城市轨道交通车辆电气运行与维修项目2 车辆电气高电压技术.ppt

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1、1,任务1,轨道交通电力网络,任务目标 了解供车辆用电的轨道交通电力网络的构成，电压等级的区分与 作用。,项目2 车辆电气高电压技术,2,任务重点,在这个任务中，主要掌握从城市电网中得到后，如何形成自己的交,流供电环网和站场供电网络。,知识准备,三相交流电、变压器技术、整流电路技术、电力识图。,知识描述,(1)轨道交通电力网络概述,在国家电网中，电能输出到用户时，一般以10kV为输出电压等 级，但对于国家一级重要负荷，如交通中的铁路供电和城市轨道交通供 电，多以110kV双回路供电方式进行供电，以确保供电的可靠性。,3,从图2.1中表明，在虚线1上为国家电网，以下才是轨道交通系 统中的电网。由

2、图2.1可知，35kV用于轨道交通牵引用电。10kV用于 站场设备和生活用电。,在城市轨道交通系统中，由于一条线路最远距离一般不超过100 km，如在线路中点选择引入国家电网供电，则轨道交通电网的输送 距离最长不超过50km。因此，国家电网对一条线路的供电采取双回 路一个接入点的方式进行供电，这与铁路长线距离、多点供电方式有 所不同。,为确保供电安全，轨道交通电力网络多采用中压双回路环网供电 方式。中压是以35kV电压等级形成的环网。环网的基本构成如图2. 2,所示。,4,图2.1,电力系统和地铁供电系统示意图,5,图2.2,环路的基本构成,6,2)独立网络构架,独立网络构架所提供的中压电能通

3、过两个相互独立的中压网络路,径分别分配给牵引供电系统和动力照明系统。,1)混合网络构架 主所提供的中压电能通过中压网络直接分配给牵引供电系统和动 力照明系统。如今国内城市交通供电网络中，大多数以混合网络结构 为主，图1.2就是一个中压混合网络。,(2)中压网络的构成及组网结构,7,(3)中压网络电压等级的选择,一般而言，35(33)kV、20kV和10kV这3种电压等级为中压范 畴。33kV和20kV为国际标准电压，国内多采用35kV和10kV。,(4)直流牵引变电所,直流牵引变电所的主要功能为，将其交流进线电压通过变压器降 压，然后经整流器将交流电变成直流电供电动车辆的牵引电动机用。 其输出

4、电压为DC1500V。正电压接入接触网中，负电压接入钢轨中， 如图2.3所示。,8,图2.3,地铁牵引供电系统示意图,9,图2.4,第三轨作为供电接触网,有些系统采用“第三轨”作为供电接触网，如图2.4所示。,10,思考与练习 1.轨道交通电力系统中，中压环网指的什么? 2.用于机车供电的接触网电压等级为多少?经牵引变电所整流 后，正极和负极各接在什么地方?,11,任务2,车辆直流高压网络系统,任务目标 1.掌握车辆高压系统结构。 2.掌握列车车辆编组。 3.掌握牵引的基本理论。,12,4.掌握高压设备操作的基本程序。,任务重点,1.在车辆DC1500V和750V电压中，主要掌握与高压网络有关

5、 的设备主要有：受电弓、高压开关(PH箱)、牵引逆变器、辅助逆变器、 滤波器等。本任务是掌握车辆中DC1500V构成的电网。,2.高压设备操作原则。,知识准备,CAD电气识图。,知识描述,(1)列车的组成,在城市轨道交通中，列车多以4动2拖组成一列。,13,图2.5,列车的组成,14,装置(M1，2)。这种编组方式为四动二拖组合形式。,(2)牵引电气系统图 1)DC750V电气系统,DC750V车辆电气系统图，是车辆动力电气设备的主要技术图，它,详述了750V电气设备之间的连接关系。,2)DC1500V电气系统 (3)高压操作工作过程,在图2.7中，主隔离开关、高速断路、受电弓是车辆加电操作的

