定速范围为30 ~ 300 k/h。电源方式为交流25KV,50Hz(特高电压连接、1个受电弓受电)。
在最高电压31KV、最低电压17.5KV的电源变动范围内可正常运行。但是,额定输出只限于电源电压在22.5-31KV的范围内。
CRH2C型动车组牵引特性曲线见图4-7
图4-7 牵引特性曲线
二、网侧高压电气设备 (一)受电弓 1、概述
CRH2动车组采用SSS400型单臂受电弓,适用于350km/h的运行速度。每列动车组在4、6号车设受电弓及附属装置,车辆间采用高压电缆连接。正常情况下,单弓受流,另一台备用,处于折叠状态。
SSS400型单臂受电弓由底架、升弓装置、下臂、上臂、弓头、滑板及空气管路等组成。其外形结构图如图4-8所示。
弓网故障时,为避免弓网事故的进一步扩大,受电弓设置自动降弓装置,主要功能如下: (1)受电弓滑板断裂、拉大沟槽、磨耗到限等损坏或绝缘导管断裂时,实现快速降弓。 (2)降弓动作的同时,自动切断真空断路器,避免带负载降弓产生拉弧火花而损坏受电弓滑板和接触网导线。
(3)自动降弓的同时,可实现声响和指示灯报警等功能,便于乘务员了解情况,及时采取措施。
(4)可方便实现“自动降弓”和“正常降弓”功能的快速转换,即当“自动降弓装置”自身发生故障时,不影响动车组的正常运行及操作。
图4-8 SSS400型单臂受电弓
2.主要技术参数
最小绝缘距离:≥310mm 额定电流:700A
短路电流:35kA(60ms) 车辆静止时最大电流:80A 受电弓落弓时高度:650mm 静态接触压力为80±10N
最大集电头(弓头)宽度:1950mm(+0/-10mm) 两根滑板中心线距离:约597mm 滑板材料:渗金属碳 弓角材料:部分绝缘 最大上升时间:10s 最大下降时间:10s
到达绝缘的最大时间:3s,行程310mm左右
在ADD释放后故障受电弓最大下降时间:到达绝缘位置:1.0s(200mm) 在ADD释放后完好的受电弓最大下降时间:到达绝缘位置:1.2s 空气压力:0.5~1.0Mpa
连接形式及管径:内螺纹/G ?’
(二)真空断路器
真空断路器用来断开、接通25kV电路,并作为故障状态的保护器件,兼有断路器和开关两种作用。当牵引变压器2次侧以后的电路发生故障时,能迅速、安全、准确地切断电路。CRH2采用CB201C型真空断路器型真空断路器,每列动车组配置3台真空断路器,每台真空断路器控制一台牵引变压器。
CB201C型真空断路器(通常称为VCB)利用真空中的高绝缘性能电弧的扩散作用进行遮断,配置在动车底架下的高压设备箱内。
1.结构
真空断路器主要由三部分组成:
(1)高压电流分断部分:由可开断交流电弧的真空开关管、静触头、动触头组成。动触头的操作由电空机械装置和合闸过程中的导向装置同时完成。
(2)隔离绝缘部分:由安装在底板上的支持绝缘子绝缘、内部的绝缘导杆、恢复弹簧、接触压力弹簧组成。绝缘导杆连接电空机械装置合动触头。
(3)电空机械装置(低压部分):由空气管、压力开关、储风缸、调压阀、电磁阀、保持线圈、传动风缸及活塞组成。当空气压力达一定值时压力开关闭合,压缩空气方能进入储气缸。储气缸内的调压阀,用来调节储气缸内气压。
真空断路器结构如图4-9所示。
图4-9 真空断路器外形结构图
2.主要技术参数
额定电压 AC30kV(瞬间最大电压AC31kV) 额定电流 AC200A 额定频率 50Hz 额定开断容量 100MVA 额定闭合电流 10000A
额定瞬间电流 4000A(2s) 额定断路电流 3400A 额定开断时间 ≤0.06s (三)避雷器
采用LA205型交流避雷器,避雷器由采用聚合物制成的瓷管与氧化锌组件组成。交流避雷器使用由氧化锌(ZNO)为主体的金属氧化物构成的高非线性电阻体的无间隙避雷器,保护从接触网发生的雷电涌或电路开闭引起的过电压对车辆变压器等机器绝缘的影响,且具有
自动恢复功能。如果避雷器由于大电流而短路,内部压力异常上升,则通过特殊薄金属板的放压装置向外释放高压气体。
(1) 避雷器容器 避雷器容器(聚合体绝缘管)的外皮采用的硅酮为主的难燃性红橡胶。难燃性红橡胶具有耐漏电起痕,抗老化,具有很强的抗冲击性。难燃性红橡胶是与FRP筒一体成形的,并且完成品的紧密结合性很高。
