四合一综合控制柜(600V)
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DC600V客车供电系统故障原因分析及处理作者:王稀滨来源:《科学与财富》2019年第16期摘要:伴随DC600V客车的长时间运行,发现其供电系统中有一些故障,假设不及时处理,就会影响到DC600V客车的正常运行。
所以,本文就DC600V客车供电系统故障原因与处理方法进行了分析与论述,以供参考。
关键词:DC600V客车;供电系统故障;原因分析;处理对策通过有关调查研究发现,DC600V供电系统于中国客车中采用,这一系统使用的时间较短,整个运用还处在起步阶段,因而无法避免会存在一部分问题,在这些故障问题之中,比较普遍的问题就是漏电故障、显示触摸屏故障与逆变器故障等。
当DC600V客车供电系统产生这些故障问题以后,其会直接影响到整个客车运行的平稳性,与此同时会导致车辆供电系统受损,危害极大。
因此,需要有关技术管理部门增加对客车供电系统故障问题的关注力度。
一、供电系统概述国内机车是以DC600V集中供电的,供电电压是600V,划分两路进行供电。
经过电器综合控制柜供电开关把其中一个600V直流电输送到车下逆变电源装置,也就是人们常说的逆变器,还有110V电源装置,也就是充电器。
逆变器把600V直流电逆为三相AC380V与50Hz交流电,给空调与电炊装置等三相交流用电负载进行供电,隔离变压器输出三相380V给伴热与微波炉等三相交流用电负载进行供电。
110V电源装置把DC600V转变为DC110V,为蓄电池组充电的过程中给照明与供电控制等供电。
二、DC600V客车供电系统故障分析与处理(一)综合控制柜接线端子和连接电线故障通常来说,综合控制柜柜中接线端子与连接电线被烧毁,这一问题大部分出现在车辆运行刚开始的阶段,根本原因在于综合控制柜柜内的电器元件非常多,同时接线接口也有很多,如此一来就很容易出现接线虚接的问题,进而给车辆安全带来各方面的隐患问题。
因而,解决这一问题,相关工作人员比较常用的方式就是直接将端子与连接电线替换即可。
四合一综合控制柜的控制和应用摘要:伴随着我国铁路客车行业的不断蓬勃发展,对于相应的供电系统也提出了较高的要求,四合一综合控制柜的推出大大推动了我国铁路客车行业供电系统的发展。
四合一综合控制柜是TKDT型铁路客车电气综合控制柜的简称,在实际的应用当中主要在DC600V供电的客车当中相对来说较为常见。
是集多功能单元于一体的现代社会当中的一种拥有智能特征的综合控制柜。
可编程控制器(PLC)是该技术得以取得成功的核心控制技术,在依托于微型可编程序终端的促使之下对于操作员所下达的各类型指令具有接收以及自动执行的功能,同时可对运行过程当中电气系统当中出现的各类型故障在第一时间内进行检测以及诊断,同时可及时做出相应的紧急应对举措。
本文就四合一综合控制柜在实际铁路工作当中的控制与应用展开详细的阐述。
关键字四合一综合控制柜控制应用1.综合控制柜将检测、控制、诊断保护、信息提示以及联网通讯于一体是综合控制柜做具有的独特性能,同时,也正是依托于以上性能特点实现了对于供电以及控制系统的综合控制,大大提升了车与车之间的通信保障。
同时也正是由于综合控制柜技术的不断进步目前车对地以及地对车的通信也在不断的提升当中。
综合控制柜所具有的六大功能大大满足了现阶段列车需求,同时,综合控制柜无论是在方案设计之初还是最终落地其控制方案都以自动控制为主,并且该方案在设计的过程当中涵盖了对于控制系统出现故障之后的应对措施以及手动的应急方案。
对于传统列车而言在设计过程当中相较于现阶段技术存在较多的落后以及安全隐患,并且在实际应用过程当中所发现的问题都是迫在眉睫需要进行解决。
