步信號，電流、電壓信號，解鎖信號以及控制電源。2.3絕緣檢測及運行數(shù)據(jù)記錄裝置 絕緣檢測方案是利用高壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生1000V直流電壓，分別施加于正、負(fù)線之間及正、負(fù)線對地之間，同時利用傳感器模塊測量漏電流，計算出絕緣阻值。下圖是個初步方案框圖。測量時先斷開接地保

8、護，再分別施加電壓測量絕緣阻值。存在問題是，由于大電流直流干線自動斷開的接觸器體積大、成本高，所以從上圖可見測量時把地面電源的三相半控橋、電容、輸電干線一起檢測了。三、主要參數(shù)、功能1.1 額定功率： 2×400Kw（直流）1.2額定輸入電壓： 3相AC380V±10% 1.3額定輸出電壓：DC600V1.4直流穩(wěn)壓精度： ±5%1.5直流額定輸出電流： 667A最大直流電流： 750A1.6直流電壓紋波（峰-谷值）小于額定電壓的5%。瞬時尖峰值小于1200V，持續(xù)時間小于20s。1.7具有主干線自動絕緣檢測、報警、運行參數(shù)檢測記錄、查詢、打印功能，系統(tǒng)有自檢功能

9、。1.8 具有過流、過壓、短路、接地保護功能。1.9具有遠(yuǎn)程現(xiàn)場輸入的密碼進行鑒別確認(rèn)并將遠(yuǎn)程輸入的人員代碼、車次代碼進行存儲記錄功能。2.1電路中裝有電壓表，電流表（帶分流器）顯示輸出電壓及負(fù)載電流。2.2具有整流元件過電壓吸收保護功能。2.3整流裝置采用強迫通風(fēng)冷卻，風(fēng)機電源為交流三相380V。2.4電子控制裝置采用交一直變流控制技術(shù)輸出恒定為DC600V。2.5變壓器采用非標(biāo)設(shè)計，三相干式風(fēng)冷 380V/500V 整流變壓器。2.6具有線路壓降補償、雙重控制（配電箱、電源室都可控制）等功能。2.7 整流裝置 采用銅質(zhì)整流橋散熱器;濾波支撐電容采用機車上所用的金屬化膜電容。四、系統(tǒng)組成整個

10、電源由控制柜1臺、整流變壓器2臺、整流柜1臺、L-C-R柜2臺、股道傍設(shè)備（插座箱4臺、配電箱2臺、儲線柜2臺）、連接電纜等組成。整流變壓器作用是提供交流電源，按整流要求非標(biāo)設(shè)計，采用干式變結(jié)構(gòu)，以方便維護?？刂乒瘛⒄鞴?、L-C-R柜作用是把交流電源整流成直流600V電源，并根據(jù)網(wǎng)壓及負(fù)載變化實時快速調(diào)節(jié)，保持電壓輸出穩(wěn)定，并實行各種保護功能。插座箱作用是利用KD20D插座，通過KD20D插頭對，把DC600V電源送入車輛上。配電箱作用是實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作人員在股道邊操作實施電源的投切。儲線柜用于儲存KD20D插頭對。五、部件結(jié)構(gòu)整流柜、控制柜、L-C-R柜為非標(biāo)設(shè)計，采用標(biāo)準(zhǔn)GGD骨架。配

11、電箱、插座箱、儲線柜非標(biāo)設(shè)計,根據(jù)人機友好界面及現(xiàn)場情況確定。整流變壓器非標(biāo)設(shè)計，干式結(jié)構(gòu)?？紤]把絕緣自動檢測、數(shù)據(jù)紀(jì)錄、存儲、打印裝置安裝在L-C-R柜中。1. 控制柜控制柜為非標(biāo)設(shè)計，采用標(biāo)準(zhǔn)GGD骨架，主電路中380V電氣部件以及控制電器、控制裝置、電源變壓器都安裝其內(nèi)。2. 整流柜整流柜為非標(biāo)設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)GGD骨架，上方為冷卻風(fēng)機，向下為過渡風(fēng)道和整流元件安裝。下方交流進線、快速熔斷器，直流輸出母排、電流傳感器UA11/UA21。整流柜中部兩側(cè)安裝次邊RC組成的阻容吸收網(wǎng)絡(luò)及控制同步變壓器。元件安裝及其RC保護模塊，晶閘管面板上脈沖輸出集成塊、半導(dǎo)體元件采用我所批量生產(chǎn)、廣泛用于機車上

12、的部件，確保裝置的可靠。3. L-C-R柜采用標(biāo)準(zhǔn)GGD骨架，上方為支撐電容、接地保護裝置、放電電阻，下方是濾波電抗器。絕緣自動檢測、數(shù)據(jù)紀(jì)錄、存儲、打印裝置也安裝在內(nèi)。4. 配電箱采用不銹鋼材料，上部為顯示部份，中部為操作按鈕、背面為接線排及電壓傳感器，下方分流器及出線母排。5. 插座箱采用不銹鋼材料，KC20D插座安裝在內(nèi)，提供2路600V電源。6. 儲線柜采用不銹鋼材料，用于存放2根KC20D電連接器插頭對。7. 變壓器變壓器為非標(biāo)設(shè)計，三相10KV/500V，為降壓整流變壓器，干式。部件尺寸：名稱 數(shù)量 外型尺寸變壓器 2臺 1200×1100×1700整流柜 1個

13、 1200×800×2200控制柜 1個 1200×800×2000L-C-R柜 2個 1000×800×2000配電箱 2個 800×600×1800插座箱 2個 800×600×1800儲線柜 2個 1500×600×600連接電纜 VV221×150-800米、KVV2230×1-100米、VV1×120-100米、三芯屏蔽控制線200米、二芯屏蔽控制線200米地面電源系統(tǒng)現(xiàn)場安裝效果圖地面電源系統(tǒng)現(xiàn)場安裝效果圖2005年6月安裝于合肥車輛

14、段四、DC600V地面電源主要銷售業(yè)績近幾年生產(chǎn)DC600V地面電源的主要營銷業(yè)績訂貨單位訂貨時間訂貨規(guī)格訂貨數(shù)量輸入電壓廣鐵粵海公司三亞車站2007年2*400KW1套AC380V武昌車輛段1997年2*400KW1套AC380V天津車輛段1999年2*400KW4套AC380V蘭州車輛段2001年2*340KW1套AC380V蘭州車輛段2002年180KW，50KW3套AC380V北京動車庫2002年2*588KW2套AC10KV沈陽動車庫2003年2*800KW1套AC10KV鄭州車輛段2003年2*400KW1套AC380V漢口客技站2003年2*400KW1套AC380V三棵樹車輛段2004年2*400KW1套AC380V長沙車輛段2004年50KW2套AC380V泰州站2005年2*400KW,50KW1套AC10KV杭州車輛段2005年2*400KW，50KW3套AC10KV，380V合肥車輛段2005年2*400KW，50KW3套AC10KV，380V南京車輛段2005年50KW2套AC10KV，380V鄭州車輛段2005年50KW2套AC380V南通客技站2006年2*400KW2套AC10KV合武線2008年2*400KW1套阜陽站2007年2*400KW1套AC10KV廣州車輛段2007年100KW2套廣州車輛廠2007年100KW3套洛陽客技站2007年2