6、主,要部件。其操作先后顺序为：,编组代号(左起)TC1，M0，M1，M2，M3，Tc2，从编组中，可以看到这 是一组对称编组形式。A车有司机室、充电机、蓄电池组(Tc1，2)。主 要用于列车控制，在车体中，不设动力拖动装置。B车有受电弓、PH箱 (主开关箱、车间电源箱)、线路电感器、制动电阻箱(再生制动用)、索 引电机、接地装置、防震保护等(M0，3)。C车：PA箱(含牵引逆变器和 辅助逆变器)、线路电感器、制动电阻箱(再生制动用)、索引电机、接地,15,16,17,加电：先进行隔离开关3操作，把开关手柄搬到第1挡，而后进行,升弓操作。当升弓完成后，再进行高速断路器合闸操作。,断电：先进行高速

7、断路器断电操作，而后进行降弓操作，再将隔离,开关手柄搬到第3挡(断电接地操作)。,隔离开关有3种开关状态：在1挡时(同步联动开关1.1和1.2) 为正常加电状态。在2挡时为空挡。在3挡时为接地保护状态。接地 操作时，禁止受电弓受电。,正常工作时，主隔离开关处于1挡位置，主动力电源回路和,辅助电源回路加上DC,1500V。,列车入库停车时，主隔离开关处于3挡位置。高速断路器处于断,开状态。,为了保证接触网输入的直流质量，在新的系统中加入了电抗器，以,过滤掉各种交流杂波。,18,(4)车辆牵引理论简述 地铁车辆在运动过程中会受各种外力的作用，影响它的运行结果。 通常把所有作用在车辆上外力的合力用G

8、表示，根据动力学原理： 当G0时，车辆加速运行； 当G=0时，车辆静止或匀速运行(惰行)； 当G0时，车辆减速运行。 作用在车辆上的诸多外力按其性质可分为3类：,牵引力,FK使列车运动并可以控制的外力；,车辆阻力W在运行中产生的与列车运行方向相反的不可控 制的力；,制动力,B与列车运行方向相反的并使列车减速或停止的可,控制的外力。 这3个力作用于列车，并影响列车运行。在一般情况下不是同时 存在的。在牵引工况，牵引力、阻力同时存在；在惰行工况，仅阻力存,在；在制动工况，制动力、阻力同时存在。,19,1)牵引力FK,牵引力受两个因素影响，一是牵引装置传给轮对的转矩，它和牵引 电机的速度特性和扭转特

9、性所决定的牵引特性有关；二是动轮与钢轨 的相互作用，主要是轮轨间的黏着系数以及动轮的荷重有关。当牵引 电机选定后，轮轨间的黏着就变成产生牵引力的决定条件，牵引力不能 大于轮轨黏着力，否则动轮就会产生空转、打滑，列车不能前进、并造成 轮对踏面和钢轨面擦伤的恶果。,20,就是列车,由钢轨沿列车运行方向加于动轮轮周上的切向外力 的轮周牵引力，简称列车牵引力。,牵引力的形成。牵引电机的转矩通过输出轴、传动装置(联轴节、 齿轮箱)最后使车辆动轮获得扭矩M。假设把车辆吊起来离开钢轨， 则扭矩作为内力矩，只能使车轮发生旋转运动，而不能使车辆发生平衡 运动。但当车辆置于钢轨上使车轮和钢轨成为有压力的接触时，就

10、产 生车轮作用于钢轨的可以控制的力F，而F所引起的钢轨反作用于车 轮的反作用力FK就是使列车发生平移运动的外力(见图2.8)。这种,21,图2.8,牵引力的形成示意图,，,22,以轮轨接触点为连续瞬时转动中心向右滚动，从而使车辆向右作平移 运动。这个反作用力FK就是使机车前进的唯一外力列车牵引力。,在列车牵引工况下：电机输出轴上的扭矩通过传动装置传递到小 齿轮上，设小齿轮按逆时针方向转动产生M小齿轮驱动动轴上的大 齿轮，使动轮产生顺时针方向的力矩M。而此力矩我们可用一对力偶 (F，F)来代替。该力偶的力臂为R，两个作用力：F=M/R，其作用点分 别在O和C点上。在轮轨接触良好无滑动的情况下；作