而现阶段所推行的综合控制柜实现了将不同系统以及不同等级电压、电流的导线进行了相应的隔离,同时在设计结构方面较大程度上降低了电磁之间相互干扰的几率。
由于列车在正常行驶的过程当中是需要各部门进行协调,存在较多配合性工作,而综合控制柜大大加强了整车各个部门之间的电气功能部件的配合,强化了整车的电气系统的安全性能。
铁路客车车辆车下逆变电源热备供电和互备供电的原理及常见故障的处理方法摘要:随着铁路旅客列车的舒适化发展,铁路客车的发展满足了环保、节能、高速的要求。
比如 25G 型 DC600V供电的铁路客车车辆采用集中供电方式,铁路供电电网单相25KV高频交流电经过机车变压系统处理后输出两路 DC600 V直流电,分别输送给每辆客车车辆四合一综合控制柜,每辆客车车辆的车下逆变电源实现了DC600V 向 AC380V 的逆变过程,通过四合一综合控制柜的控制来满足车辆直流和交流负载的供电需求。
25G 型 DC600V 集中供电的铁路客车车辆取代了燃油发电车供电的集中供电方式,减少了对环境的污染和能源的损耗。
关键词:铁路客车;热备供电;互备供电;逆变器一.车下逆变电源热备供电和互备供电的基本原理1.同车双逆变器的热备供电25T 型铁路客车硬座、硬卧、餐车及软卧和 25G 型 DC600V 供电的铁路客车硬座、餐车和个别硬卧车都是一辆车有两台逆变器,当一台逆变器出现故障时,同车逆变器1、2相互热备供电。
当某一台逆变器自身发生故障时停止三相输出并发出故障信号,如果故障不可恢复,则控制系统发出故障信号,停止输入、输出接触器,车下电源故障继电器吸合,四合一综合控制柜车下电源故障指示灯亮红灯,同时PLC 触摸屏显示逆变器故障代码。
此时,故障逆变器控制系统发出热备请求信号,正常工作的一台逆变器控制系统接收到故障逆变器的热备请求信号后,停止正常逆变器的输出,发出输出接触器吸合指令重新启动,并发出211减载信号,PLC 触摸屏显示两个逆变|电压或两个逆变11电压,此时两台逆变器热备供电成功,车上空调等负载减半,确保各转换开关为自动位,若为手动位时要通过人工操作装换开关使车内负载减半。
确保各转换开关为自动位,若为手动位时要通过人工操作装换开关使车内负载减半。
2.单个逆变器的邻车互备供电25G 型DC600V 供电的铁路客车大多数硬卧、软卧基本上都是一辆车有1台逆变器,当本车逆变器不工作时会影响到本车空调系统、电开水器、水管伴热等负载的工作。
DC600V客车电气系统工作原理DC600V供电制式的空调客运列车,在电气化区段运行时,采用电力机车集中供电(DC600V)、客车分散变流供电方式。
在非电气化区段运行时,DF11G客运大功率内燃机车本身带有辅助发电机,可将发电机组输出整流以DC600V方式向客车供电。
DC600V供电系统工作原理框图见图1。
1.DC600V供电装置原理简介我国电力机车供电的空调列车采用机车DC600V集中供电、客车分散变流的方式。
电力机车主变压器的副边,有两个给客车供电的辅助供电绕组,提供单相AC860V电压,经相控整流、滤波后供给客车DC600V。
DF11内燃机车则两头分别有一个专门的辅助发电机,输出三相AC380V电压,分两路供给客车AC380V。
电力机车电源设有接地保护电路、输出稳压及限流环节、过流及短路保护、过压及欠压保护等。
每路输出功率为400KW。
DF11内燃机车的辅助发电机组与发电车集中供电相似,只是缺少一个备用机组。
机车电源原理图基本工作原理上图为电力机车DC600V电源装置的主电路原理图。
这是一个非常典型的单相相控整流电路,不同的是该电路的受控元件SCR在同一桥臂上,而另一个桥臂的两个二极管既可整流,又起到续流的作用。
电力机车向客车供电的辅助绕组输出额定电压为1AC870V,额定电流600A,额定功率522kVA,阻抗电压8%。
