CRH3C动车组蓄电池欠压保护解决方案

刘洋

摘 要：介绍了CRH3C动车组110V供电原理，蓄电池欠压保护方案、欠压保护电路线路改造方案及试验验证结果。

关键词：蓄电池；亏电；欠压保护；激活

蓄电池是CRH3C动车组车载电源装置的主要部件之一，其性能关乎CRH3C动车组的使用安全。通过对CH3C动车组无法激活故障进行分析，发现其原因为CRH3C动车组使用过程中，断开主断路器、降弓后，未操作断开蓄电池开关，蓄电池过度使用，造成蓄电池处于亏电状态，无法为CRH3C动车组重要部件进行供电，进而导致CRH3C动车组无法激活使用。为此，本文将蓄电池亏电问题进行原理分析和试验验证，以找到解决方案。

1 110V供电原理

CRH3C动车组直流供电采用DC 110V制式。按供电等级分为：“直连电池”供电（即BD不间断供电）、“常规电池”供电“BN”（电池母线）。“直连电池”供电就是负载直接与蓄电池相连，不经过开关。“常规电池”供电“BN”就是经电池接触器后与负载相连，电池母线供电由充电机箱内的电池接触器K1 、K2 闭合和关断来控制，常规电池母线分两路供电，一路为BN1，另一路为BN2。 为了提高某些负载的可靠性（例如应急照明，中央控制单元，人机界面等），直流供电干线分为BN1、BN2两路，直流负载，一部分由BN1供电，另一部分由BN2供电。对于特别重要的负载，采用直连蓄电池不间断供电。这样直流110V供电系统可靠性大大提高。

CRH3C动车组蓄电池系统设计上采取了很大冗余。也就是说两个独立的蓄电池充电机分别安装在BC 04车和 FC 05车上，向各自的110 V DC 总线供电。两个110 V DC 总线通过各自的电池耦合总线耦合。蓄电池充电机可以向列车上所有的110 V DC负载供电。蓄电池与各自的蓄电池充电机连接。所有的110 V DC负载可以由与电池耦合的110 V DC总线供电。此系统确保了在蓄电池充电器故障和蓄电池故障时对110V DC负载的冗余供电。每个牵引单元的一部分负载由BN1供电，另一部分负载由BN2供电， 当一个蓄电池充电机故障时，另一个蓄电池充电机完全负责向所有的直流负载供电，实现了冗余。

蓄电池充电机模块和高频变压器将3AC输入电压（440V / 60Hz）转换成可能隔离的110V直流输出电压。在正常的工作状态下，蓄电池充电机装置给蓄电池充电，同时向直流负载供电。CRH3C动车组蓄电池分布在BC04、FC05车，每个电池箱内由2个电池座盘组成，每个电池座盘上装有84节串联的FNC 1502HR*型单体电池。用于动车组激活时向控制系统重要部件、各环路接触器等供电，在系统故障情况下（无接触网电压、牵引变压器或变流器故障、充电机故障等）确保向重要负载供电。

CRH3C动车组110V供电系统，在动车组使用过程中，若车组断高压系统供电后，长时间未进行关断蓄电池，会造成蓄电池发生亏电故障，导致CRH3C动车组无法激活使用。因此对CRH3C动车组增加蓄电池欠压保护电路，在蓄电池电压低于保护设定值时，保护电路对动车组进行关断蓄电池，可以避免CRH3C动车组蓄电池亏电故障。

2 蓄电池欠压保护方案及原理

2.1 改造方案

对CRH3C动车组增加蓄电池欠压保护电路，欠压保护的下述具体条件需要同时满足，方能实现该欠压保护功能，并关断直流供电线路：

1）列车停止状态（即V<5km/h信号）；

2）司机室未占用；

3）司机室未占用，电池开关也未关断情况下，且超过15分钟（时间可调）；

4）直流线路电压低于保護设定值（设定值96V，可调）。

2.2 设计原理

当列车静止得到速度V<5km/h信号，04、05车电气柜内继电器=43-K30触点闭合；且司机室未被占用，继电器=22-K92、K93常闭触点闭合，直流供电线路一直使用达15分钟（时间继电器=32-K21触点闭合），若电池电压下降至<96V（电压监测继电器=32-K22触点闭合），此时继电器=32-K23得电触点闭合。通过启用04、05车之间备用线，正线连至04车和05车蓄电池的OFF位，负线连至04车和05车蓄电池的0位，04和05两车蓄电池关断回路接通，使04、05车电池充电机内部蓄电池关断控制继电器-K2得电，其常闭触点断开，从而控制两个蓄电池的自动关断。具体的设计原理图，如图1所示：

3 线路改进方法

1）在CRH3C动车组04车电器柜的后板第5排，在继电器=49-K12后增加继电器=32-K21（3RP1505-2BW30）、=32-K22（3UG4633-2AL30）、=32-K23（3RH1122-2KF40）、=32-K24（3TX7005-1LN00），器件之间用隔离挡块（CLIPFIX 35-5）隔开。并按照原理图进行接线。

2）在CRH3C动车组05车电器柜的后板第5排，在继电器=80-K03后增加继电器=32-K21（3RP1505-2BW30）、=32-K22（3UG4633-2AL30）、=32-K23（3RH1122-2KF40）、=32-K24（3TX7005-1LN00），器件之间用隔离挡块（CLIPFIX 35-5）隔开。并在回转架正面第4排新增断路器=32-F45，型号：断路器5SY5206-7、辅助触点5ST3010-0CC，拆除原4连母排，更换为5连母排。并按照原理图进行接线。

4. 试验验证结果

依据上速方案改造后，现车对CRH3C动车组蓄电池欠压保护功能进行了验证。

当列车停止状态（即V<5km/h信号）、退出占用、电池开关也未关断状态下，持续15分钟，蓄电池过度使用使蓄电池电压低于96V（欠电压保护继电器设定值）时，04、05车欠电压保护继电器=32-K22会失电，辅助触点接通蓄电池关断继电器=32-K23，04、05车蓄电池低压切断回路接通，车组自动切断本列车蓄电池，实现了蓄电池欠压保护功能。

5结语

为CRH3C动车组增加蓄电池欠压保护功能，在CRH3C动车组原有设计电路基础上增加了蓄电池欠压保护电路，可有效保证车组降弓断电后，满足一定条件时，蓄电池在未亏电之前自动断开，有效的避免了CRH3C动车组蓄电池亏电导致车组无法正常使用，确保动车组能被激活投入运用。该项改造方案比较简单，对司机乘务部门和应急故障处理无影响。