11、用在C点的力 F全部传给钢轨，F也就是轮对对钢轨的作用力。因钢轨不能移动，钢 轨随即给轮对一个与力F大小相等，方向相反的反作用力FK。使车轮,23,图2.9 2)粘着定律 当力F增大，反作用力FK同样随之增大，这时动轮上的C点与钢 轨上的C点无相对滑动，即VC=0。车轮与钢轨间的粘着力F粘的极限 值接近于轮轨间的静摩擦力，即： F粘max=1000maxG,式中,F粘max由轮轨间的粘着条件决定的粘着力； max轮轨间最大物理粘着系数(接近静摩擦系数)； G动轮荷重。,24,当主控制手柄向前推时，使动轮作用力F逐渐增大，则钢轨反作 用力FK增大，从FK1FK2这时因轮轨间无相对滑动，车轮仍正常

12、向前 滚动。当F增大超过粘着力的极限值F粘max时，轮轨间的粘着被破坏， 动轮因无足够的水平支承力，就不能在钢轨上滚动，而开始在钢轨上滑 动，造成动轮空转，这时，钢轨对车轮的反作用力FK(牵引力)也因由静 摩擦力变为动摩擦力而急剧下降。随着轮轨间相对滑动速度的增加， 动摩擦系数越来越小，粘着力的下降更为严重。结果动轮以轴为中心 加速空转，车轮空转易造成传动装置和走行部的损坏，并使轨与轮接触 面擦伤。所以在运行中必须尽量避免。,25,综上所述，列车牵引力最大值在任何时候都不得超过车辆各动轮 与钢轨间粘着力的最大值的总和。这一原理称为粘着定律，用下式 表示：,式中,26,3)粘着系数 物理粘着系数

13、是一个由多种因素决定的变量。它在一定的范 围内变化。当车轮在钢轨上滚动时，max接近于静摩擦系数。max与轮 荷重、线路刚度、传动装置及走行部结构、车轮与钢轨的材质及表面状 态、车速等各因素有关。例如，在钢轨上撒上一层细石英砂，max高达 0.6；一般钢轨max在0.30.5变化。轨面有一层薄油膜，下降，甚 至可小到0.15以下。广州地铁的计算用牵引粘着系数是：0.165。轮 荷重不同，轮轨接触面的变形也不同，max变化。max作为物理值具有 随机性，变化范围很大，且影响因素较多，所以很难准确计算，一般都是,经验试验数据，由经验公式计算求得的粘着系数称为计算粘着系数，用 计表示。,27,欧洲铁

14、路,我国机车,以V=80km/h代入，得到计1=0.22，计2=0.25。 计算粘着系数在正常条件下不需要撒砂就能实现，在恶劣条件下， 通过撒砂也能基本实现。在曲线半径R=300600的曲线上，计下 降。用公式R=计(0.67+0.00055R)。例：在R=300时，R= 0.184。 随着电力牵引的发展，牵引力和制动力都逐渐增大，轮轨间的粘着 已成为限制增大牵引力和制动力的关键问题。 提高粘着系数的措施：减少轴重转移；减少簧下质量；轮对在构架,内的定位刚度不过大；撒砂；牵引电动机无级控制；对轨面进行化学 处理。,28,广州地铁采用电动机无级控制，使牵引电动机负载能自动地随粘,着的变化进行调整

15、。,4)影响牵引力的主要因素 影响牵引力的主要因素如下：,牵引装置传给轮对的转矩，它和牵引电机的速度特性V=f(I),和扭矩特性M=f(I)所决定的牵引特性F=f(V)有关。,动轮与钢轨的互相作用，主要是轮轨间的粘着系数以及动轮 的荷重有关。当牵引电机选定后，轮轨间的粘着就变成产生牵引力的 决定条件，牵引力不能大于轮轨粘着力，否则动轮就会产生空转、打滑， 列车不能前进，并造成轮对踏面和钢轨面擦伤的恶果。,29,实际上，当列车产生牵引力时，各轴的轴重会发生变化，有的增载，有的 减载，这就称为牵引力作用下的轴重转移又称轴重再分配。 轴重转移将严重影响列车粘着质量的作用；限制机车牵引力的发 挥；影响