之所以采用870V 是考虑接触网电压波动的影响,电力牵引网的网压受多种因素的影响,波动范围为17KV—31KV,在网压为25KV时,输出对应空载870V,而在低网压17.5KV(-30%)时,输出电压约为1AC610V,全波整流电压接近与550V,基本能够保证客车的正常供电。
但是,870V的交流输入电压带来的问题是使电源装置的功率因数降低,系统参数匹配(尤其是电感L)困难。
电路中,KM作为电源交流输入的投切开关,机车司机台上设有供电钥匙,由司机转换该钥匙来控制交流真空接触器KM的闭合与分断。
技能认证车辆乘务员考试(习题卷32)说明:答案和解析在试卷最后第1部分:单项选择题,共57题,每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]209T 型转向架的摇枕吊在选配时,其上、下孔磨耗面距离同侧之差不得超过 ( )。
A)1mmB)1.5mmC)2mmD)2.5mm2.[单选题]无漏电报警器的电源柜电源选择开关置I路或Ⅱ路后,交流接触器KMl或KM2不吸合的原因是什么?①控制回路保险FUl或FU2熔断。
②控制回路中接线有松动,接触不良或脱落。
③主接触器KMl或KM2线圈断,触头不吸合。
④电源选择开关SAl损坏。
A)①②③B)①③④C)①②③④D)②③④3.[单选题]检修氧气表、乙炔表时,严禁用( )。
A)风压试验B)水压试验C)油压试验D)电压试验4.[单选题]将制动车辆缓解阀手把拉起时,制动缸无法缓解,可能原因是( )。
A)分配阀故障B)副风缸无风C)主管无风D)缓解阀反装5.[单选题]25T型客车综合控制柜具备轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱状态监视功能和联网通信功能外还有哪些功能?①电源转换功能;②空调机组控制功能;③蓄电池欠压保护功能;④照明供电功能A)①②③④B)①②③C)①②④D)②③④6.[单选题]《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》规定,事故分为( )等级。
A)2个B)3个C)4个7.[单选题]双控厕显检查,锁闭一位和二位厕显锁,显示器厕所图标( )。
A)点亮B)正常C)故障D)熄灭8.[单选题]旅客列车途中轮踏面擦伤深度( )时,可一次运行到终点站换轮。
A)不超过0.5mmB)不超过1.0mmC)不超过1.5mmD)不超过2.0mm9.[单选题]设计时给定的尺寸称为( )A)基本尺寸B)实际尺寸C)极限尺寸D)公差10.[单选题]车辆车轮( )是引起车辆垂直振动自身激振源之一。
A)踏面圆周磨耗B)轮缘磨耗C)轮缘锋芒D)踏面的擦伤或剥离11.[单选题]25T型铁路客车制动系统主要由( )等组成。
作业指导书DC600V电气综合控制柜技术检查目录一、作业介绍 (3)二、作业流程图............................. 错误!未定义书签。
三、作业程序、标准及示范................................ 6-9四、工装设备、检测器具及材料 ........................... 10-11一、作业介绍1.作业地点:客车技术整备所。
2.适用范围:适用于库列检人员对DC600V提速(空调)客车电气综合控制柜日常检修作业.3.人员及工种要求:取得铁路岗位《培训合格证书》和《职业资格证书》,持双证上岗。
4.作业要点:4.1.作业前后,按防护信号设置指导书进行防护信号设置。
4.2.按规定穿戴劳保用品(具有反光标志服装),带好作业工具。
4.3.确认全列停止供电,办理禁止供电手续,禁止带电作业,禁止带电处理故障。
4.4.电路检查时须断电,当心触电。
请勿使用未绝缘处理的金属工具。
请用绝缘带绝缘处理。
