CRH3型动车组高压侧电路结构及参数

3 CRH3型动车组高压侧电路结构及参数

动车组高压侧器件主要有受电弓、主电路断路器、高压电流互感器、高压电压互感器、接地保护器、主变压器、真空断路器等组成，其组成部分如图3.1所示。本章将对这些元件进行简介。

每辆动车组都由两个对称的牵引单元（EC 01 至BC04 车和FC05 至EC08 车）组成，它们通过一根车顶线相连。高压系统位于车顶。除车顶线和TC02 和TC07 车之间的高压转换装置外，高压系统的下列所有组件都位于TC02 和TC07 变压器车

高压电器的主要组成部分位于每个完整动力配置的变压器车车顶上。（具体每个部件的分布见表3.1）

表3.1高压系统部件布置

3.1SS400受电弓

CRH3型动车组采用SS400 型受电弓，升弓装置安装在底架上，通过钢丝绳作用于下臂。下臂、上臂和弓头由较轻的铝合金材料制成。当动车组与供电网连接/断开时，受电弓即升起或降下。动车组有两个受电弓，都采用气动控制。正常运行时，采用单弓受流，另一台备用，处于折叠状态。网侧高压母线将两个受电弓连通起来，并将网侧电压传输给位于底架上的牵引变压器。

工作原理：

受电弓配备了一个压缩空气驱动的自动升降装置，当接触接触带破裂时驱动装置将降低受电弓。在接触接触带的摩擦块中有一条沟槽里面充满来自驱动装置的压缩空气，如果摩擦块断裂压缩空气就会泄漏，底部驱动装置就会通过一个快速排气阀将受电弓降低，同时主断路器被触发以免由于电弧引起损坏。同样的方式当绝缘舵杆损坏时以相同的方式进行控制。在压力管路损坏的情况下，该自动升降装置通过塞门在运行状态时进行隔离。自动升降装置受控于列车控制系统。

受电弓所有功能以及监控是通过各自的阀控制模块实现。受电弓升起是通过一个安装在控制阀模块输入电缆中的电磁阀实现。升弓时间通过输入电缆中的电抗设置。降弓时间以及静态接触力以及自动升降装置中的压力开关的压力通过阀控制面板设置。阀控制模块所需的压缩空气由MR管提供，当列车整备时辅助空气压缩机会被使用。

对高速动车组受电弓的要求：

（1）受电弓的滑板与接触导线之间要保持恒定的接触压力，以实现比常速受电弓更为可靠的连续电接触。其接触压力不能过大或过小。

（2）与常速受电弓相比要尽可能减轻受电弓运动部分的重量，以保证与接触网有可靠的电接触。列车运行中，受电弓将随着接触导线高度变化而上下运

动。在高速条件下，这种运动更为频繁，从而直接影响滑板与接触导线之间接触压力的恒定。

（3）由于高速运行时空气阻力很大，因此高速受电弓在结构设计上要作充分考虑，力求使作用在滑板上的空气制动力有别的零件承担，从而使受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保持水平位置，以减小甚至消除空气制动力对滑板与接触导线间接触压力的影响。

（4）滑板的材料、形状和尺寸应适应高速的要求，以保证良好的接触状态及更高的耐磨性能。

（5）要求受电弓在其工作高度范围内升降弓时，初始动作迅速，终了动作较为缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电弓对接触网和底架有过大的冲击载荷。

（1）SS400 型受电弓技术参数

额定频率50 Hz

额定电压25 kV

额定电流(在牵引运行时) 700 A

额定电流(在静止时) 60 A

受流器头的宽度1950 mm

距轨道面工作高度4,600~6,500 mm

静态接触力在40N 和120N之间可调

接触带宽度1250mm

具有自动降弓装置ADD

接触带的材料碳

（2）SS400 型受电弓结构图

3.2 牵引变压器

牵引变压器是牵引传动系统的关键部件, CRH3型动车组牵引变压器为单相湿式变压器，额定电压为单相AC25 kV／50 Hz。它的次级绕组为牵引变流器提供电能。它使用一个电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计对主变压器进行监控和保护。TC02 和TC07每个车安装1台，分别为两个动力单元供电，牵引变压器工作原理与普通变压器相同，强迫油冷方式。牵引变压器是高速动车组高压系统中的重要设备，它的安全性和稳定性对动车组安全运行起着重要作用。

