CRH380B型动车组高压供电系统应急故障处理方案设计.doc

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1、目 录摘 要1第1章 引 言2第2章 CHR380B型动车组概述32.1 CHR380B型动车组简介32.2 CHR380B型动车组高压供电系统32.2.1 CHR380B型动车组高压供电系统简介32.2.1 CHR380B型动车组高压供电系统工作原理4第3章 CHR380B型动车组高压供电系统主要结构63.1 受电弓63.2 主断路器63.3 变压器73.4电压互感器83.5接地开关8第4章 CRH380B型动车组高压供电系统应急故障处理方案94.1 受电弓上升位置异常应急处理方案94.2 受电弓无法升起应急处理方案94.4受电弓自动降下或挂有异物应急处理方案114.5单车VCB不能闭合应急

2、处理方案114.6 全列VCB不能闭合应急处理方案124.7 EGS（保护接地）合上后无法断开应急处理方案13结 论15致 谢16参考文献17摘 要CHR380B型动车组高压系统由受电弓、真空断路器+接地保护开关、避雷器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器、高压接头、高压电缆等组成，高压设备连接采用高压设备箱整体密封结构，除受电弓和网侧避雷器外的其它高压设备均安装在车下高压设备箱内，车顶高压电缆采用内绝缘直接电缆跨接。高压供电系统设备为动车组供电和动车组安全运行提供了重要基础，而目前我国动车组高压供电系统各设备在应用中会出现一系列的故障问题，影响了高压供电系统的使用寿命，使其不能为高铁运行提

3、供良好的供电效果。因此本毕业设计对高压供电系统的结构和工作原理分析，并提出CRH380B型动车组的高压供电系统故障应急处理方案。本毕业设计首先对CRH380B型动车组的高压供电系统进行介绍，分析其主要结构及参数，针对动车组运行途中常遇故障进行分析，然后对CRH380B型动车组的高压供电系统故障进行应急处理方案设计。关键词：CRH380B型动车组；高压供电系统；结构；应急处理第1章 引 言CRH380B型电力动车组（或称CRH3-380型），是中国铁道部为营运新建的高速城际铁路及客运专线，中国铁道部将所有自行发展关键技术、引进国外技术、联合设计生产的中国铁路高速车辆（CRH）均命名为“和谐号”。

4、CRH380B型动车组高压系统由受电弓、真空断路器+接地保护开关、避雷器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器、高压接头、高压电缆等关键部件组成。真空断路器置于受电弓后级，受电弓故障时可通过真空断路器隔离。高压设备连接采用高压设备箱整体密封结构，除受电弓和网侧避雷器外的其它高压设备均安装在车下高压设备箱内，车顶高压电缆采用内绝缘直接电缆跨接。真空断路器可控制两个高压单元，工作时仅需一个真空断路器动作，受电弓侧故障可通过断路器隔离，主干路故障可通过真空断路器保护，某一个高压单元故障可通过隔离开关切除。各关键部件安装位置分别分布在车顶及车下, 车顶位置安装有受电弓、电缆及电缆接头、支撑绝缘子。受电

5、弓从接触网将25k V高压交流电导入列车, 升起或降下通过气动控制；3、6车辆各装有一架。电缆及电缆接头:将受电弓电流传导到设备舱内的主变压器, 并在动车组各车辆之间进行电流的传导；分布于3车到6车高压设备箱之间、受电弓与高压设备箱之间的回路连接。支撑绝缘子:用于受电弓弓体的支撑及固定, 安装于3、6车受电弓与车顶之间。车下关键部件包括:高压隔离开关、电压互感器、接地开关、避雷器、真空断流器、网侧电流互感器及支路电流互感器。高压供电系统是动车组运行的重要组成部分，高压供电系统好坏对铁路系统的安全运营起着至关重要的作用。对CRH380B型动车组的高压供电系统故障进行应急处理，对CRH380B型动

