[發明專利]一種SS3型電力機車輔助變流系統

有效

• 申請號: 201410205719.9
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103978902B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 張全柱;鄧永紅;趙永年;雷旻;孟祥俠;黃成玉;趙立永;馬紅梅;盧震宇
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: B60L1/00
• 分類號: B60L1/00;H02M7/219;H02M7/5387
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技術領域

本發明屬于電力機車供電系統，尤其涉及SS3型電力機車輔助變流系統。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，我國的鐵路事業也正發生著日新月異的變化，鐵路提速范圍的不斷擴大，更多更新的鐵路的修建，說明了我國鐵路事業正在迅速發展。在快速發展的同時，如何保證機車安全高速運行和在復雜的路況上正常運行，已經成為目前鐵路部門的工作重點。列車的運行情況不但關系到乘客的安全，而且對國民經濟有很大的影響，作為我國運輸行業中的主要運輸方式，鐵路運輸一直扮演著很重要的角色，一旦鐵路或列車出現故障，將會造成巨大的經濟損失和社會后果。2008年春運期間，因為冰凍自然災害造成京廣線湖南段的電力機車運輸中斷，造成大量貨物積壓和旅客滯留，其經濟損失和社會影響有目共睹。

電力機車輔助系統是電力機車的重要組成部分，主要包括通風及冷卻系統，壓縮機、空調等，其主要作用是為牽引及制動系統提供保障，保證電力機車主電路系統充分發揮其功率，確保機車正常運行。它的好壞直接關系到機車能否正常運行。國產SS3型電力機車的原有劈相機供電方式的供電方式，如圖1所示，通過劈相機接受電力機車主變壓器輔助繞組的單相工頻交流電，將其“劈”成三相電后為輔助機組供電。然而這種供電方式存在諸多缺點：

(1)劈相機給輔助電機供電的電壓對稱度、平衡度、穩定性都較差。劈相機只有在額定輸入電壓AC397V(對應接觸網壓25kV)和空載情況下，才可形成三相對稱、平衡的AC380V供電電壓，而劈相機的實際輸入電壓是在AC302V～AC460V(對應網壓19kV～29kV)范圍內波動，且負載經常是根據機車運行工況(如牽引與制動、壓縮機打風等)而變化的，可見由劈相機輸出的三相交流電壓經常是不平衡、不對稱、波動的，嚴重時不對稱度大于10％，電壓波動量超過30％。供電電壓的不對稱和欠不平衡，會導致輔助電機發熱嚴重，影響輔助電機的運用壽命。在實際應用中，為了彌補供電電壓的不對稱度，往往在輔助電機(如牽引通風和制動通風機電機)輸入側并接“拉對稱”電力電容器組，還需要有投切電容器的相關接觸器，裝置比較繁瑣復雜，影響了輔助電機運行的可靠性。劈相機供給輔助電機的電壓隨其輸入電壓和負載的波動而波動，輔助電機的供電額定電壓為AC380V，波動范圍約-30％-+30％。特別在網壓較低或負載較重時，輔助電機輸出電壓較低，不能全額發揮其功率，不能在額定功率和額定轉速下運行，運行效率較低。實際上電力機車的輔助電機在大多數情況下都是降額運行，存在“大馬拉小車”的不合理現象。

(2)劈相機機起動復雜，故障隱患突出，可靠性較差。劈相機只能空載起動，不可帶載起動，只有在劈相機完全起動結束后，才可以將輔助電機負載逐個投入。劈相機一般的起動時間都在10s以上，起動時在供電相和發電相間接入起動電阻，在起動結束時再靠接觸器將起動電阻切除掉。一旦切除起動電阻動作失效，或發生了帶載起動現象，都會導致劈相機起動失敗，就會造成輔助電機單相供電(俗稱“走單相”)，嚴重時會燒損劈相機及輔助電機。切除起動電阻的接觸器都是在大電流(約200A)下分斷的，接觸器的使用壽命也受到影響，這也是故障隱患。

(3)劈相機運行的噪聲和震動大。劈相機屬于運動(旋轉)式供電電源，與靜止式(如輔助變流器)供電電源相比，噪聲和振動都比較大，這對于司乘人員的工作環境是不利的。

(4)劈相機給輔助電機供電，起動電流大，耗能多。在劈相機給輔助電機供電時，輔助電機為全壓直接起動(非軟起動)，起動電流大(為額定電流的5倍以上)。這樣大的供電沖擊電流，會影響輔助電機的運用壽命，耗能也很大。

(5)劈相機在站段停車上，不宜停機，造成能耗，不利于節能，也給站段增加機器運行噪聲。機車在站段停車時，為保證風管空氣壓力，壓縮機會隨機自起動打風，由于劈相機存在起動復雜、費時的缺點，所以往往機車在站段停留時，劈相機是不能停機的，這既耗能，也給站段增添機器運行噪聲。

(6)由于劈相機不能帶載直接起動，機車在通過接觸網分相段時，往往需要關斷各個輔助電機，再關斷劈相機。待通過分相段后，先起動劈相機，再逐個起動各個輔助電機，費時耗力，給司乘員增加了過分相期間的工作量。

(7)劈相機供給輔助電機的三相交流電是定頻(50Hz)的，不能實現輔助電機的變頻調速運行(如根據散熱所需風速或發熱體的溫度)，這也不利于節能。

(8)在機車庫檢試驗時，由于機車總裝調試庫中無單相大容量交流電源，所以庫檢試驗時，一般只試驗輔助電機的運行，無法對劈相機及輔助供電回路中其它設備做試驗。