变压器位于动车组TC02 / TC07 拖车的地板下，变压器冷却装置配置在每个变压器的旁边。

变压器为单系统变压器，设计在25 kV 50 Hz AC 电源电压下使用。该电源电压用于生成牵引电压。变压器为单相操作，它将一次绕组上的接触线电压转换为四个二次绕组（牵引绕组(TW1–TW4)）的电压，并给牵引变流装置供电。

变压器上采取了多种适当的保护措施，以防变压器过载。包括冷却回路中以防热过载执行的温度监测、为检查冷却剂流量执行的流量监测及为检测一次电路接地故障执行的一次隔离监测（通过比较外向电流和返回电流进行差动保护）。

变压器系统配有膨胀箱，它位于TC02 / TC07 车的车顶，从而补偿因温度变化而产生的冷却剂量的变化。

主要技术参数：

单相、圆柱型绕

运行时外部温度-25 C～+40C

额定功率大约5.6 MVA

标称电压（初级）25 Kv

最高持续电压29 kV

电压波动范围AC17.5～31 kV

标称频率50 Hz

牵引绕组的数目4

额定电压(次级牵引绕组)大约4×1550 V

额定功率(次级牵引绕组)大约4×1410 kVA

额定效率95%

产品标准EN 60310

冷却方式ODAF，功率280KW（强迫导向油循环，风冷油浸式）

重量 5.6t

最大总长度(含冷却系统) 3 980 mm

最大宽度(含冷却系统) 2 030 mm

3.3 牵引电机

CRH3型动车组采用4极三相异步电动机，型号为1TB2019-0GC02，是西门子公司横向安装的三相鼠笼式感应电动机。该电机能够承受各种应力并满足IEC349-2 和VDE 0535 对轨道车辆的要求。它属于允许工作在恶劣环境条件下的低磨损电机。电机采用转向架架悬方式，牵引电机横向安装在转向架上，整车共有16个牵引电动机。根据设计, 它应能长期工作仅需少量维修。

表1 牵引电机主要参数

主要参数数值

额定功率562 kW

额定电压2700V

额定电流145 A

额定转速 4 100 r·min -1

额定频率135Hz

额定功率下的效率0.947

极对数P 2

额定功率下的功率因数0.89

最高电压2800V

最大电流220 A

最高转速 5 900 r·min -1

传动装置效率0.975

3.4 其它主要电器简介

3.4.1 带接地开关的高压断路器

带接地开关的高压断路器安装在车顶，用于断开每个动力单元的交流25 kV 电路，安装在TC02、TC07车(变压器车)车顶端部位置。

主断路器不但用来控制牵引单元的运行电流，也可以用来中断故障情况下的过流以及短路电流。为了维护和检修高压设备，在主断路器两极安装了接地隔离开关，隔离开关将主断路器两端与运行接地连接，接地隔离开关具有防止短路的功能。

高压断路器是真空型断路器，将受电弓和其牵引单元主变压器原边绕组连接起来，同时通过车顶电缆与另一个牵引单元主变压器原边绕组连接起来。真空主断路器中设置了装有弹簧的空气驱动作动力。

高压断路器主要技术参数，如表3.2

表3.2 高压断路器主要技术参数

3.4.2 高压互感器

（1）高压电压互感器

在主电路断路器的网侧是一个线路电压互感器，它被用作AC 25 kV线路电压的一个测量传感器。CRH3型动车组全列共设置两个电压互感器。

技术参数如下：

标称频率50Hz

标称电压25 kV

变压比25 kV／150 V

精度等级0.5

（2）高压电流互感器

CRH3型动车组在主电路高压断路器后部安装一个线路电流互感器，用来检测动车组交流总电流。

技术参数为：

标称频率50Hz

额定电流500A

精度等级0.5

3.4.3 避雷器

避雷器和主断路器一起对通过接触网导入的过压进行列车保护。一个避雷器安装于每个受电弓后部，以防设备受到接触网（例如，闪电）过压损坏。避雷器的下游装有线电压互感器，互感器用作列车控制系统接触网电压的记录器。另一

个避雷器位于每个主变压器的初级侧，防止在主变压器断开期间出现不容许的高的开关电压。避雷器主要技术参数参加表3.3

表3.3避雷器主要技术参数