6、车组的稳定运行有至关重要的意义。第2章 CHR380B型动车组概述2.1 CHR380B型动车组简介CRH380B型电力动车组（或称CRH3-380型），是中国铁道部为营运新建的高速城际铁路及客运专线，中国铁道部将所有自行发展关键技术、引进国外技术、联合设计生产的中国铁路高速车辆（CRH）均命名为“和谐号”。2011年11月14日，针对CRH380BL型动车组连续发生热轴报警误报、自动降弓、牵引丢失等故障的问题，铁道部证实，被召回的54列CRH380BL动车组列车，已整改合格，并从2011年11月16日起陆续恢复运营。CRH380B型电力动车组由中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司、长春轨道客

7、车股份有限公司在CRH3C型电力动车组基础上自主研发的CRH系列高速动车组，也是“中国高速列车自主创新联合行动计划”的重点项目之一，并将以此为基础研制时速400公里的CIT400B检测车。CRH380B型动车组是在CRH3C基础上研发的新一代高速动车组，与CRH3C相比，持续运营时速为由300公里提高至350公里，最高运营时速由350公里提高到380公里，最高试验时速为400公里以上，性能优化以提高牵引功率、降低传动比及动车组气动外形减阻为主，而列车舒适度优化方面主要采取提高列车减震性能、车厢降噪、加强车内气压控制等方式。2.2 CHR380B型动车组高压供电系统2.2.1 CHR380B型动

8、车组高压供电系统简介高压供电系统由受电弓、真空断路器+接地保护开关、避雷器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器、高压接头、高压电缆等组成，高压设备连接采用高压设备箱整体密封结构，除受电弓和网侧避雷器外的其它高压设备均安装在车下高压设备箱内，车顶高压电缆采用内绝缘直接电缆跨接。真空断路器置于受电弓后级，受电弓故障时可通过真空断路器隔离。真空断路器可控制两个高压单元，工作时仅需一个真空断路器动作，受电弓侧故障可通过断路器隔离，主干路故障可通过真空断路器保护，某一个高压单元故障可通过隔离开关切除。图2.1高压供电系统设备配置图2.2.1 CHR380B型动车组高压供电系统工作原理TP03车和TP0

9、6车各设置1个基本高压单元，每个高压单元的设置相同；隔离开关可隔离对应的高压单元；通过真空断路器可对故障受电弓、电压互感器、电流互感器等进行隔离；每个高压单元通过电流、电压互感器进行检测，实施过压、过流保护；每个高压单元设置2个避雷器，实现高压回路过电压两级保护。高压供电系统原理图如下图所示。图2.2 高压供电系统原理图第3章 CHR380B型动车组高压供电系统主要结构CRH380B型动车组的高压供电系统是基于25kV供电条件而设计的。动车组为16辆编组，1-8车与9-16车分别构成两个完全相同且互相独立的高压单元。每个高压单元为2个完全相同的牵引单元提供列车牵引及辅助供电电源。3.1 受电弓

10、CRH380B型动车组采用法维莱公司的CX型主动控制的单臂受电弓。该产品符合EN50206-1标准，弓头为单滑板受电。气动控制阀板及受电弓控制器（PCU），安装在车内。受电弓控制器的电气接口为DC110V，通过MVB总线与本车终端单元进行通信。 受电弓是利用车顶接触网获取和传递电流的机械组成。CX-GI型和DSA380型受电弓与25kV电压接触网接触并将电流传输到车顶电路中，该受电弓用于350中国标准化动车组上。受电弓的升降是由气囊组成的平衡系统控制，气囊的压力空气由气动控制单元提供，在压力空气作用下气囊伸长产生扭矩，通过凸轮及弹性连接轴作用在下臂铰链处，从而使受电弓升起。电子控制单元接收来自

