动车组高压电气系统

0　前言 随着社会经济和动车技术的不断发展，动车组目前已经发展成为我国交通运输的主要方式，动车组在运行过程中的平稳与安全至关重要。

而当前的列车基本采用电力驱动方式，不仅环保而且节能。

动车组高压电气系统作为动车组的重要组成，要充分确保其在列车运行期间不能发生故障和问题，否则将会给交通安全和货物的输送造成较大麻烦[1-8]。

为此笔者对动车组高压电气系统进行了深入研究与分析，给出了相关动车组高压电气系统的维修技术，对于提升动车组安全运行具有较好的指导作用。

1　动车组高压电气系统组成及存在问题分析 动车组高压电气系统的组成较为复杂，其电压值高达上万伏。

常规的动车组一般由两个高压供电单元组成，常见的动车组高压电气系统组成设备有受电设备、避雷设备、电压互感设备、主要断路设备、接地开关设备等。

受电设备是将电能有外部传递给动车组的重要设备，常用的受电设备一般为单臂，安装在动车组的顶部，配套的控制部件在动车组车厢的内部，通过信号线与其进行连接。

避雷设备在不同的动车组中发挥着不同的作用，避雷设备主要实在受电设备后部保护动车组免受过高电压的伤害，如果在行车过程中发生雷击现象，则避雷设备会将其吸收。

主要断路设备在动车组高压电气系统中作用较为关键，主要是起到断路保护的作用。

其组成部分包含气体动作设备和电弧消灭设备，常见的主断路设备采用单极设计，不同的电磁阀门用于电力供应和进入气体的控制，通过液压缸体促使相关接触设备断开，在断开的同时打开锁紧器，避免断路设备重新闭合而发生危险。

电压互感设备安装在受电设备和主要断路设备间，当电压互感设备接触并受到高电压后，会自动将高电压信息反馈到控制中心系统，为后续的供电调整提供依据和参考。

接地开关设备主要设计在主要断路设备的附近，这样动车组在停止运行后检修过程中，可以充分确保列车安全，避免触电危险。

接地开关设备设计有精密的开启设备，将不同规格的开启设备开启后才能实现配套开关的接地。

当前，我国部分动车组在运行过程中还存在一定的问题，特别是在动车组运行过程中，经常发生高压电气系统的故障。

200EMU动车组特高压电气装置和工作原理引言200EMU动车组是中国自主研发的一款高速客运列车型号，其拥有先进的技术和优秀的性能。

其中，特高压电气装置是该车辆的重要组成部分，其工作原理对车辆的安全和稳定性有着重要的影响。

本文将对200EMU动车组的特高压电气装置和工作原理进行介绍。

200EMU动车组的特高压电气装置200EMU动车组的特高压电气装置由三部分组成：1.牵引变流器2.特高压主变压器3.特高压直流配电装置这三部分装置相互配合，使得车辆能够从供电系统中直接获取电能，转换成适合车辆牵引驱动的电能并传输到各个牵引驱动装置中。

牵引变流器牵引变流器是将来自主变压器或网侧供电系统输入的电能转换成适合车辆牵引驱动的电能的转换设备。

牵引变流器由逆变单元和换流单元组成，逆变单元将交流电源转换成中间直流电压，而换流单元则将中间直流电压转换成交流输出电源，以驱动车辆牵引系统。

特高压主变压器特高压主变压器是车辆电气系统中的变压器设备，主要是将高压电网系统输入的特高压电压降低到适合车载的电压，并供给牵引变流器对电能进行转换。

特高压直流配电装置特高压直流配电装置主要由电容器、电感和半导体开关器件等组成，是牵引变流器和牵引电机之间用于变换电压和平滑电流的设备。

在车辆行驶过程中，该装置将直流电压输出到各个牵引电机上，实现车辆的牵引和制动。

200EMU动车组的特高压电气装置工作原理200EMU动车组的特高压电气装置工作原理主要分为以下几个步骤：1.牵引变流器将输入的交流电信号转换成适用于车辆驱动的中间直流电压。

2.逆变单元将中间直流电压转换成为三相矢量控制PWM逆变输出电压和PWM换相输出信号。

3.牵引电机使用PWM逆变输出电压将电能转化为机械能。

4.牵引电机在运行过程中产生的能量通过特高压直流配电装置转换为适用于其他牵引电机的电能。

以上几个步骤使得200EMU动车组的特高压电气装置能够高效地将电能转化为机械能，实现车辆的牵引和制动。

动车组高压电气系统故障及解决措施分析摘要：针对动车组的可靠性分析，实验数据、现场数据的获取都比较困难，这使得部件故障问题难以确定，动车组可靠性分析面临较多阻碍。

动车组功能层次、运行条件、故障形式较为复杂，在统计现场数据时缺乏规范性，部件故障问题难以用精确数值表达。

为此，文章重点论述动车组高压电气系统的主要构成部分，探析其中的典型故障，提出改善动车组高压电气系统故障的建议。

关键词：动车组；高压电气系统；检修方法1动车组高压电气系统故障分析1.1受电弓故障受电弓故障多是高压放电、异物撞击导致的，常见的问题有受电弓碳滑板烧伤、碳滑板磨损、受电弓降弓。