16、列车走行部及传动机构的强度。轴重转移在某些情况下，可以 达到轴重的20%或更高，FK增大，轴重转移增大。如列车启动及爬坡 时，FKmax增大，G移增大，随着列车功率N增大，P/N降低，粘着质量的 利用问题就尤为突出。因此，在动车设计、制造上十分重视这个问题。,5)轴重转移对粘着质量利用的影响,轴重转移：轴重指列车在静止状态时每个轮对加于钢轨的质量。,30,6)阻力W,阻力是车辆运行中必然存在的一种外力与列车运动方向相反，根,据阻力引起的原因可把阻力分为基本阻力和附加阻力。,基本阻力：列车在运行中总是存在，列车在平直道上运行时一般只,有基本阻力。,附加阻力：发生在特定的情况下，上坡、曲线、启动。

17、,列车阻力随所处环境的不同而变化，也与车辆结构设计、保养质量,有关。影响阻力的因素极为复杂，变化也很大，很难进行理论推算。,31,产生基本阻力的主要因素有：,滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦；,车轮与钢轨间的滚动的滚动摩擦和滑动摩擦； 冲击和振动引起的阻力； 空气阻力。,基本阻力诸因素对列车阻力的影响程度与运行速度有关。低速 时，轴承、轮轨等摩擦的影响大，空气阻力影响小；高速时，空气阻力占 主导地位，而摩擦影响就不大。,对于地铁车辆而言，车辆主要在隧道中运行，由于车辆与隧道的横 截面之比很小，在车辆与隧道的间隙中存在着强烈气流摩擦和车辆前 后的空气压力差，使空气阻力成为车辆的主要运行阻力。列车

18、运行速 度越高，基本阻力越大。,32,列车阻力：R=27+0.0042V(N/t)。,时的空气阻力。高速列车把外形设计成流线型也是为了减少高速时较 大的气流阻力。,因为影响阻力的因素极为复杂，变化很大，所以一般采用理论和实 验相结合，求出经验公式，在车辆单位质量下车辆的基本阻力公式为：,阻力与速度是二次函数的关系，式中a，b，c为实验数据，广州地铁,2,广州地铁在A车前端下部设计扰流板的目的就是为了减少运行,33,图2.10,坡道阻力,附加阻力： 坡道阻力Wi：列车进入坡道后，由 列车重力产生的沿坡道斜面的分力称为,坡道阻力。 曲线阻力：曲线阻力是列车通过曲,线时增加的阻力，引起曲线阻力的原因

19、有： a.车轮对于钢轨的横向及纵向滑动； b.轮缘与外轨头内侧的摩擦； c.滚柱轴承的轴端摩擦； d.中心销及中心销座因转向架的回转而发生的摩擦。曲线阻力与 许多因素有关，如曲线半径、运行速度、外轨超高、车重、轴距、踏面的磨 耗程度等。经验公式为：,34,启动阻力：启动阻力对广州地铁车辆而言(交直传动)启动性 能好，影响不大。对内燃机车是一主要阻力。 7)制动力B 制动力的形成：制动是车辆运行的重要性能，制动性能的好坏在很 大程度上限制了车辆的载重和列车的运行速度。地铁车辆主要采用电 制动，但是由于电制动的制动力和车辆运行速度之间的关系是速度越 低制动力越小，所以停车和紧急制动时还要采用空气制

20、动系统。空气 制动又称摩擦制动。制动力的大小可用下式表示： B=2KK,式中,K闸瓦压力；,K闸瓦与车轮间的摩擦系数。 K与闸瓦材质、列车速度、闸瓦压力、闸瓦温度、状态有关。一般 来说，闸瓦制动力B与车速成反比：速度越低，制动力越大。在一定的 闸瓦压力K下，制动力的大小决定于闸瓦与车轮间的摩擦系数K值。,35,从制动开始到停车，K不断变化。列车运行时，增大制动力可缩短制 动距离，提高行车的安全性，但是，并不是制动力越大，制动效果越好。 制动力也和实现牵引力一样，必须遵守粘着定律，不能无限制地增大制 动力。当制动力大于轮轨间的粘着力时，就像牵引力一样，也会发生轮 轨间的滑行，此时，车轮被闸瓦抱死