11、车辆的控制信号如速度、接触网类型等，通过内部运算，调整输出至气囊的压力，使弓头和接触网之间保持设定的接触力。如果压力空气供应中断或者低压电源供应发生故障，受电弓会自动降弓，降弓是随着气囊内的压力空气排空后由重力作用自动实现。自动紧急降弓是当碳滑板磨损到限或者弓头受撞击破损时，受电弓通过紧急降弓阀快速排空气囊中的压力从而实现弓头快速脱网，该装置能够保护接触网不受损害。 表3.1 CRH380B型动车组受电弓结构参数名称规格名称规格标称供电电压25KV额定电流1000A最大持续电压29KV短路电流16KA供电频率50Hz1Hz压缩空气流量最大30 1/min滑板材料碳降弓时间小于67s压缩空气要求

12、5bar0.5ba3.2 主断路器CRH380B型动车组采用赛雪龙（Scheron）公司的BVAC N99型主断路器。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。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，开启弹簧被锁住。开启过程通过电磁触发（通过切断保持电流）。主断路器从总风管获得压缩空气。在列车整备时，可以从辅助空气压缩机获取压缩空气。表3.2 CRH380B型动车组主断路器结构参数名称规格名称规格标称供电电压25KV短路电流20KA最大持续电压29KV短路峰值电流50KA供电频率50Hz1Hz辅助电压DC 110V额定电流100

13、0A辅助触点开关电流最大0.8A 最小 4mA3.3 变压器TC车的车下安装有牵引变压器，主要作用是接触网电压转换为相对较低的等级，提供给列车牵引及辅助系统，进行列车牵引及中低压负载的供电。牵引变压器符合IEC 60310及IEC 61373标准要求。铁心磁路为芯式结构，由两个芯柱旁轭及两个矩形铁轭组成；磁片采用冷轧晶粒取向硅钢片叠积而成，片间有耐热绝缘涂层；芯柱采用多级近似圆形截面，使用绑带绑扎，使增加刚性。线圈有两柱，每柱有2段绕组；线圈为层式结构，绝缘等级为F级；每段绕组都由高压绕组和牵引绕组组成；绕组从里到外布置顺序为牵引绕组、高压绕组；每个绕组带有轴向的油道，这些油道用于绕组的冷却；

14、为满足高阻抗的要求，线圈采用四分裂式结构。表3.3 CRH380B型动车组变压器结构参数名称规格名称规格变压器容量KVA6134二次侧额定电流A4x1484一次侧额定电流A245二次侧额定电压V4x1850一次侧额定电压V2500绝缘等级F额定电流1000A变压器油Ester油3.4电压互感器TC车的车顶安装有电压互感器，位于受电弓与主断路器之间。其主要作用是检测接触网电压，将检测的信号提供给列车的网络控制系统及相应的牵引变流器，以便相应系统进行控制与保护。电压互感器符合EN 60044-2(Ref.16)和EN60044-2/A1(Ref.17) 要求。表3.4 CRH380B型动车组电压互

15、感器结构参数名称规格名称规格额定电压25V二次侧额定电压V100V供电频率50Hz二次侧容量20VA最大持续电压25V精度0.5二次绕组数量13.5接地开关主断路器旁安装有接地开关，其主要作用是在检修维护时可以保证车辆的安全接地。接地开关型号BTE25040L1A1B12，特别与BVAC系列主断路器配合使用。接地开关带有接地联锁钥匙，只有按高压接地规程操作才能操作接地开关接地。电压互感器符合EN 60044-2(Ref.16)和EN60044-2/A1(Ref.17) 要求。表3.5 CRH380B型动车组接地开关结构参数名称规格名称规格额定电压25V短路承受电流40KA供电频率50Hz操作机

16、构手动操作短路承受电流16KA第4章 CRH380B型动车组高压供电系统应急故障处理方案4.1 受电弓上升位置异常应急处理方案表4.1受电弓上升位置异常应急处理方案受电弓上升位置异常应急处理方案故障原因两组重联，两受电弓间距小于190m。故障处理（1）当MON屏主菜单页面闪现“故障发生信息”提示，并伴有声音报警时，司机触按左下方【故障详情】键，确认故障情况，并通知随车机械师。（2）MON屏切换至“受电弓上升位置异常（194）”故障信息页面。断开VCB。降下受电弓。确认受电弓转换开关位置，升起受电弓。 闭合VCB。4.2 受电弓无法升起应急处理方案表4.2受电弓无法升起应急处理方案受电弓无法升起

