直供电客车故障浅析朱晓群

直供电客车故障浅析朱晓群

朱晓群1孙鹿2

齐齐哈尔北车辆段技术科1黑龙江齐齐哈尔市161000；齐齐哈尔北车辆段齐库检车间2黑龙江齐齐哈尔市161000

摘要：本文对DC600V直供电客车电器装置进行了较为全面的介绍，并结合近年来DC600V直供电客车使用中出现的一些问题进行深入分析。论文主要由四部分组成，分别从DC600V直供电客车电器装置的发展过程、原理及特点、DC600V直供电客车电器装置系统的组成、运用中的故障应急处置探讨等方面进行分析。

同时针对DC600V供电客车可能发生的供电故障，提出了应急处理方法及预防措施，对车辆乘务员运行途中处理供电故障具有一定的指导意义。

关键词：DC600V；直供电；客车；供电；故障；处置

DC600V供电制式的空调客运列车，运行时，采用电力机车（内燃机车）或DC600V发电车集中供电（DC600V）、客车分散变流供电方式。新研制的客运（SS8、SS7、SS9）电力机车的列车辅助供电装置将受电弓接受的25KV单相高压交流电降压、整流、滤波成600V直流电。机车上安装了两套DC600V电源装置，两套装置分两路通过KC20D连接器向空调客车供电。空调客车通过综合控制柜自动（按车厢号分奇偶选择）将其中一路600V直流电送入空调逆变电源装置（简称逆变器）及DC110V电源装置（简称充电器）。空调逆变电源将600V直流电逆变成三相50Hz交流电，向空调装置、电开水炉等三相交流用电负载供电。DC110V供电装置将600V直流电变换成DC110V直流电，给蓄电池组充电的同时向照明、供电控制等负载供电。客室电热采用DC600V直接加热。

一、DC600V供电系统的优点：

⑴机车采用单相相控整流方式提供DC600V电源，采用2路供电，具有一定的冗余，一路电源故障时，另一路仍可向客车供电。

⑵各车厢逆变器放在车下，不占有客车空间。不挂发电车可以多挂一辆客车，增加客运收入。

⑶各车厢独立性强，列车编组灵活。

⑷DC110V全列贯通，各车厢DC110V供电系统互补性强，可靠性高。

⑸供电系统可以实现集中控制，操作简单。

1.TKDG型铁道客车电气综合控制柜

1.1主要特点

综合控制柜实现了客车电气控制系统的小型化、智能化、集成化和系统化。综合控制柜主要具备六大部分功能：①电源转换控制功能（控制柜可实现两1×35kVA单逆变器车邻车AC380V互备供电功能）；②空调机组控制功能；③蓄电池欠压保护功能；④照明供电功能；⑤轴温报警器、防滑器、烟火报警器、车门及车下电源箱状态监视功能；⑥联网通讯功能。

1.2技术规格

综合控制柜控制单元由PLC主机单元（CPM2A-CPU61）、12/8点的I/O扩展模块（CPM1A-20EDR1）、信息显示触摸屏（NT31-ST123-EV3）组成。

PLC功能：PLC是可编程逻辑控制器的缩写，对整个电气系统进行自动控制，实时监测电气系统运行过程中的参数并进行分析，出现故障时自动处理，通过显示触摸屏实现人机对话，响应显示触摸屏输入的命令、参数，将故障信息、运行记录通过显示触摸屏显示等。

显示触摸屏功能：显示触摸屏是一种微型可编程终端，采用全中文液晶显示触摸屏（带背光），具有字符类型和图象类型显示，由通讯接口和PLC的外设接口进行通讯。

2.电源规格：

2.1主电路电源：

主电路由两路电源母线中的其中一路提供电源，向逆变器、充电器、客室电热等供电，并由逆变器Ⅰ、逆变器Ⅱ变换成AC380V/50Hz，向车内空调、伴热等交流负载供电

2.2蓄电池：

DC110V电源全列贯通，各车厢蓄电池及充电器通过逆流二极管与DC110V干线并联。

电池欠压保护动作值：DC91V±1V恢复值：DC97±1V

2.3直流控制电源：

车下电源箱、应急灯、轴温报警器、防滑器、PLC等重要负载由列车DC110V母线供电；照明、温水箱、开水炉、水位显示等负载的控制电源由本车DC110V电源提供；控制柜内的DY1电源模块将DC110V电源转换成DC24V电源向PLC、显示触摸屏、网关、安全用电记录仪供电；转换成DC12V向传感器供电；DC110V/DC48V电源将DC110V转换成DC48V电源向尾灯、电话插供电。