21、，车轮在钢轨上滑行。列车一旦滑 行，首先是制动力下降，其次会发生轮对踏面及轨面的擦伤。对此司机 在驾驶列车，尤其是天气不良，轮轨粘着状态不好时，要特别加以注意。 为了保证正常制动，制动力必须不超过粘着力。,式中,K粘着系数的极限值； n一个轮对的闸瓦数； 2G轴荷重。,36,力过大，轮轨间发生滑动时，电子控制单元控制防滑阀关闭压缩空气通 路，开启制动缸通向大气的通路，进行排风缓解，然后再重新恢复正常 制动。这样使车辆在粘着不利的情况下，尽快恢复制动作用，使停车距 离减少到最小值，防止轮对踏面和钢轨擦伤。,另外系统设有气制动的空转/防滑保护系统。当某轴发生制动,37,思考与练习 1.在城市轨道交

22、通中，车辆是如何编组的?其动力车辆分配在哪 几节车辆上? 2.城市轨道交通中，其引流器有哪几种形式? 3.画出动力轮上，牵引力的形成图。,38,任务3,高压电气设备,任务目标 在该任务中，主要掌握受电弓、高速断器、隔离开关、电抗器等高压 设备的结构和工作过程，并掌握这些设备常出现的故障现象及处理,方法。,任务重点,在高压设备中，逆变器是列车运行最为关键的设备，因此逆变原,理，就是本任务中应该重点掌握的知识。,39,知识准备,机械制图、电子识图、开关的灭弧原理。,知识描述,(1)受流器,1)第三轨DC750V受流器,受流器结构。受流器由绝缘底座、受力弹簧、引流支架和碳滑板 等组成。受流器安装于动

23、车的两个侧面上，每侧两个。受流器安装位,置图如图2.11所示。,40,图2.11,受流器安装位置图,41,受流器结构图，如图2.12所示。,图2.12,受流器结构图,42,第三轨,图2.13,第三轨，如图2.13所示。,43,额定电压：750VDC,电压范围：500900VDC 最大电压：DC1000V 额定工作电流：800A 工作方式：摆动式,受流滑轨接触压力：(12024)N,受流碳滑板材质：浸金属碳铜复合材料 脱轨方式：快速脱轨,受流组件高度最小调节单位：4mm，最大调节量：40mm,受电方式：,第三轨上部接触受电,第三轨轨面距走行轨轨面高：(1406)mm,第三轨中心线距走行轨线路中心

24、线距离：(1417.58)mm,受流器的主要技术数据：,44,2)接触网DC1500V受电弓(扩展),受电弓结构。动力车辆从接触网取得电能的电气设备称为受电 弓，并安装在机车或动车车顶上，可分为单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、 上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动汽缸、支 持绝缘子等部件组成。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流 畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取 决于受电弓和接触网之间的相互作用。受电弓的结构图如图2.14所示。,45,图2.14,受电弓的结构图,1基础框架；2高度止挡；3绝缘子；4框架；5下部支杆；6下部导杆； 7上部支杆；

25、8上部导杆；9集流头；10接触带；11端角； 12升高和降低装置；13电流传送装置；14吊钩闭锁器 受电弓构架由：弓头部分、铰链部分、传动机构和底架组成，如,46,图2.15所示。,图2.15,受电弓构架,A.弓头部分(见图2.16)。主要由滑板架、弹簧盒、羊角(见 图2.17)和碳滑板组成，碳滑板是受电弓的重要部件。受电弓滑板的 材料安装在电力机车车辆的车顶上。由于滑板和接触导线一边接触摩 擦、一边受流，所以需要确保其特性。对车辆零件的特性，要求滑板结 实，与接触导线之间的滑动要求接触良好、导电性好、轻量、自身磨耗 小、也不磨损接触导线。,47,图2.16,弓头部分,图2.17,羊角,48,

26、碳材料的特征：碳按照其结构有各式各样的形态，如石墨、金刚石、 碳纤维、石墨纳米管等。滑板使用的碳材料就是晶体结构尚未充分扩 展的“多孔隙碳材料”，以焦炭、石墨等为原料，加入煤焦油沥青等，经 提炼，烧结而成产品，与烧烤时使用的炭相似。通过调节原料粉的粒径 和成型的压力；在1300左右烧结、制成坚硬的产品。即使按原样烧 结的纯石炭，也有导电性，可作为滑板使用，但是，通过在烧结前的原料,粉阶段，或在烧结后的碳中，配比金属，就可能提高强度和导电性，如图 2.18所示。,49,图2.18,碳材料,B.铰链部分：用于支撑弓头进行上下移动的传动机构。它主 要由上框架、下臂杆、铰链座、平衡杆、推杆组成，如图2