17、应急处理方案故障原因（1）两端司机室配电盘中的【受电弓VCB】断路器处于断开位。（2）辅助风缸压力过低。（3）.EGS处于闭合状态。（4）VCB处于闭合状态。（5）04、06 车（CRH380A）/05、13车（CRH380AL组合配电盘中的【升弓】断路器处于断开位。（6）CRH380AL型动车组05、13车组合配电盘中的【显示灯电源】断路器处于断开位。故障处理（1）确认主控端司机室配电盘【受电弓VCB】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（2）确认“准备未完”显示灯是否熄灭，若灯亮，则右旋【辅助空气压缩机控制】旋钮，启动辅助空气压缩机打风，直到“准备未完” 显示灯灭。（3）确认EGS是否

18、处于断开状态，若闭合，则闭合主控端司机室【保护接地】断路器，右旋【保护接地切除】旋钮开关，断开EGS后，再将【保护接地】断路器断开。（4）确认VCB是否处于断开状态，若闭合，则按压【VCB断】按钮，断开VCB。（5）若受电弓仍无法升起，通知随车机械师。（6）随车机械师立即确认另一司机室配电盘中的【受电弓VCB】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（7） 确认04、06车（CRH380A）/05、13车（CRH380AL）组合配电中的【升弓】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（8）确认05、13车（CRH380AL）组合配电中的【显示灯电源】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（9

19、）确认完毕，通知司机。（11）司机再次进行升弓操作，若受电弓仍不能升起，换弓操作。（12）若换弓操作的受电弓也不能升起，则远程切除所有受电弓，逐一远程操作升弓，但不能升两近弓（重联、CRH380AL）。（13）若动车组所有受电弓均无法升起，司机报告列车调度员，并申请救援。4.3 受电弓正常升起，但MON未显示应急处理方案表4.3受电弓正常升起，但MON未显示应急处理方案受电弓正常升起，但MON未显示应急处理方案故障原因（1）压力传感器无法正常工作。（2）压力开关故障。（3）【显示灯电源】断路器断开。故障处理（1）司机确认网压正常，且MON未显示受电弓升起。（2）通知随车机械师检查处理。（3）随

20、车机械师立即到问题受电弓所在车，确认组合配电盘中【显示灯电源】断路器是否处于闭合状态。（4）若【显示灯电源】断路器断开，则闭合。（5）若【显示灯电源】断路器闭合，则断开后再投入。（6） 确认完毕，通知司机。（7）司机确认MON屏是否显示受电弓升起。（8）若MON屏显示受电弓升起，正常运行。（9）若MON屏显示受电弓仍未升起，远程切除该受电弓，换弓运行。（10）到达前方停车站，随车机械师目视检查问题受电弓外观状态。4.4受电弓自动降下或挂有异物应急处理方案表4.4受电弓自动降下或挂有异物应急处理方案受电弓自动降下或挂有异物应急处理方案故障原因（1）运行途中受电弓遭受异物打击。（2）其他原因导致受

21、电弓自动降下。故障处理（1）司机立即停车，远程切除故障受电弓，并报告列车调度员。（2）通知随车机械师确认故障受电弓状态。（3）随车机械师按规定程序下车检查受电弓状态。（4）若需登顶，随车机械师按规定程序登车顶处理。（5）检查处理完毕后，通知司机。（6）司机换弓，维持运行，并报告列车调度员。4.5单车VCB不能闭合应急处理方案表4.5单车VCB不能闭合应急处理方案单车VCB不能闭合应急处理方案故障原因（1）VCB被远程切除。（2）该单元牵引变流器内主接触器K处于闭合位。（3）发生一次侧过电流、三次侧接地、三次侧过电流等故障，变压器保护后，故障未排除或未进行RS复位。（4）总风源给VCB气路阀门被

