廣州地鐵五號線能耗裝置運行分析

摘 要：文章根據在廣州地鐵5號線車輛在調試中出現列車制動不平穩的情況，分析了該地鐵車輛制動系統的作用原理，對能耗制動作了較為詳盡的分析。同時多次進行不同速度下緊急制動測試，通過吸收參數優化，明顯改善了VVVF網壓過高的問題，確保列車安全穩定運行。

關鍵詞：直流；牽引；熱過負荷

1 前言

五號線全線共設13座牽引降壓混合變電所。每個牽引所設置制動能量消耗裝置一套，當處于再生制動狀況的列車回饋出去的電流不能完全被其他車輛和本車的用電設備所吸收時，能量消耗裝置立即投入工作，吸收掉多余的回饋電流，使車輛再生電流持續穩定， 最大限度的發揮電制動功能。

制動能量消耗裝置的投入和撤出采用電壓相對判斷和電流判斷方式，電壓判斷采用交流側電壓與直流側電壓進行比較判斷，電網電壓DC1670V以下，車輛進行再生電制動時，吸收設備不進行判斷，外部具備吸收能力時，由外部吸收；如果外部沒有吸收能力，則電網電壓將抬高，抬高到電網電壓大于DC1670V時，吸收設備投入工作，根據吸收電流的大小，進行恒壓控制使電壓保持在1800v左右。

五號線列車VVVF工作情況如下：VVVF箱內有兩個VVVF逆變器，每個VVVF逆變器驅動2個直線電機。當VVVF接受到牽引手柄給出的牽引指令后，充電接觸器CHB閉合，濾波電容器充電，當濾波電容電壓達到一定值時，線路接觸器LB閉合，接著CHB分離，逆變器的門極開始工作。逆變器由IGBT模塊組成，能夠實現變頻變壓控制，將1500V直流電壓轉換為驅動三相直線感應電機所需的三相交流電壓。如果DCPT12，22（濾波電容電壓傳感器）檢測到的電壓高于1980V，門極將停止工作，同時LB分離，OVCR F1，2（過壓保護晶閘管）導通，通過OVCR FR1，2（過壓保護電阻）放電。

另外利用車輛VVVF監測軟件檢測到的部分數據樣本分析可得以下一些參數：牽引工況時，DCPT11檢測到的網壓大于濾波電容電壓30～100V左右，電制動工況時，濾波電容電壓大于DCPT11檢測到的網壓0～100V左右。

2 發現問題

2009年9月份車輛調試以來，列車常出現制動不平穩，電制動消失。檢查列車故障記錄，發現故障為VVVF濾波電容過電壓。

3 采取措施

9月15號在車輛段試車線進行40km/h緊急制動時能耗裝置效果測試，當天共進行了三次40km/h運行時速緊急制動測試，從能耗制動柜上讀取的實時波形來看，每次能耗裝置能夠及時投入吸收，吸收電流較大，吸收效果明顯，但是制動瞬間列車上檢測的VVVF網壓偏高

當時五號線只投入了文沖、三溪、員村、獵德四個牽引所的能耗裝置。參數設置見表1。

投入獵德、員村、三溪、文沖四個牽引所的能耗吸收裝置。測試列車在30km/h、45km/h-60km/h、80km/h三種速度下進行緊急制動時能耗吸收效果。此時測試效果并不理想，之后經廠家共同討論把參數進行優化如表2。從數據來看，能耗裝置在參數優化后吸收都比較平穩，電壓控制在1800v以下。對比之前效果有明顯改善。所以經過多方討論，初步確定了變電所能耗裝置的參數最優化設置為（啟動電壓1680V、P值40、I值20）。

2009年11月初，又進行五號線AW2模式下列車與能耗裝置制動匹配性試驗，以達到優化參數配置的目的。

調試時，能耗裝置的參數設置為啟動電壓1670V、P值40、I值20，本次調試中正線1500v直流系統由窖口、坦尾、火車站、獵德、員村、三溪、文沖變電所供電；同時投入坦尾、火車站、獵德、員村、三溪、文沖6個牽引所的能耗裝置。車輛中心安排一列六動車編組的五號線列車進行測試，分別測試在車速為30km/h、60km/h、80km/h或以上時的常規制動（或快速制動）。根據能耗裝置投入的現有狀況，測試區域為窖口～火車站、火車站～獵德、獵德～員村、員村～文沖四個區段。每個區段分別做制動測試，并記錄測試結果。在不同時速下多次制動情況下，由變電所內錄到的波形可以判斷：制動時，吸收效果明顯，電壓平穩；而且車輛上也未出現異常。由此可以證明能耗裝置的參數設置為啟動電壓1670V、P值40、I值20完全能夠滿足運行需要，在隨后時間里，我部加強了對制動能耗裝置的跟蹤，確認制動能耗裝置吸收效果明顯，電壓平穩；制動能量模擬根據直線電機車輛特性，按照全線每座牽引變電所設置一套制動能量消耗裝置的原則，在不同運行交路下，對列車制動能量進行模擬計算，并分析統計結果，校驗制動能量消耗裝置的安裝容量能否滿足列車運行要求。

供電模擬條件車輛基礎參數及特性曲線：車輛編組：6輛編組；運行交路（對/小時）：30、24、20、17、10；直流牽引系統運行方式：正常及故障運行兩種。

模擬結果統計值

根據模擬結果，在不同運行交路下，除了被線路上其他車輛利用的制動能量以外，反饋至全線各牽引變電所直流母線的制動能量平均功率為242kW，短時功率為2208kW，均小于現階段設計的制動能量消耗裝置對應的額定值

4 結束語

從目前全線的能耗裝置的運行情況來看，設備運行正常，吸收效果良好，直流1500v供電系統電壓滿足運營標準。列車制動時VVVF的制動能量釋放曲線和制動能耗裝置的吸收曲線不匹配，可能影響能耗裝置吸收效果，導致列車VVVF濾波電容過壓故障，經車輛廠家修改VVVF參數后，設備運行正常

參考文獻

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作者簡介：黃德暉（1984，8-），男，籍貫：安徽省合肥市，現職稱：電氣助理工程師，學歷：本科，研究方向：城市軌道交通電氣。