阿根廷米軌內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組輔助供電系統(tǒng)

■天津北車(chē)軌道裝備有限公司 （300300）馬秋紅

阿根廷米軌內(nèi)燃電傳動(dòng)車(chē)組項(xiàng)目用于阿根廷線路旅客運(yùn)輸。能夠以最高100km/h的速度運(yùn)行。動(dòng)車(chē)組為交流電傳動(dòng)，3輛車(chē)編組，其中2輛動(dòng)車(chē)和1輛拖車(chē)（即：Mc+T+Mc），兩列動(dòng)車(chē)組可以編組連掛運(yùn)行。

阿根廷米軌內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組工作環(huán)境為環(huán)境溫度為－25℃～＋40℃，最大相對(duì)濕度80%，最大風(fēng)速15m/s，最大海拔高度10～20m，最大坡度≤8.3‰，無(wú)沙漠、無(wú)灰塵。

列車(chē)編組：Mc+T+Mc，如圖1所示。

圖1

1.輔助供電系統(tǒng)

輔助供電系統(tǒng)（見(jiàn)表1）由輔助發(fā)電機(jī)組（帶拖車(chē)充電機(jī)）、牽引柴油機(jī)自帶的動(dòng)車(chē)充電機(jī)、動(dòng)車(chē)蓄電池、拖車(chē)蓄電池、控制柜、連接器以及車(chē)輛負(fù)載組成。

表1 輔助供電系統(tǒng)構(gòu)成表

圖2 輔助供電直流系統(tǒng)框圖

內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組（DMU）的動(dòng)車(chē)設(shè)置動(dòng)車(chē)充電機(jī)及動(dòng)車(chē)蓄電池組均安裝在車(chē)下。

內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組（DMU）拖車(chē)車(chē)下吊裝有兩臺(tái)輔助發(fā)電機(jī)和拖車(chē)蓄電池組（見(jiàn)圖2）。

（1）直流供電。牽引柴油機(jī)由動(dòng)車(chē)蓄電池啟動(dòng)，啟動(dòng)后動(dòng)車(chē)充電機(jī)向整車(chē)提供24V直流電源，向動(dòng)車(chē)蓄電池充電并為車(chē)輛控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明及其他DC 24V負(fù)載供電。列車(chē)DC 24V并網(wǎng)供電，MC車(chē)上的兩組動(dòng)車(chē)蓄電池組并聯(lián)掛在母線上，正負(fù)極懸空不進(jìn)行負(fù)極接地。由DC24V并網(wǎng)供電的所有負(fù)載負(fù)極不允許單獨(dú)接地或是通過(guò)接地電阻接地。

輔助柴油機(jī)由拖車(chē)蓄電池啟動(dòng)，拖車(chē)蓄電池輸出的DC24V電源只負(fù)責(zé)啟動(dòng)兩臺(tái)輔助柴油機(jī)不向其他負(fù)載供電，拖車(chē)蓄電池負(fù)極接地。拖車(chē)柴油機(jī)自帶的充電機(jī)為拖車(chē)蓄電池充電。

（2）交流供電。兩臺(tái)輔助發(fā)電機(jī)為列車(chē)的輔助設(shè)備提供三項(xiàng)四線380V交流電源，主要為空調(diào)、空壓機(jī)等設(shè)備供電。拖車(chē)蓄電池組只負(fù)責(zé)為拖車(chē)的輔助柴油機(jī)啟動(dòng)提供電源，不向整車(chē)負(fù)載供電。

交流母線設(shè)置為貫通全車(chē)的兩路，正常情況下，輔助發(fā)電機(jī)一為交流一路供電，輔助發(fā)電機(jī)二為交流二路供電。每車(chē)的交流負(fù)載分半，一半由交流一路供電，一半由交流二路供電，交流一路和交流二路設(shè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。如果一個(gè)輔助發(fā)電機(jī)關(guān)閉，這個(gè)發(fā)電機(jī)帶的所有負(fù)載將由另一個(gè)發(fā)電機(jī)供電，這主要是考慮當(dāng)空調(diào)不工作的季節(jié)，一個(gè)柴油機(jī)就可以為所有負(fù)載供電，以減少柴油機(jī)由低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的故障?？諌簷C(jī)增加選擇開(kāi)關(guān)可以選擇任何一路電源供電。拖車(chē)上的蓄電池可以選擇任何一個(gè)柴油機(jī)自帶的充電機(jī)進(jìn)行充電。

