CRH3C動車組蓄電池欠壓保護解決方案

劉洋

摘 要：介紹了CRH3C動車組110V供電原理，蓄電池欠壓保護方案、欠壓保護電路線路改造方案及試驗驗證結果。

關鍵詞：蓄電池；虧電；欠壓保護；激活

蓄電池是CRH3C動車組車載電源裝置的主要部件之一，其性能關乎CRH3C動車組的使用安全。通過對CH3C動車組無法激活故障進行分析，發現其原因為CRH3C動車組使用過程中，斷開主斷路器、降弓后，未操作斷開蓄電池開關，蓄電池過度使用，造成蓄電池處于虧電狀態，無法為CRH3C動車組重要部件進行供電，進而導致CRH3C動車組無法激活使用。為此，本文將蓄電池虧電問題進行原理分析和試驗驗證，以找到解決方案。

1 110V供電原理

CRH3C動車組直流供電采用DC 110V制式。按供電等級分為：“直連電池”供電（即BD不間斷供電）、“常規電池”供電“BN”（電池母線）。“直連電池”供電就是負載直接與蓄電池相連，不經過開關。“常規電池”供電“BN”就是經電池接觸器后與負載相連，電池母線供電由充電機箱內的電池接觸器K1 、K2 閉合和關斷來控制，常規電池母線分兩路供電，一路為BN1，另一路為BN2。 為了提高某些負載的可靠性（例如應急照明，中央控制單元，人機界面等），直流供電干線分為BN1、BN2兩路，直流負載，一部分由BN1供電，另一部分由BN2供電。對于特別重要的負載，采用直連蓄電池不間斷供電。這樣直流110V供電系統可靠性大大提高。

CRH3C動車組蓄電池系統設計上采取了很大冗余。也就是說兩個獨立的蓄電池充電機分別安裝在BC 04車和 FC 05車上，向各自的110 V DC 總線供電。兩個110 V DC 總線通過各自的電池耦合總線耦合。蓄電池充電機可以向列車上所有的110 V DC負載供電。蓄電池與各自的蓄電池充電機連接。所有的110 V DC負載可以由與電池耦合的110 V DC總線供電。此系統確保了在蓄電池充電器故障和蓄電池故障時對110V DC負載的冗余供電。每個牽引單元的一部分負載由BN1供電，另一部分負載由BN2供電， 當一個蓄電池充電機故障時，另一個蓄電池充電機完全負責向所有的直流負載供電，實現了冗余。

蓄電池充電機模塊和高頻變壓器將3AC輸入電壓（440V / 60Hz）轉換成可能隔離的110V直流輸出電壓。在正常的工作狀態下，蓄電池充電機裝置給蓄電池充電，同時向直流負載供電。CRH3C動車組蓄電池分布在BC04、FC05車，每個電池箱內由2個電池座盤組成，每個電池座盤上裝有84節串聯的FNC 1502HR*型單體電池。用于動車組激活時向控制系統重要部件、各環路接觸器等供電，在系統故障情況下（無接觸網電壓、牽引變壓器或變流器故障、充電機故障等）確保向重要負載供電。

CRH3C動車組110V供電系統，在動車組使用過程中，若車組斷高壓系統供電后，長時間未進行關斷蓄電池，會造成蓄電池發生虧電故障，導致CRH3C動車組無法激活使用。因此對CRH3C動車組增加蓄電池欠壓保護電路，在蓄電池電壓低于保護設定值時，保護電路對動車組進行關斷蓄電池，可以避免CRH3C動車組蓄電池虧電故障。

2 蓄電池欠壓保護方案及原理

2.1 改造方案

對CRH3C動車組增加蓄電池欠壓保護電路，欠壓保護的下述具體條件需要同時滿足，方能實現該欠壓保護功能，并關斷直流供電線路：

1）列車停止狀態（即V<5km/h信號）；

2）司機室未占用；

3）司機室未占用，電池開關也未關斷情況下，且超過15分鐘（時間可調）；

4）直流線路電壓低于保護設定值（設定值96V，可調）。

2.2 設計原理

當列車靜止得到速度V<5km/h信號，04、05車電氣柜內繼電器=43-K30觸點閉合；且司機室未被占用，繼電器=22-K92、K93常閉觸點閉合，直流供電線路一直使用達15分鐘（時間繼電器=32-K21觸點閉合），若電池電壓下降至<96V（電壓監測繼電器=32-K22觸點閉合），此時繼電器=32-K23得電觸點閉合。通過啟用04、05車之間備用線，正線連至04車和05車蓄電池的OFF位，負線連至04車和05車蓄電池的0位，04和05兩車蓄電池關斷回路接通，使04、05車電池充電機內部蓄電池關斷控制繼電器-K2得電，其常閉觸點斷開，從而控制兩個蓄電池的自動關斷。具體的設計原理圖，如圖1所示：

3 線路改進方法

1）在CRH3C動車組04車電器柜的后板第5排，在繼電器=49-K12后增加繼電器=32-K21（3RP1505-2BW30）、=32-K22（3UG4633-2AL30）、=32-K23（3RH1122-2KF40）、=32-K24（3TX7005-1LN00），器件之間用隔離擋塊（CLIPFIX 35-5）隔開。并按照原理圖進行接線。

2）在CRH3C動車組05車電器柜的后板第5排，在繼電器=80-K03后增加繼電器=32-K21（3RP1505-2BW30）、=32-K22（3UG4633-2AL30）、=32-K23（3RH1122-2KF40）、=32-K24（3TX7005-1LN00），器件之間用隔離擋塊（CLIPFIX 35-5）隔開。并在回轉架正面第4排新增斷路器=32-F45，型號：斷路器5SY5206-7、輔助觸點5ST3010-0CC，拆除原4連母排，更換為5連母排。并按照原理圖進行接線。

4. 試驗驗證結果

依據上速方案改造后，現車對CRH3C動車組蓄電池欠壓保護功能進行了驗證。

當列車停止狀態（即V<5km/h信號）、退出占用、電池開關也未關斷狀態下，持續15分鐘，蓄電池過度使用使蓄電池電壓低于96V（欠電壓保護繼電器設定值）時，04、05車欠電壓保護繼電器=32-K22會失電，輔助觸點接通蓄電池關斷繼電器=32-K23，04、05車蓄電池低壓切斷回路接通，車組自動切斷本列車蓄電池，實現了蓄電池欠壓保護功能。

5結語

為CRH3C動車組增加蓄電池欠壓保護功能，在CRH3C動車組原有設計電路基礎上增加了蓄電池欠壓保護電路，可有效保證車組降弓斷電后，滿足一定條件時，蓄電池在未虧電之前自動斷開，有效的避免了CRH3C動車組蓄電池虧電導致車組無法正常使用，確保動車組能被激活投入運用。該項改造方案比較簡單，對司機乘務部門和應急故障處理無影響。