4.5.测试漏电报警器功能,严禁使用短连线或导体将电源直接接地。
4.6.雨雪天气时,当心滑倒。
4.7.现场作业时,不得侵限。
4.8.通过股道(平过道)时,要一站、二看、三通过,执行“驻足、手比、眼看”规定。
二、作业流程图三、作业程序、标准及示范序号作业项目作业内容、标准图示1 预检车辆在预检台位,车辆断电情况下。
1.作业前,检查电源装置配件齐全。
插设安全号志后,悬挂“严禁供电”警示牌。
2.配件齐全无缺失,安装牢固。
3.目视检查。
确认车辆断电后,检查配件状态,如实记录。
4.发现配件缺失或存在故障时,立即上报,同时在预检记录上标注明确。
结合预检情况,提前做好物料储备。
2 外观检查车辆在技检台位,车辆断电情况下。
1.外观检查时,小心手划伤。
确认车辆处于断电状态,并揭挂“正在作业,禁止供电”警示牌。
2.检查外部木质柜门表面平整、涂层光滑、无明显色差,贴面无裂纹。
柜门开关灵活无卡滞,开度不小于90度,关闭严密,折页、插销安装牢固无松脱。
TKDT型铁路客车电气综合控制柜使用说明书四方车辆研究所青岛四研铁路电气研究开发有限公司2004年1月一概述TKDT型铁路客车电气综合控制柜(以下简称综合控制柜)用于DC600V供电的客车,是集电源转换控制、空调机组控制、蓄电池欠压保护、照明控制等功能单元于一体的智能型综合控制柜。
综合控制柜的控制核心采用可编程控制器(以下简称PLC),PLC通过微型可编程序终端(以下简称显示触摸屏)接受各种指令并自动执行相应的操作步骤,对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、指示并保护。
综合控制柜具有检测、控制、诊断保护、信息提示、联网通讯功能,实现供电及控制系统的综合控制,可进行车对车通信,并逐步实现车对地、地对车的计算机联网通讯。
二主要特点1.综合控制柜实现了客车电气控制系统的小型化、智能化、集成化和系统化。
2.综合控制柜根据预设参数实现自动控制,减轻了操作人员的工作强度,避免由于人为误操作引起的事故,便于操作和维护。
3.综合控制柜对整车电气系统参数进行实时监测,出现故障时及时进行保护动作,避免了由于保护不及时而引起的严重后果。
4.综合控制柜可对轴温、防滑器、烟火报警器、车门的状态进行监视和显示。
5.综合控制柜充分考虑了整车各个电气功能部件的协调工作,整个电气系统工作更加安全可靠。
6.根据电气系统布线的有关规范和实际存在的问题,不同系统、不同电压等级、不同电流类别的导线尽量相互隔离,结构设计上尽量减少相互间的电磁干扰。
7.综合控制柜的控制方案以自动为主,同时考虑控制系统故障的应急措施,包括极端情况下的手动应急措施。
8.综合控制柜主要具备六大部分功能:1.电源转换控制功能;2.空调机组控制功能;3.蓄电池欠压保护功能;4.照明供电功能;5.轴温、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱状态监视功能;6.联网通讯功能。
三产品型号:TKDT-1T1-40、TKDT-1T1-35四技术规格(一)结构参数控制柜外形尺寸:2000mm×1300mm×350mm(高×宽×厚)上柜外形尺寸:850mm×1300mm×350mm(高×宽×厚)下柜外形尺寸:1150mm×1300mm×350mm(高×宽×厚)。
(二)主要技术参数及功能1.综合控制柜控制单元由PLC主机单元(CPM2A-CPU61)、12/8点的I/O扩展模块(CPM1A-20EDR1)、信息显示触摸屏(NT31-ST121-EV2)组成。
PLC功能PLC是可编程逻辑控制器的缩写,对整个电气系统进行自动控制,实时监测电气系统运行过程中的参数并进行分析,对出现故障自动处理,通过显示触摸屏实现人机对话,响应显示触摸屏输入的命令、参数,将故障信息、运行记录通过显示触摸屏显示等。