22、关闭。在过分相区时，由于VCB合、断用气路来实现，在多次过分相后，由于气压不足，导致VCB自动断开。故障处理（1）司机确认“准备未完”显示灯是否熄灭，若灯亮，则右旋【辅助空气压缩机控制】旋钮，启动辅助空气压缩机打风，直到“准备未完” 显示灯灭。（2）通过MON屏确认故障VCB是否远程切除，若切除，则恢复。（3）通过MON屏检查相应车“配电盘信息”有无发生“主电路接地”、“CI故障”、“MTr油流”、“三次侧接地”、“三次侧过电流”，若发生，则进行RS复位。（4）按压【VCB合】按钮，若VCB仍不能闭合，通知随车机械师2.1 随车机械师立即确认故障VCB对应车组合配电盘中的【牵引变压器油流】、【

23、辅助电路过电流】、【牵引变压器过电流】、【真空断路器】、【扩展供电】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（5）确认故障VCB对应单元的各M车组合配电盘中的【牵引变流器1】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（6）确认完毕，通知司机。（7）7司机按压【VCB合】按钮。（8）若VCB仍不能闭合，远程切除故障VCB，并闭合ACK2进行扩展供电。4.6 全列VCB不能闭合应急处理方案表4.6全列VCB不能闭合应急处理方案全列VCB不能闭合应急处理方案故障原因（1）VCBOR3继电器常开触电粘连，导致8号线有电。（2）EXR1继电器常开触点粘连，导致8号线有电。故障处理（1）司机确认主控端司机室

24、配电盘【受电弓VCB】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（2）确认“准备未完”显示灯是否熄灭，若灯亮，则右旋【辅助空气压缩机控制】旋钮，启动辅助空气压缩机打风，直到“准备未完” 显示灯灭。（3）将方向手柄置于“关”位。（4）按压【VCB合】按钮，若全列VCB仍不能闭合，通知随车机械师。（5）随车机械师立即断开2、6车（CRH380A）/02、08、10、14车（CRH380AL）组合配电盘中的【受电弓断路器】断路器。（6）处理完毕，通知司机。（7）司机再次按压【VCB合】按钮，若全列VCB仍不能闭合，通知随车机械师。（8）随车机械师断开02、04、06车（CRH380A）/02、04、0

25、6、08、10、12、14车（CRH380AL）组合配电盘中的【真空断路器】断路器。（9）断开完毕，通知司机。（10）司机通知随车机械师逐个闭合【真空断路器】断路器，司机依次进行RS复位并按压【VCB合】按钮，通过此操作判断导致全列VCB不能闭合的故障单元。（11）找到故障单元后，随车机械师断开该单元对应组合配电盘中的【真空断路器】断路器。（12）司机远程切除故障VCB单元，并闭合ACK2进行扩展供电。（13）若动车组过分相区后，全列VCB不能自动闭合，按如下程序处理：司机发现过分相区后，全列VCB不能自动闭合，通知随车机械师。随车机械师立即确认受电弓升起车厢对应组合配电盘中的【过分相VCB控

26、制1】、【过分相VCB控制2】、【过分相装置电源】、【过分相控制1】、【过分相控制2】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。确认完毕，通知司机。若动车组过分相区后，全列VCB仍不能自动闭合，司机采取手动过分相。4.7 EGS（保护接地）合上后无法断开应急处理方案表4.7EGS（保护接地）合上后无法断开应急处理方案EGS（保护接地）合上后无法断开应急处理方案故障原因（1）司机室配电盘中的【保护接地】断路器处于断开位。（2）司机室的【保护接地合】按钮或旋钮处于闭合位。（3）辅助风缸风压过低。（4）组合配电盘中的【保护接地断】断路器处于断位。故障处理（1）司机确认主控端司机室配电盘中的【保护接地】