(2) 氧化锌元件 避雷器容器内部安置有氧化锌元件。氧化锌元件主要成分为氧化锌的晶体被添加物构成的粒子层所包围着的烧结体,如图4-10所示具有非线性阻力特性。根据这个特性,能够把很大的雷电涌电压抑制在避雷器的限制电压值上,并且能够断开续电流。
(3) 压力释放装置 如出现了超过性能的电涌而引起避雷器的绝缘劣化时,事故电流会引起避雷器的内部压力上升。此时压力释放装置开始起动,释放出内部压力防止避雷器容器的破坏、飞散等。
(4) 防振用橡胶 为防止振动和冲击引起的避雷器的损伤,装备有防振用橡胶。 (5) 避雷器的内部气体 避雷器的内部被抽成真空后,封入干燥的氮气密封好。
图4-10 V-I 曲线
1.主要技术参数
额定电压 AC42kVrms
标准放电电流 10kA(8*20us) 持续运行电压 AC33kVrms 动作电压 ≥AC57kV(V1mA,DC 即直流1mA电流流过时的端子电压)
限制电流: 5kA ≤AC100kV 10kA(标准) ≤107kV
耐放电量: 冲击电流 100kA(8*20us) 矩形波 400A,2周 重量 21kg 2.工作原理
避雷器是一种保护电器,用于限制电气设备运行过程出现的大气过电压及操作过电压,使电气设备免受过电压损害,减少系统的跳闸率及事故率。
氧化锌避雷器是采用ZnO等多种金属氧化物制成的,利用其相当理想的伏安特性,其中线性系数只有0.025左右,使得避雷器处于正常工作电压时,流过的电流非常小,可认为是一种绝缘体;而当电压值超过某一动作值时,电流急剧增加,电流的增加反过来抑制住电压的上升,从而保护了机车的绝缘设备不被击穿。待电压恢复到正常工作范围时,电流相应恢复极小值,避雷器仍呈绝缘态,不影响系统的正常工作。
一般来讲,避雷器的选择既要保证在正常工作电压下电流很小,且产品不易老化,又要保证在过电压下正常释放能量,使电压不会上升到损坏绝缘的程度,因此,考核避雷器主要
有三个参数:大电流下残压、工作电压下续流和通流容量。
(四)高压互感器
互感器是一种测量用设备,有电流互感器和电压互感器两种,其作用原理和变压器相同。 使用互感器有两个目的:一是为了工作人员的安全,使测量回路与高压电网隔离;二是可以使用小量程的电流表测量大电流,用低量程电压表测量高电压;三是用于各种继电保护装置的测量系统。通常,电流互感器的二次侧额定电流为5A或1A,电压互感器的二次侧额定电压为100V。
1.电流互感器
与普通的变压器相比,电流互感器的一次绕组由1匝或几匝截面较大的导线构成,并串入需要测量电流的电路中;二次侧的匝数较多,导线截面较小,并与阻抗很小的仪表(如电流表,功率表的电流线圈等)接成回路。电流互感器的运行情况相当于变压器的短路情况,必须注意:
(1)电流互感器的二次绕组绝对不允许开路;
(2)必须将电流互感器的外壳和二次绕组的一端可靠接地,以防原、副边绕组间绝缘损坏,原边电压窜入二次侧,引起触电和仪表损坏。
CRH2采用BB-S隔离型高压电流互感器,用于检测牵引变压器原边电流值。一个基本动力单元配置1个电流互感器,全列共设置3个电流互感器。
其技术参数如下:
额定工作电压 25kV 变流比 200/5A 额定频率 50Hz 额定负载 20VA 质量 35kg 2.电压互感器
电压互感器工作时,一次侧直接接到被测的高压电路,二次侧接电压表或功率表的电压线圈。由于电压表和功率表的电压线圈内阻抗很大,所以电压互感器的运行情况相当于变压器的空载情况。忽略漏阻抗压降时,其一二次绕组之比就等于一二次绕组的电压之比,而电压互感器在设计时,为了保证其准确度,一般都采用高性能的硅钢片,以减小励磁电流和一二次侧的漏电抗。
电压互感器在使用时,必须注意:
(1)电压互感器二次侧绝对不能短路;
(2)电压互感器的二次绕组连同铁心一起,必须可靠接地;
(3)电压互感器有一定的额定容量,使用时二次侧不宜接过多的仪表。
CRH2采用高压电压互感器检测接触网电压。一个基本动力单元配置1个电压互感器,全列车共配置3台。
电压互感器参数如下所述:
电压互感器变比 25kV/100V 额定负荷 100VA 输出精度 1.0级 (五)高压电缆及电缆连接器
CRH2正常情况下只有一台受电弓升弓受流,而整列动车组有三台牵引变压器同时工作,因此为了将25kV高压电送至牵引变压器就需要使用高压电缆和高压电缆连接器。在2号车后部、3号车前后部、4号车前部、5号车后部、6号车后部的车顶上设置特高压电缆连接器。为方便摘挂,在4号车后部、5号车前部的各车顶上,设置高压电缆用倾斜型电缆连接器,