模拟量输入点:17点(0~10V)温度输入点:1点(PT100)开关量输入点:24点(直流24V,8mA),开关量输出点:24点(继电器输出)输出端最大开关能力:2A,250V AC(cosφ=1);2A,24V输出端最小开关能力:10mA,5VDC显示触摸屏功能显示触摸屏是一种微型可编程终端,采用全中文液晶显示触摸屏(带背光),具有字符类型和图象类型显示,由通讯接口和PLC的外设接口进行通讯。
主要功能是现场参数设定,电源转换、空调机组等功能单元运行工况的人为控制,运行工况参数的显示,实时显示各功能单元的运行状态及实时报告故障现象。
字符、图象类型显示:20×15个汉字液晶显示器规格:320×240点有效显示面积:122×92mm22.交、直流电源规格:主电路电源主电路由两路电源母线中的其中一路提供电源,向温水箱、逆变器、充电器供电,并由逆变器Ⅰ、逆变器Ⅱ变换成AC380V/50Hz,向车内空调、伴热等交流负载供电直流主电源DC600V额定工作电压: DC600V电压波动范围: DC500V~DC660V交流主电源:AC380V额定工作电压:三相交流380V电压波动范围:三相交流323V~437V额定工作频率: 50Hz ±1 Hz蓄电池DC110V电源全列贯通,各车厢蓄电池及充电器通过逆流二极管与DC110V干线并联。
蓄电池在充电机停止或故障时,向本车照明、水位显示、塞拉门、车下电源箱控制、温水箱开水炉控制等负载供电。
电池欠压保护动作值:91V±1V 恢复值:97±1V直流控制电源应急灯、轴温报警器、防滑器、PLC等重要负载由列车直流110V母线供电;照明、车下电源箱、温水箱、开水炉、水位显示等负载的控制电源由本车直流110V电源提供;控制柜内的DC-DC电源模块将DC110V电源转换成直流24V电源向PLC、显示触摸屏、网关、安全用电记录仪供电;转换成直流12V向传感器供电;DC110V/DC48V电源将DC110V转换成直流48V电源向尾灯、电话插供电。
直流电器控制电路额定工作电压: DC110V电压波动范围: DC77V~135VPLC、触摸屏电路额定工作电压:直流 24V电压波动范围:直流 20.4V~26.4V信号采集电路(传感器)额定工作电压:直流 12V电压波动范围:直流 11.4V~12.6V输出电压范围:直流0~10V;0~5VPLC、触摸屏及传感器供电电源额定输入电压:直流 110V输入电压波动范围:直流 77~135V额定输出电压:直流 24V(±5%);直流 12V(±5%)额定输出电流: DC24V不小于3A;DC12V不小于1A电压调整率:不大于1%电流调整率:不大于1%输出电压纹波峰-谷值(VP-P):不大于1.0V变换效率:大于 80%尾灯、电话插座供电电源额定输入电压:直流 110V输入电压波动范围:直流 77~135V额定输出电压:直流 48V(±5%);额定输出电流:不小于1A电压调整率:不大于1%电流调整率:不大于1%输出电压纹波峰-谷值(VP-P):不大于1.0V变换效率:大于 80%3.WG型网关规格WG型网关用于铁路客车TKDT-1T1型配电柜。
其中包括PLC网关、轴温报警器网关、防滑器网关、烟火报警器网关。
这些网关一方面通过各种通信接口实现PLC 到安全记录仪之间、轴温报警器到PLC之间、防滑器到PLC之间、烟火报警器到PLC 之间的数据传递,另一方面通过Lonworks接口及列车总线实现车辆间的信息和命令传递。
额定输入电压:直流24V输入电压波动范围:20V~27V接线端子:WAGO232-209/026-000,2.5mm2。
外形尺寸:160mm×90mm×42mm安装尺寸:145mm×63mm,安装螺丝:M44.DL-Ⅱ代理节点代理节点是联接列车网和车厢网的桥梁,有2个独立的Lonworks通讯接口。