27、.19所示。,50,图2.19,铰链部分,升降弓过程： a.升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动汽缸，汽缸活塞压缩汽缸 内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电 弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。升 弓过程的前提是，列车的气压系统在正常工作压力下，否则就不能升 弓。升弓的过程如图2.20所示。,51,图2.20,升弓过程,b.降弓：传动汽缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降 弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触 网。降弓过程如图2.21所示。,52,图2.21,降弓过程,在紧急情况下：快排阀打开，电磁阀也随之打开。

28、受电弓风缸失去 气压，如图2.22所示。,53,图2.22,受电弓风缸失去气压,54,接触压力。弓网实际接触压力由4部分组成：受电弓升弓系统施加于 滑板，使之向上的垂直力为静态接触压力(一般为70N或90N)；由于 接触悬挂本身存在弹性差异，接触线在受电弓抬升作用下会产生不同 程度的上升，从而使受电弓在运行中产生上下振动，使受电弓产生一个 与其本身归算质量相关的上下交变的动态接触压力；受电弓在运行中 受空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力；受电弓各 关节在升降弓过程中产生的阻尼力。,由此，我们可以看出，在传动汽缸无气压的情况下，受电弓倒向降 弓状态。 负荷电流通过接触线和受电弓滑板

29、接触面的流畅程度，它与滑板 与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接 触网之间的相互作用。 为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触线之间必须有一定的,55,C.传动机构：是将空气动力转变为机械力量，并使铰链机构上下,运动的装置。其构造如图2.23所示。,弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况， 它必须符合正态分布规律，在一定范围内波动。如果太小，会增加离线 率；如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。为保证受电 弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量，增加接触悬挂 的弹性均匀性。滑板的质量和机电性能对受流质量影响很大。 绝缘子是底架的支撑

30、主要受力材料，其绝缘等级为1万3万V。,56,图2.23,传动机构,传动机构的主要部件有：缓冲阀、进气口、传动汽缸、连杆绝缘子、 U形连杆和转臂组成。它是受电弓进行升降弓操作的主要控制部件。 a.在出厂时弹簧的张紧度以经调好，并做好位置标记，更换新的 后，张紧螺栓调到原位置即可。,57,b.TSG18B型受电弓技术参数：,额定工作电压： 额定工作电流： 最大短时电流(70s占空因素中为5s)： 最大启动电流(30s)： 最大停车时电流(DC1000V和单弓受电)： 折叠高度(包括绝缘子)： 最低工作高度(从折叠位置滑板面起)： 最高工作高度(从折叠位置滑板面起)： 最大升弓高度(从折叠位置滑板

31、面起)： 最大宽度(弓头处)： 最大长度(落弓位置)： 平均静态力：,DC1500V 1680A 3500A 1600A 540A 310mm 150mm 1950mm 2550mm (15505)mm 2580mm 100N,58,静态力可调节范围： 运行速度： 重量(包括支持绝缘子)： 额定工作气压： 最小供风气压： 最大供风气压： 升弓时间： 降弓时间： 滑板数量： 滑板中心距： 滑板长度： 气路接口(绝缘软管、压力开关组装)：,70140N 90km/h 140kg 550kPa 500kPa 900kPa 8s 8s 2块 (3003)mm (8001)mm Rc3/8,59,D.底

32、架：用于无电部分与有电部分的隔离和整个受电弓的支撑作,用，如图2.24所示。,图2.24,底架,60,(2)高速直流断路器 高速直流断路器，主要用于接触网引流后的一个主要开关部件。 它是整个车辆供电的主要开关。高速直流断路器设置于车辆高压器箱 中，如图2.25所示。其实物图如图2.26所示。,图2.25,高速直流断路器,61,1)概述 UR6型高速直流断路器是单极、双向装置，具有电磁吹弧，直接瞬 时过电释放，自然空气冷却和电气操作系统。 UR6型高速直流断路器的主要特性和保护如下：,62,图2.26,实物图,63,绝缘水平2000V(直流)；,额定电压1000V和2000V(直流)； 限制切断