輔助供電系統(tǒng)交流干線和直流干線均設(shè)有漏電保護(hù)檢測(cè)功能（見(jiàn)圖3）。

圖3 輔助供電系統(tǒng)交流框圖

2.輔助供電系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)特性

（1）輔助發(fā)電機(jī)控制。拖車(chē)車(chē)下布置兩套輔助柴油發(fā)電機(jī)組（各自帶一個(gè)充電機(jī)），為整列車(chē)的輔助設(shè)備即空調(diào)等負(fù)載，提供三相四線380V交流電源。其參數(shù)如表2所示。

表2

輔助柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)、調(diào)速及各種保護(hù)功能，并對(duì)柴油機(jī)各重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在拖車(chē)電氣柜柜面上設(shè)置兩個(gè)柴油機(jī)控制開(kāi)關(guān)，即三擋位、關(guān)位、運(yùn)行位及啟動(dòng)位，用于分別控制拖車(chē)車(chē)下兩個(gè)輔助柴油機(jī)的啟動(dòng)停機(jī)。同時(shí)在司機(jī)臺(tái)上設(shè)置兩個(gè)柴油機(jī)控制開(kāi)關(guān)，即三擋位、關(guān)位、運(yùn)行位及啟動(dòng)位，用于分別控制就近端輔助柴油機(jī)的啟動(dòng)停機(jī)。為保證啟動(dòng)過(guò)程安全可靠，啟動(dòng)回路中設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)，保證此啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)15s且在啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速不超過(guò)300 r/min。

在拖車(chē)電氣柜柜面上每個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)置一個(gè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)和一個(gè)電壓調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組輸出頻率及電壓。

具體控制要求如下：要求頻率為額定頻率50Hz，參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2820.1－1997第7條性能等級(jí)劃分和GB/T2820.5－1997第16條關(guān)于性能等級(jí)的極限值執(zhí)行，頻率變化范圍，瞬態(tài)：40～56Hz，穩(wěn)態(tài)：50～51Hz。當(dāng)頻率值不在范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出頻率。

要求電壓為額定電壓400V，參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2820.1－1997第7條性能等級(jí)劃分和GB/T2820.5－1997第16條關(guān)于性能等級(jí)的極限值執(zhí)行，電壓變化范圍，瞬態(tài)：320～500V，穩(wěn)態(tài)：390～410V。當(dāng)電壓值不在范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，進(jìn)而調(diào)節(jié)輔助發(fā)電機(jī)輸出電壓。

在每臺(tái)輔助柴油機(jī)設(shè)置一轉(zhuǎn)速傳感器，采集此信號(hào)輸入到網(wǎng)絡(luò)，在司機(jī)室HMI上顯示轉(zhuǎn)速值。同時(shí)也將輔助柴油機(jī)故障信號(hào)輸入到網(wǎng)絡(luò)，在司機(jī)室HMI上顯示。在每臺(tái)主發(fā)電機(jī)輸出端設(shè)置一電壓傳感器，設(shè)置三個(gè)電流傳感器，采集此信號(hào)輸入到網(wǎng)絡(luò)，在司機(jī)室HMI上顯示交流電壓值、交流電流值；同時(shí)在拖車(chē)電氣柜面上設(shè)置交流電壓表。

（2）充電機(jī)。充電機(jī)為柴油機(jī)自帶部件，包括牽引柴油機(jī)自帶充電機(jī)和輔助發(fā)電柴油機(jī)自帶充電機(jī)兩種。

（3）蓄電池。動(dòng)車(chē)組的蓄電池分為動(dòng)車(chē)蓄電池和拖車(chē)蓄電池兩種。每輛動(dòng)車(chē)上都設(shè)有一個(gè)動(dòng)車(chē)蓄電池組，用于向動(dòng)車(chē)組的直流負(fù)載供電并啟動(dòng)牽引柴油機(jī)。拖車(chē)蓄電池只用于啟動(dòng)拖車(chē)柴油機(jī)，不負(fù)責(zé)整車(chē)負(fù)載的供電。

動(dòng)車(chē)蓄電池容量保證在應(yīng)急工況下，應(yīng)急照明能工作30min。動(dòng)車(chē)蓄電池組參數(shù)：額定容量240A h，標(biāo)稱(chēng)電壓24V；拖車(chē)蓄電池組參數(shù)：額定容量80Ah，標(biāo)稱(chēng)電壓24V。

（4）外部供電。動(dòng)車(chē)組在拖車(chē)的每個(gè)車(chē)下設(shè)有外接供電插座，當(dāng)動(dòng)車(chē)組輔助發(fā)電機(jī)沒(méi)有電能輸出時(shí)，可以通過(guò)外接供電實(shí)現(xiàn)列車(chē)的交流供電。交流供電的外接供電設(shè)置與牽引系統(tǒng)和輔助發(fā)電機(jī)組供電連鎖，只有鎖閉牽引系統(tǒng)和輔助發(fā)電機(jī)時(shí)，才能操作外接供電。