上行Lonworks通讯接口负责列车级网络通信,接收列车主机的信息,并将信息转发给下行Lonworks通讯模块。
下行Lonworks通讯接口负责车厢级网络通信,转发集中控制命令,接收车厢级各应用节点传输的参数、工作状态等信息。
额定输入电压:直流24V输入电压波动范围:20V~27V接线端子:WAGO232-209/026-000,2.5mm2。
外形尺寸:160mm×90mm×56mm。
安装尺寸:145mm×63mm,安装螺丝:M4(三)环境条件1.工作环境温度:0℃~+50℃2.存储温度:-25℃~+75℃3.相对湿度:最湿月月平均最大相对湿度不大于90%(该月月平均最低温度为25℃)。
4.海拔高度:≤2500m。
5.振动:相对于客车的垂向、横向和纵向存在着频率f为1~50Hz的正弦振动,其振动加速度在频率f为1~10Hz时等于0.1g(g为重力加速度,可以减化为10m/s2计算),当频率f为10~50Hz时等于1g。
因机车连挂时的冲击,沿机车纵向激起的加速度不大于3g。
五系统功能说明(一)电源供电转换功能综合控制柜的电源有两路供电,通过转换开关SA1分“自动”和“试验Ⅰ路”、“试验Ⅱ路”。
1.正常情况下,转换开关置于“自动”位①Ⅰ路、Ⅱ路均有电,设定车厢号后,PLC按照均衡供电原则,奇数号车厢选择Ⅰ路供电、偶数号车厢选择Ⅱ路供电,Ⅰ路和Ⅱ路互锁,显示屏显示相应信息,电源指示灯亮。
②如果Ⅰ路有电、Ⅱ路无电,所有车厢PLC通过检测可自动选择Ⅰ路供电,负载减半运行,同时在显示屏上提示相应信息。
此时如果Ⅱ路重新供电,则偶数车厢PLC 通过检测可重新选择Ⅱ路供电。
③如果Ⅱ路有电、Ⅰ路无电,所有车厢PLC通过检测可自动选择Ⅱ路供电,负载减半运行,同时在显示屏上提示相应信息。
此时如果Ⅰ路重新供电,则奇数车厢PLC 通过检测可重新选择Ⅰ路供电。
④可以通过触摸屏的电源控制菜单和提示选择或转换供电回路。
⑤在Ⅰ路、Ⅱ路都有电,奇数号车厢Ⅰ路供电、偶数号车厢Ⅱ路供电的情况下,如果Ⅰ路(Ⅱ路)电源出现过压故障,PLC自动转换到另一路电源供电,同时负载减半运行。
当电源电压值恢复正常,通过触摸屏操作解除故障保护或电源重新供电,通过PLC检测后,PLC自动转换回原供电回路,负载恢复全载运行。
两路供电回路重新供电时,PLC将自动解除保护,转换到原供电回路。
⑦在一路有电,另一路无电,所有车厢都是同一路供电的情况下,如果供电回路出现故障,则PLC停止供电,不进行转换。
⑧在一路正常,另一路存在故障未消除,车厢供电已经进行了一次转换的情况下,如果供电回路再出现故障,则PLC停止供电,不进行转换。
⑨故障排除后,可以通过触摸屏上的“电源控制”菜单,按下“停止供电”或“自动供电”触摸开关解除故障保护。
通过PLC检测后,PLC自动转换回原供电回路,负载恢复全载运行。
⑩故障排除后也可以通过转换开关由“停止”位转换到“自动”位,PLC自动解除保护,转换回原供电回路,通过PLC检测后,负载恢复全载运行。
○11出现过压故障,恢复正常后,两路供电回路重新供电时,PLC将自动解除保护转换到原供电回路,恢复全载运行。
2.试验时,可将转换开关置于“试验Ⅰ路”或“试验Ⅱ路”,人为选择Ⅰ路供电或Ⅱ路供电,此时PLC只进行检测报警,不能进行电源回路的转换。
3.主电路中接有电流传感器、电压传感器,并设在线绝缘检测装置(6~150mA可调),显示触摸屏上可显示主电路的电压、电流、DC110V母线电压、本车蓄电池电压、电源状态、逆变器输出电压等信息,当某路电源出现过压、绝缘等故障时,显示触摸屏显示故障提示,相应电源故障灯亮,可以按下“回主画面”触摸开关返回主画面,此时画面上出现“X X故障”文字,且背景变为闪烁提示。