DC600V在鐵路空調客車(chē)供電系統的應用

1 引言

鐵路空調客車(chē)供電系統是為車(chē)上電氣負載和自動(dòng)化裝置提供電能的裝置，有單獨供電、集中供電和混合供電3種方式。早期的客車(chē)供電方式簡(jiǎn)單，主要采用小功率軸驅式發(fā)電機和蓄電池并聯(lián)供電方式。目前我國非空涮客運列車(chē)仍采用這種供電方式。為提高旅客的舒適度，現代鐵路客車(chē)均安裝了空調、冰箱、彩電信息顯示屏等設備，平均每輛車(chē)所需的功率比早期增加了幾倍甚至幾十倍，不同電器的電壓制式也不盡相同，相應地對列車(chē)供電系統提出了很多新的要求。

2 國外鐵路空調客運列車(chē)供電系統的發(fā)展

國外高速客運鐵路發(fā)展的典型代表日本、法國、德國等發(fā)達國家列車(chē)供電系統已普遍采用靜止變流器供電方式，該方式可靠性高、與列車(chē)網(wǎng)絡(luò )融合、自動(dòng)化程度高、維護操作簡(jiǎn)便。比如德國ICE系列、法國TGV系列，意大利的ETR系列，西班牙AVE系列高速動(dòng)車(chē)組及日木的新干線(xiàn)列車(chē)等均采用這種供電方式。

3 我國空調列車(chē)供電方式的發(fā)展

3．1 發(fā)電車(chē)集中供電系統

發(fā)電車(chē)相當于一個(gè)移動(dòng)電站，通常發(fā)電車(chē)內配置有3臺300 kW柴油發(fā)電機組，主要機型為KTA 19－G2型和MTU12 V 183TA 12型，采用交流3相4線(xiàn)制，2路供電，電壓AC400/230 V,50 Hz，車(chē)端設有KC20電力連接線(xiàn)，可從發(fā)電車(chē)任一端與列車(chē)聯(lián)掛，主干線(xiàn)負載容量按20輛計算，不小于600 kW。發(fā)電車(chē)集巾供電的空調列車(chē)應用了柴油機發(fā)電技術(shù)：車(chē)載單元空調制冷采暖技術(shù)；AC 220 V照明及應急電源技術(shù)：集中軸溫報警技術(shù)和GPS衛星地面遙感技術(shù)等。雖然具有供停電靈活、方便，不受線(xiàn)路、天氣及機車(chē)限制；供電故障率低，機組間相互干擾少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在發(fā)電車(chē)柴油發(fā)電機組噪聲、廢氣污染問(wèn)題等缺點(diǎn)。還需要消耗大量的石油產(chǎn)品。

3．2 空調客車(chē)DC 600 V供電系統

DC 600 V旅客列車(chē)供電系統是鐵路機車(chē)車(chē)輛T程中的重要系統，DC 600 V系統在吸取法國TGV、德國ICE、日本新干線(xiàn)以及歐洲多電壓制列車(chē)供電系統特點(diǎn)的基礎上，根據中國旅客列車(chē)的具體情況，進(jìn)行了優(yōu)化設計。利用牽引網(wǎng)電能通過(guò)機車(chē)給旅客列車(chē)供電，以達到甩掉發(fā)電車(chē)，實(shí)現提高列車(chē)運輸能力、節能、環(huán)保和列車(chē)運行高速化的目的。

4 空調客車(chē)DC 600 V供電系統

4．1 DC 600 V供電系統的工作原理

DC 600V供電系統采用機車(chē)集中整流，客車(chē)分散逆變方式，構成了交一直一交變流供電系統。電力機車(chē)將25 kV電網(wǎng)單相交流電降壓、整流、濾波成DC 600 V，向客車(chē)供電?？蛙?chē)配置逆變電源及充電器，根據用電設備的需要，將機車(chē)提供的DC 600 V變換成單、三相交流電及DC 110 V。配電及控制屏柜保證設備配電及安全保護?？蛙?chē)設置了DC 110 V蓄電池組，解決了列車(chē)通過(guò)分相段無(wú)電區的難題。系統采用兩套獨立供電電路。直一交變流器安裝在車(chē)下，不減少車(chē)廂定員。獨特的機車(chē)車(chē)輛兩級保護系統實(shí)現了故障自動(dòng)切除。系統具有集中控制、自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)復位、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

DC 600 V供電系統的工作過(guò)程：電網(wǎng)通過(guò)電力機車(chē)向列車(chē)供電，在機車(chē)的主變壓器上增加2個(gè)列車(chē)供電繞組，將受電弓接收的25 kV單相交流高壓電降壓；采用2套獨立工作的單相半控整流裝置將單相交流電整流成2路DC 600 V電源。通過(guò)KC20D電氣連接器向列車(chē)母線(xiàn)供電，機車(chē)主電路原理圖如圖1所示。