高鐵動車組新型電力分配系統(tǒng)研究

趙巖 孫興貴 莊耀輝 唐俊強(qiáng) 冷輝方

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的交通水平得到了很大的提高，高鐵的正式投入運(yùn)營在很大程度上改變了我國傳統(tǒng)的交通結(jié)構(gòu)，為居民的日常出行提供了很多的選擇。原有的傳統(tǒng)列車并不能完全滿足人們的需求，制約了中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以在2003年左右，中國大力發(fā)展了高鐵動車組，并且在短短的時間里高壓配電系統(tǒng)對分布式電機(jī)組尤為重要。在此基礎(chǔ)上，本文論述了傳統(tǒng)汽車組的配電不足，以及新型汽車組的整體結(jié)構(gòu)中心和汽車組的結(jié)構(gòu)，介紹了汽車組的供電系統(tǒng)的設(shè)計思想，介紹了汽車組的功能，并對未來中國的汽車組進(jìn)行了展望。期待能對高水平汽車隊(duì)的設(shè)計有所幫助。

關(guān)鍵詞：高鐵動車組;新型電力;分配系統(tǒng)

一、傳統(tǒng)電氣設(shè)計的弊端

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的迅速提高，高鐵在我國得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，高鐵具有穩(wěn)定性強(qiáng)，運(yùn)行速度快并且安全性高的優(yōu)點(diǎn)。但是正式因?yàn)楦哞F運(yùn)行速度比較快，所以一旦發(fā)生事故，相關(guān)工作人員必須要在短時間內(nèi)采取有效的安全措施，才能確保高速鐵路的安全運(yùn)行。所以將安全保障系統(tǒng)應(yīng)用在高速鐵路電力分配系統(tǒng)中，可以全面有效地控制高速鐵路的運(yùn)行，以最大程度確保高速鐵路在實(shí)際運(yùn)行中的安全和穩(wěn)定。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)存在設(shè)計效率低，配電混亂并且能耗大，浪費(fèi)嚴(yán)重等缺點(diǎn)。由于電氣設(shè)備設(shè)施安裝位置不科學(xué)，對列車運(yùn)行安全影響不大，電力控制系統(tǒng)落后，智能化程度低，列車空間相對狹小，各種控制設(shè)備配置不合理，對于運(yùn)營運(yùn)輸和售后等工作要求都比較高，并且檢測效率低，與此同時，調(diào)試和故障處理成本較低，且不斷增加。

二、新電氣系統(tǒng)設(shè)計理念

考慮到汽車組空間有限，并且動車內(nèi)部設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，供電環(huán)境的要求比較高，所以在高速運(yùn)行時，需要觸摸屏進(jìn)行供電的特點(diǎn)，干燥設(shè)備的供電要求和整車結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化設(shè)計，減少不必要的配電和損耗。

三、新車組供電系統(tǒng)模塊設(shè)計

工作人員可以根據(jù)車輛的電氣系統(tǒng)的不同，將車輛總電源進(jìn)行科學(xué)的分類，根據(jù)以往分類類型，我們可以知道，車輛總電源主要可以分為兩種，第一種是網(wǎng)側(cè)電壓供電系統(tǒng)其次還有輔助供電系統(tǒng)。網(wǎng)側(cè)供電系統(tǒng)有著較為豐富的功能，主要是通過系統(tǒng)內(nèi)部的接觸網(wǎng)將電能進(jìn)行傳輸，其次，這種供電系統(tǒng)還可以對電氣系統(tǒng)中的電能進(jìn)行科學(xué)的轉(zhuǎn)換。而輔助供電系統(tǒng)的主要功能則是為列車的運(yùn)行提供重要的電能，輔助系統(tǒng)可以將系統(tǒng)電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且將變壓系統(tǒng)狗變頻器的工作進(jìn)行有效的結(jié)合。列車一旦失去緊密的電源連接，蓄電池系統(tǒng)就可能提供啟動列車的重要電源。

3.1網(wǎng)側(cè)供電系統(tǒng)