3.系统功能说明

3.1电源供电转换功能：

综合控制柜的电源有两路直流母线，通过转换开关SA1分“自动”和“试验Ⅰ路”、“试验Ⅱ路”、“停止”。

⑴正常情况下，转换开关置于“自动”位。

⑵试验时，可将转换开关置于“试验Ⅰ路”或“试验Ⅱ路”，人为选择Ⅰ路供电或Ⅱ路供电，此时PLC只进行检测报警，不能进行电源回路的转换。

⑶主电路中接有电流传感器、电压传感器，并设在线绝缘检测装置，显示触摸屏上可显示主电路的电压、电流、DC110V母线电压、本车蓄电池电压、电源状态、逆变器输出电压等信息，当某路电源出现过压、绝缘等故障时，显示触摸屏显示故障提示，相应电源故障灯亮。

⑷正常供电时，DC600V电源给车下电源箱、客室电热供电，逆变器为空调机组、伴热、温水箱、电开水炉等负载供电，DC110V电源向照明、车下电源箱控制、轴温报警器、防滑器、水位显示仪等供电。

⑸控制柜可实现两1×35kVA单逆变器车邻车AC380V互备供电功能

3.2空调机组控制功能：

空调机组控制功能通过转换开关SA2分为“自动”、“试验暖”、“试验冷”、“停止”。

⑴正常情况下，转换开关SA2置于“自动”位

⑵当空调在“自动”位运行时，PLC根据逆变器输出电压和逆变器自身给出的信号判断其工作状态。如果PLC根据输出电压判断逆变器发生故障，相应风机、压缩机或预热器停止工作，相应故障指示灯亮，触摸屏显示相应信息。（建议用户将供电和空调转换开关拨到“自动”位运行。）两台逆变器相互热备，当其中一台逆变器自身检测出有故障时（此时逆变器给PLC一个故障信号），另一台逆变器负责本车供电，这时逆变器给出减载信号，硬座及餐车控制柜减载信号送给PLC，PLC检测到逆变器给出半载信号时，空调自动减载运行，触摸屏显示相应信息。当逆变器故障恢复减载信号消失后空调自动恢复原工况运行。硬卧和软卧车控制柜不将逆变器减载信号送给PLC。

⑶试验时，可将转换开关置于“试验冷”或“试验暖”，人为选择制冷工况，启动强风、冷凝风机或制暖工况启动弱风。此时PLC只能对空调机组进行监测，不进行保护动作。

⑷机组主回路中接有电流传感器，显示触摸屏上可以显示空调机组的运行工况、压缩机或空气预热器运行状况、累计运行时间及电流值，可以显示“制冷”、“制暖”设定温度值。当机组出现过载、过流故障时，显示触摸屏显示故障提示状态，空调故障灯亮，可以按下“回主画面”触摸开关返回主画面。

⑸空调机组的压缩机及空气预热器按照累计时间运行，半冷或半暖时累计时间少的机组启动运行，运行2小时后自动转换到另一机组交替运行。累计运行时间多的机组达到9997小时后，同一空调两台机组运行时间同时减去一定时间，保证两台机组累计时间差不变。

3.3蓄电池欠压保护功能

为保护蓄电池，综合控制柜设蓄电池欠压提示、保护功能。当PLC检测到本车蓄电池电压低于欠压保护设定值时，触摸屏应显示相应故障信息，提示用户；蓄电池欠压保护功能判断信号由车下电源给出，当蓄电池欠压时，车下电源给出信号切断相应负载。

二、供电故障应急处理通过对DC600V供电客车发生的供电故障分析及探讨，对应急处理具体情况总结如下：

1.全列供电故障及应急处理

1.1机车故障，双路无法供电

应急处理方法：发生机车故障，双路无法供电时，车辆乘务员应立即与机车司机联系，了解无法供电的原因。如列车开车后，机车仍不能向列车供电，车辆乘务员要通知列车长，将全列照明转换成半灯，以确保应急供电，必要时可只保留应急灯和轴报、防滑、监控系统用电，其它负载全部关闭，直至机车供电恢复正常；并将事情经过形成基本概况，按规定向有关领导报告。冬季外温－10℃及以下时，机车无法供电达2h及以上，且客车洗手间或厕所内温度达到5℃时，在请示有关领导同意后，排除冷、热水系统内存水，防止发生冻车现象。

1.2机车故障，不能同时两路供电

应急处理方法：发生机车单路无法供电时，车辆乘务员应立即与机车司机联系，了解无法供电原因，同时通知列车长全列半载运行，直至恢复双路供电。

1.3机车跳闸或无法送电

应急处理：车辆乘务员应立即与机车司机联系，确认是否属于接地故障，如果是接地故障，应先查看各车厢是否曾经发生绝缘故障。如不能确定故障车厢，如果有某车厢出现故障，其综合控制柜“本车绝缘故障”红灯亮，将该车综合控制柜的Q1、Q2断开，通知机车重新合闸；然后将该车的负载全部断开，待车下电源箱内电容放电完全后，方可进行检查。可用万用表或摇表检查负载对地绝缘状况，发现故障点后，将该路负载切除，恢复本车供电，待车辆入库后处理。