第一，我国动车组常会被飞鸟撞击导致故障频发。

当发生异物撞击时，风路会漏风，自动降弓阀致使控制风路压力下降。

若泄漏量超出自动降弓阀动作值，会使排风口开启，压缩空气被排出，进而引发受电弓下降，导致受电弓和接触网出现更多的损伤。

第二，天气原因也会造成受电弓、接触网发生拉弧放电，受电弓碳滑板的供风软管产生泄漏，使受电弓自动降弓。

第三，受电弓材质有问题。

有一些受电弓的转轴材料很容易折断；或是弓角突然翘起；或是设备存在质量问题，导致碳滑板边缘的碳条和铝基板接缝存在漏风现象。

1.2高压电缆故障导致高压电缆故障通常是因为高压放电、异物打击导致电缆保护套或绝缘层受损。

海南地区的动车组频繁出现问题多是因为当地炎热多雨的气候容易使电缆绝缘层老化，进而影响绝缘强度。

为此，在电缆终端绝缘层的设计上应充分保障质量。

高压电缆绝缘层是由屏蔽线组成的，屏蔽层和导电铜芯彼此互联并绝缘。

依据电磁原理，电流在流过高压母线时，会在母线周边出现交变电磁场，干扰周边的用电系统。

屏蔽层会将静电收集起来，从抗静电接地线把静电传至车体，再由转向架、接地刷转到钢轨。

当接地线断开时，高压母线静电会堆积在断裂位置，与另一端产生尖端放电[1]。

1.3高压互感器故障高压互感器经常出现灼伤、破损和爆裂情况。

互感器的一次、二次绕组是在铁芯上面缠绕的，两者之间有绝缘介质。

第39卷第6期2019年12月铁道机车车辆RAILWAY LOCOMOTIVE C CARVol. 39 No. 6Dec.2019文章编号= 1008-7842 （2019） 06-0083-03CRH3C 型动车组高压系统闪络问题解析张远东，谷孝坤（中国铁路北京局集团有限公司 北京动车段,北京102600）摘要CRH3C 型动车组在雾霾天气下极易发生高压外绝缘闪络问题，致使动车组自动降弓。

后续应急处置过程 中，如对故障原因及故障点判断不准确，极易造成接触网二次跳闸，扩大事故影响。

结合CRH3C 动车组电路原理图 对真空断路器闪络问题进行分析，并提出预防及改进措施，为CRH3C 动车组的持续、安全、可靠运营提供保障°关键词 CRH3C 动车组；高压系统；闪络中图分类号：U264.7文献标志码:A doi ：10. 3969/j. issn. 1008 — 7842. 2019. 06. 17CRH3C 型动车组在运营过程中发生过多起高压系 统闪络问题，严重影响了京津城际运输秩序。

为防止司 机及随车机械师在处置动车组故障时，盲目升弓扩大事故影响，文中结合CRH3C 型动车组高压系统电气原理图，分析真空断路器对接地开关放电引起的高压系统锁 闭故障，并针对性地提出安全防范及改进措施，为后续 CRH3C 型动车组持续、安全、可靠运营提供保障。

1 CRH3C 型动车组高压系统工作原理1.1 CRH3C 型动车组高压系统组成CRH3C 型动车组高压系统包括受电弓、真空断路 器、避雷器、网压和网流检测装置、高压电缆、车顶支持 绝缘子、高压接地装置及高压隔离开关等。

CRH3C 型动车组高压系统设备按照AC 25 kV/50 Hz 设计，主要 安装在变压器车（2车和7车）车顶，每个变压器车设有1台受电弓。

正常运行时只升一个受电弓，高压供电在 真空断路器后面进行分路，故障时由真空断路器进行保护。

CRH3C 型动车组高压系统设备控制采用冗余设计，在故障时可通过车顶隔离开关进行故障单元的电气隔离。

1主供电1.1组成及原理主供电系统主要有受电弓、真空断路器VCB、保护接地开关EGS、高压隔离开关、电缆及电缆连接器、主变压器组成。

25kV电网高压首先由受电弓引入动车组，然后经过故障隔离开关接入到高压机器箱，并旁路连接了保护接地开关EGS。

高压机器箱内有避雷器、真空断路器VCB、电缆接头。

从高压机器箱出来的高压电直接连接到牵引变压器的原边绕组。

1.2设备布置4号车和6号车车顶各设受电弓、保护接地开关EGS、高压隔离开关一套，2号车、4号车和6号车的车下均设高压机器箱；2、3、4、5、6号车之间的车顶上设置特高压电缆连接器。

主供电设备布置见图6-1。

电压互图6-1主供电设备布置图1.3主要部件结构与功能1.3.1受电弓时速350公里CRH380A型动车组使用的受电弓型号为TSG19A，弓头长1950mm，滑板长1576mm，质量（不包括绝缘子和阀板）为117kg，其结构如下图：图6-2受电弓结构当受电弓的电磁阀得电时，压缩空气也经过节流阀一路向气囊充气，同时一路向受电弓的集电头上的滑板气腔内充气；当气囊内气压达到一定压力时，受电弓开始升弓，与接触网接触集取电流。

当受电弓的电磁阀失电时，气囊中的压缩空气压力迅速减小，压缩气体由电磁阀口排向大气，受电弓靠自重落弓。

1.3.2真空断路器VCBVCB的操作机构箱是被螺栓固定在高压设备箱上。

操作机构箱内内置有空气罐，电磁阀，增幅阀，操作气缸及主操作杆等构成操作机构部，由外部信号开闭电磁阀，由此驱动增幅阀，操作气缸，主操作杆，由绝缘操作杆来开闭断路器部的构造。

在断路器左右配置的真空阀，与集电子单元，及与此相连接的中间机构部构成，收纳在Ｔ字形的绝缘支持瓷瓶内。

连接断路器部与操作机构部间的绝缘操作杆，在绝缘与高电压部电气的同时，传达开闭的操作力。

VCB的结构图如下图6-3所示。

图6-3 VCB的结构图真空断路器是为了当牵引变压器在二次侧以后的电路中发生故障时，为迅速、安全、确实地断开过电流为目的安装的，同时、它也是平常开闭主回路一种开关，兼具断路器和开关2种功能的机器。