在具體的工作過程中，網(wǎng)側(cè)電壓系統(tǒng)會在和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生接觸時，在交流線路電壓出產(chǎn)生濾波，但是這些濾波會對列車的運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，為了減少濾波對列車和電壓的影響，并且在此基礎(chǔ)上保護(hù)接觸網(wǎng)不受列車短路問題的故障。這種系統(tǒng)的基本設(shè)備主要可以分為車頂?shù)南到y(tǒng)和車架的部分。新型的車頂部分設(shè)備則主要是將電弧和斷路器進(jìn)行結(jié)合，并且利用過渡電阻來減少濾波對列車的影響，以及網(wǎng)側(cè)電壓互感器等等。除此之外，相關(guān)工作人員還要在列車中安裝避雷器，減少外界因素對于列車運(yùn)行的影響，并且利用高壓隔離開關(guān)，使用接地受電弓等設(shè)備這是車輛組與接觸網(wǎng)之間的接觸裝置。當(dāng)車輛組需要開關(guān)電源時，受電弓直接升降。受電弓運(yùn)行采用電動平衡系統(tǒng)，受電弓頭與接觸網(wǎng)保持接觸。動車內(nèi)部安裝自動強(qiáng)弓裝置，用于檢查動車頭部系統(tǒng)的損壞狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)任何損傷，工作人員就要對故障進(jìn)行維修。另外，在更換設(shè)備之前，還要將皮電弓升降駐斷路器以及接收到皮電弓的電網(wǎng)側(cè)電流連接到車輛電氣裝置，并將電源線連接到主變壓器或切斷。發(fā)生過載或短路時，切斷電源線。開關(guān)取決于實(shí)際電網(wǎng)的側(cè)電壓或司機(jī)的要求，當(dāng)汽車組的高壓牽引系統(tǒng)發(fā)生故障時，要及時切斷配電網(wǎng)的連接，為了安全起見，在與相連的側(cè)電壓電路中運(yùn)行時，動車組的變壓器側(cè)可以通過接地開關(guān)進(jìn)行接地。隔離開關(guān)與被電弓之間有硬接線電路，只有在電弧的強(qiáng)弓狀態(tài)下，才允許開關(guān)和開關(guān)動作，使用高壓電路的接地開關(guān)，確保高壓系統(tǒng)檢修時的安全，所有主電路斷路器上都有接地開關(guān)。安裝主斷路器兩端接地。

3.2底架部分設(shè)備

安裝在車輛底盤上的電源系統(tǒng)由安裝在同一單元內(nèi)的主變壓器和主電流互感器組成。主變壓器為所有變頻器型號供電，將網(wǎng)側(cè)電壓轉(zhuǎn)換為適用于牽引系統(tǒng)和底盤電流互感器的電壓。單側(cè)主繞組電流的測量值和測量值用于變頻器控制計算。

3.3輔助電源系統(tǒng)

車輛底盤上安裝有雨水，主要輔助供電設(shè)備包括輔助變頻系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)。與牽引系統(tǒng)一起安裝在變頻器和濾波器箱上，輔助變頻系統(tǒng)將電網(wǎng)側(cè)變頻器直流環(huán)節(jié)的直流電壓轉(zhuǎn)換為固定頻率和固定幅值的三相電壓。考慮到汽車組空間有限，并且動車內(nèi)部設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，供電環(huán)境的要求比較高，所以在高速運(yùn)行時，需要觸摸屏進(jìn)行供電的特點(diǎn)，干燥設(shè)備的供電要求和整車結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化設(shè)計，減少不必要的配電和損耗。輔助變壓器降壓至，電源通過三相母線分配到各種負(fù)載，如壓縮機(jī)，空調(diào)排煙機(jī)和蓄電池充電電機(jī)等，其中蓄電池系統(tǒng)提供直流電力。

四、結(jié)束語

隨著高速鐵路技術(shù)的發(fā)展，人們出行的舒適性和方便性的提高，保證汽車組供電的穩(wěn)定性和科學(xué)配電是保證列車安全運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提。人們，新型汽車集團(tuán)的電氣設(shè)備種類呈現(xiàn)出復(fù)雜的發(fā)展趨勢。汽車集團(tuán)將實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的模塊化和未來高速鐵路發(fā)展系統(tǒng)的智能化，這一點(diǎn)尤為重要。

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