27、断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。（2）确认司机室的【保护接地合】按钮或旋钮是否处于闭合状态，若闭合，则断开。（3）确认“准备未完”显示灯是否熄灭，若灯亮，则右旋【辅助空气压缩机控制】旋钮，启动辅助空气压缩机打风，直到“准备未完” 显示灯灭。（4）右旋司机室配电盘中的【保护接地切除】旋钮开关3-4秒，若EGS仍不能切除，通知随车机械师。（5）随车机械师立即确认04、06车（CRH380A）/05、13车（CRH380AL）组合配电盘中的【保护接地断】断路器是否处于闭合状态，若断开，则闭合。确认完毕，通知司机。司机再次右旋司机室配电盘中【保护接地切除】旋钮开关3-4秒。若EGS断开，将司机

28、室配电盘中的【保护接地】断路器置于断位，维持运行。若EGS仍不能断开，通知随车机械师。随车机械师按规定程序登车顶，手动断开EGS。（6）随车机械师按规定程序登车顶，手动断开EGS。处理完毕，通知司机。（7）司机通过MON屏确认EGS断开。（8）将司机室配电盘中的【保护接地】断路器置于断位，维持运行。结 论高压供电系统的功能就是在将电源传输到列车电气系统之前对来自接触网的电能进行变压和滤波处理。目前我国高铁行业迅速发展，在一定程度上归功于高铁电力的有效供应，高压供电系统设备稳定运行对用电领域有效供电提供了基础，由于高铁运行过程中存在众多用电环节，因此高压供电系统设备在高铁运行中的应用更为重要，对

29、高铁高压供电系统设备进行有效的故障应急处理，增强设备使用寿命，提高设备使用效率。本毕业设计首先对CRH380B型动车组的高压供电系统进行概述，主要介绍了CHR380B型动车组高压供电系统的含义以及工作原理，然后分析高压供电系统的受电弓、主断路器、变压器、电压互感器、接地开关的结构及参数，然后设计CRH380B型动车组高压供电系统应急故障处理方案，主要包括，受电弓上升位置异常、受电弓无法升起、受电弓正常升起，但MON未显示、受电弓自动降下或挂有异物、（保护接地）合上后无法断开故障的应急处理方案，大大的降低了检修人员的工作压力，使高铁高压供电系统设备稳定作业。高压供电系统好坏对铁路系统的安全运营起

30、着至关重要的作用。对CRH380B型动车组的高压供电系统故障进行应急处理，对CRH380B型动车组的稳定运行有至关重要的意义。致 谢毕业设计的这段时间是我学生生涯中难忘的一段时光。首先感谢我的指导老师，我的毕业设计是在老师悉心的指导下修改完成的，老师的每一句话都是帮助，每一个微笑都是鼓励。在这段时间里，我从他身上不仅学到各种知识和方法，更感受到他工作中的兢兢业业，生活中的平易近人。他严谨的治学态度和忘我的工作精神值得我永远学习。同时，要感谢工程管理专业的其他老师，在这段时间里，他们教了我很多东西，这些都是我完成毕业设计的基础，在此对他们表示衷心的感谢。然后，要感谢我的室友们，陪我经历这段时间的

31、风风雨雨，带给我欢笑和快乐。在撰写毕业设计最艰难的日子里帮助我，给我动力和坚持下去的勇气。感谢我的同学们，一直以来帮助我包容我，陪伴我走这段独一无二的大学时光。参考文献1李学伟.高速铁道概论M.北京:中国铁道出版社,2015.155-1602刘烨.CRH380B型动车组应急故障处置蓝宝书M.北京:中国铁道出版社,2017.234-2403中国铁路总公司编著.铁路动车组运用维修规程M.北京:中国铁道出版社,2013.101-1064宇善良.动车组常见故障分析及处理M.北京:北京交通大学出版社,2014.67-695孙帮成.CRH380BL型动车组M.北京:中国铁道出版社,2014.45-506文邦.动车组列车员素质与服务技能M.北京:中国铁道出版社,2013.78-807北京铁路局.CRH2A、CRH380B（L）型动车组专业知识M.北京:中国铁道出版社,2017.15-1817