33、弧电压；,直接瞬时过电流释放； 机械和电气强度高； 触头损耗小； 高效消弧；,抗振动和机械冲击； 耐热性能；,结构紧凑，质量轻； 简单的机械结构； 维修少；,符合IEC77标准。,发热电流额定值1000A(直流)；,64,2)结构,UR6型高速直流断路器的结构如图2.27所示。,65,图2.27,UR6型高速直流断路器的结构,66,6.102：动触头,6.103：连接牌(接线处，含触点) 6.104：连接牌 6.111：棘轮,6.200：过流释放装置 6.300：灭弧罩座 6.303：磁线圈 6.307：叉,6.320：触头压力弹簧 6.321：断开弹簧 6.400：辅助触头,6.600：灭弧

34、罩(由阻燃材料构成) 6.602：消弧板,6.603：金属隔板,67,3)工作原理,闭合(电操作断开)。线圈(6.303)的闭合电流的作用下驱动动 铁芯(6.330)后通过弹簧(6.320)作用在叉(6.307)和棘轮(6.111)带 动动触头(6.102)。,触头闭合之后，通过降低的保持电流(E型)或永久磁铁(M型)将 铁芯(6.330)保持在接通(ON)位置。首次操作电源，由蓄电池提供 (DC110V)。,切断命令的断开(电操作断开)。就电保持形式来说，电路由切 断保持电流来分断的，面磁保持形式是对永久磁铁的消磁来分断。与 闭合的程序相反。,68,灭弧室。灭弧室的金属隔板(6.600)将进

35、入的电弧分隔成许多断弧。 辅助触头。UR6型高速直流断路器装有6对双转换开关的触,头，如图2.28所示。,触头开关容量：220V(交流)时为10A，110V(直流)时为1A。,直接瞬时过电流释放。如果电流在主电路中达到过电流释放装 置(6.200)的预整定值，叉(6.307)就会被迫向下运动，棘轮(6.111)释 放，主触头(6.102)断开。,灭弧。触头断开导致的电弧由于主电路的磁场作用将电弧吹入,69,图2.28,UR6型高速直流断路器工作原理图,70,流侧的电压。滤波电抗器是空心的，电感值为常数。限制直流侧滤波 单元的电压、电流波动，滤除高次谐波。本线路电抗器采用空心结构， 电感值不随通

36、过电抗器电流的大小而改变。没有闭合的磁回路，存在 较大的漏磁。为了减少电磁对环境、人的健康损害以及防止对通信信 号的电磁干扰，在电抗器的上方位置安装漏磁屏蔽板，并通过钢结构安 装在车底。滤波电抗器实物图如图2.29所示。 滤波电抗器的基本参数： 结构方式：空心式； 工作方式：持续工作制； 额定电流：DC750A； 最大电流：DC1850A；,额定电感：3mH,10%；,额定电压：DC750V(500VDC1000V)； 冷却方式：走行风冷；,(3)滤波电抗器 滤波电抗器是主电路的一部分，用来限制直流侧电流突变，平衡直,71,图2.29,滤波电抗器,绝缘等级：H级； 平均温升：125K(线圈部位

37、，采用电阻方法)； 绝缘水平：AC2800V，50Hz，60s。,72,(4)过压吸收电阻箱,车辆在运行的过程中有时会遇到轮对空转等瞬态过程，从而引起 直流电压的上升，为了防止直流电压上升超过允许范围以及电空制动 的平滑转换，需要用通过过压吸收电阻支路的开通来降低相应的过电 压或维持电制动在一定的时间内才完全降低至切除。,该过压吸收电阻装置包含两个支路的电阻RB01和RB02，并安装,于一个构架上，每个支路的电阻由4个电阻单元串联组成。 电阻单元与地之间为双重绝缘。该过压吸收电阻的第一重绝缘为 电阻带和绝缘螺杆之间的绝缘，第二重绝缘为绝缘螺杆和过压吸收电 阻构架之间的绝缘。,73,工作电压：,

38、额定工作电压：DC900V 最大电压：DC1000V,电阻带材质：镍铬合金带。,电阻带最高工作温度：500。,负荷条件：负荷条件从810kW开始下降持续2s到0， 工作制断续制(2sON周期60s)(见图2.30)。 额定平均功率：213.5kW。,电气绝缘：电阻带与地之间采用双重绝缘。 冷却方式：走行空气自然风冷。,过压吸收电阻箱的基本参数： 电阻值：,额定电阻值(20)：RB01，RB02=0.81(-5%+5%) 额定工况下最大阻值：RB01，RB021.0,74,图2.30,(5)母线隔离开关箱,母线隔离开关箱(见图2.31)，包括的器件主要有：熔断器BF、闸 刀开关BS。DC750V

39、电源从受流器引入，经母线熔断器箱，经过隔离 开关BS、熔断器BF然后送到后续电路。BF熔断器选用法国法雷公司 的产品，型号：N206690A，采用两个N206690A并联，BF为牵引逆变器 供电，当系统出现严重问题，如过电流、线路短路时，熔断器熔断，为后 续断路提供保护。该开关必在无负荷的情况下进行操作。,75,母线隔离开关箱器件参数：,额定电压：DC1 000V 额定电压：DC1 000V,额定电流：2900A 额定电流：1 200A,熔断器BF 闸刀开关BS,76,思考与练习 1.描述升弓加电和降弓断电过程。 2.为什么高压DC1500V加电时，高速断路器要最后操作，而断电 时要先进行操作

40、。 3.过压吸收电阻箱的作用是什么?,77,任务4,常见故障处理,任务目标 在该任务中，主要掌握受电弓、高速断器、隔离开关、电抗器等高压 设备常出现的故障现象及处理方法。,任务重点,1.受流器故障处理。 2.受电弓故障处理。,3.直流断路器故障处理。,知识准备,机械制图、电子识图、万用表的使用。,78,知识描述,(1)常见受流器故障处理 受流器常见故障主要有：,碳滑板破裂，当受电弓断裂漏风，受电弓上气压开关送出信 号，则打开快排阀。一般由ADD自动降弓系统控制快排阀打开。处,理方法：更换碳滑板。破裂的碳滑板如图2.32所示。,79,图2.32,破裂的碳滑板,碳滑板摩擦过大，故障早期现象会出现短

41、时脱电现象。解 决这一问题为更换碳滑板。碳滑板磨损剩余高度一般为34mm，如,图2.33所示。,80,图2.33,磨损的碳滑板,81,(2)受电弓故障处理 受电弓故障处理如下：,受电弓传动汽缸系统故障。快排阀失效(迅速降弓，不能升,弓)，需更换快排阀。,电磁气阀，电磁线圈坏(缓慢降弓，不能升弓)。需更换电磁,线圈。,受电弓压不够，易打火花故障。调节升、降弓弹簧的张紧度，可,以调出受电弓静态力(与接触网的压力)。,(3)高速直流断路器故障处理,直流断路器与交流三相断路器不同之处在于，三相交流断路器要 求三相主触点要同步，否则会产生较大的冲击电流，而直流断路器则没 有这种情况。要保证断路触头接触良

42、好，就要保证接触面的接触力度 要在90kN左右，接触面平整，接触电阻小。因此直流断路器主要故 障有：,82,触头接触不好，造成触头发热、烧毁。,检查：可用电桥检查接触电阻是否达到原始值。轻微情况：触头表,面有积炭。,处理方法：针对轻微情况，用较细的水砂布进行打磨、(打磨时要,保持平整)抛光。严重情况，更换触头。,操作机构不能正常动作。 A.线圈故障：,检查：用万用表检查电磁线圈是否正常(看直流电阻值是否在正,常值上，如果线圈断线，则呈现电阻无穷大)。,处理方法：更换线圈。,83,查控制用交流接触器(A)是否正常动作?检查交流接触器(A)触点连接 是否正常。当检查不正常时更换相应的元件。,B.控制回路故障(见图2.34)：,检查：当给定闭合信号后，用万用表检查电磁线圈没有电压值(直,流110V)。,处理方法：检查S操作电源开关是否打开?主令按钮是否正常，检,84,图2.34,高速断路器控制原理图,85,思考与练习,1.如何判断线圈的好坏?,2.受电弓打火是什么原因造成的?,3.如何判断高速断路器的主触点不能继续使用的条件是什么?,