西安铁路职业技术学校

毕业论文（设计）

题目：DC600V 空调客车供电系统常见故障的处

理

系 别：机 电 工 程

专 业：铁道车辆

学 号：1230461

姓 名： 张攀

指导教师： 王秋鹏

1

2 0 1 5 年5 月1 8 日

DC600V 空调客车供电系统常见故障的处理

摘要：随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，旅客对

列车速度和舒适度的要求也越来越高。旅客列车加装空调、电开水炉

等用电设备后，列车用电量增大，随之而来的是供电设备容量、质量

的加大。近年来，虽然采用了国外引进的轻型发电机组，但发电车的

轴重仍然不能完全满足提速列车轴重的要求。因此，解决问题的惟一

办法是取消发电车，加速发展电网供电列车。

1997 年10月，铁道部下达了1998 年将在SS8 型电力机车、25K

型空调客车的基础上，进行由电力机车供电的一列列车样车设计、试

制、试验及运用考核的任务。为此，四方车辆研究所于1997 年l1月开

始对国内外列车供电技术状况进行分析、研究，最终确认DC600 V

集中供电、分散变流列车供电系统仅适合我国当前的电子、电力技术

水平，而且便于与国外列车供电技术接轨。鉴于电力机车供电与发电

车供电兼容的原则，首列DC600 V 集中供电、分散变流列车设计为

DC600V ／AC380V供电兼容列车。该列车于1998 年10月1日正式投

入运用，担当武昌至北京间K79／8O次旅客运输任务，列车投入运用

后供电系统性能良好。

2

首列DC600 V 机车供电系统具有以下优点：(1)机车采用整流方

式提供DC600 V 电源，技术成熟，可靠性高。(2)采用2路DC600 V 供

电方式，具有一定的冗余。一路电源故障时，另一路仍可向客车供电。

(3)各车厢变流器放在车下(指单层客车)，不占用车上空间，不会减少

定员。不挂发电车，可以多挂一辆客车，增加客运收入。(4)各车厢

独立性强，列车编组灵活。(5)DC110 V 全列贯通，各车厢IX；l1O v

供电系统互补性强，可靠性高。(6)供电系统具有集中控制功能，操

作简单。可以实现DC600V ／AC380 V兼容供电。(7)供电装置部件立

足国内技术，有利于民族工业的发展和降低成本，有利于推广运用为

探讨、积累内燃机车列车供电技术的经验，1 998年开始研制二动九

拖内燃动车组时决定采用DC600v 列车供电系统。该内燃动车组于1

999 年1O月正式投入运用，担当上海至南京等地间的旅客运输任务。

目前，DC600 V 供电系统已在电力、内燃动车组及武昌至北京间

第2列K79／80次列车上推广运用。

关键字：DC600V ；供电系统；故障；方法

（一） 供电系统综述

我国机车供电空调列车采用DC600 V 集中供电、分散变流供电方

式。

集中供电，即机车提供DC600 V 等级的列车供电母线电压，列车

设2路互相独立的DC600 V 供电干线。对于SS8 。机车供电列车，客

车2路DC600V 电源由SS8 机车提供；对于动车组，拖车的2路DC600

3

V电源分别由2个动车提供。

分散变流供电，即各车厢上的变流器将DC600 V 电压逆变成三相

380 V 、单相220 V交流电源后向车厢用电设备供电。

为保证控制及照明不间断，各车厢设DCll0 V电源，列车设Dcl1O

v供电干线。

由机(动)车司机台上带电触点的供电钥匙、列车集控线与供电设

备间构成供电集控电路，只需司机操作供电钥匙就可自动启动或停止

各车厢的供电设备。

机(动)车设主电路接地保护电路，各车厢设漏电检测，某一车厢

发生接地故障，引起机车供电中断后，只需司机将供电钥匙复位后重

新转入供电位，接地故障车可立即切除，列车恢复供电。

1. 机(动)车供电装置

1．1 SS8 电力机车供电装置

1．1．1 供电参数

供电电压：DC600(1 ±0．05)V；供电功率：2×400kW ；供电电

压纹波系数：小于5% 。

1．1．2 I作原理

电网通过电力机车向空调旅客列车供电。Ss8 机车主变压器增

加2个列车供电绕组，将受电弓接收的25 kv单相交流高压电降压；采

用2套独立工作的单相半控整流装置将单相交流电整流成2路直流电，

分向列车供电。主电路原理图见图1。

4

供电绕组a —x 、aa —xa从主变压器抽头输出，每绕组输出额

定电压870 V、电流600 A ，功率522kW 。

交流真空接触器KM630 KM31是供电装置工作总开关；同步变压

器T5 、T6 提供整流用同步移相电压信号及整流器投入或停止的电

压提示信号。

整流器V3，、V4。为单相半控桥式整流，额定输出电压600V、

电流670A，容量400 kW 。

滤波电抗L5 、L 6分别与电容C29 C30 。构成滤波电路，电抗

值为9 mH，电容值为10 400 ，滤波后输出电流脉动率小于3o% ；

R71R72 分别为电容C29C30 的放电电阻，接触器KM30、KM31断开

后，电容端电压由600V降至50V 需要30 s 。

电阻R67 、R68 分别与电容C31 、C32 。组成过压保护电路；

TA7、TA8分别与KC11KC 构成交流侧过流保护装置，过流整定值为

1 000(1土0．1)A；电流互感器SC9 、SC10 。及电压互感器SV5.SV6

5

构成直流侧恒压限流控制及过流保护控制。

主电路的接地采用传统的有源保护电路，接地继电器与机车蓄电

池串联后与直流输出干线的负线相连。

为保证DC600 V ／AC380 V兼容的安全性，机车加装供电集控

器。司机台上设有供电钥匙，由司机转换该钥匙来控制交流真空接触

器的闭合与分断。主司机台上显示屏中“列车供电I”、“列车供电II”、“供

电接地I”、“供电接地II”、“供电输出”是列车供电时工作和故障状态显

示。副司机台左侧电流电压表分别显示2路供电输出的电流值、电压

值。

供电输出插座KC20D位于机车两端。

电力动车组动力车供电装置主电路除容量外均与SS 机车相同，

不再重复。

1．2 内燃动车供电装置

1．2．1 供电参数

KC20D 供电电压：DC600(1 土0．05)V；供电功率：400 kW ；

供电电压纹渡系数：小于5% 。

1．2．2 工作原理

内燃动车主发电机与供电(辅)发电机制成一体，主发电机与供电

发电机同轴串联布置。主发电机输出整流后电力供给牵引电动机，供

电发电机输出整流后电力供拖(客)车用电。

供电主电路主要由一台供电发电机和给其励磁的感应子发电机、

整流装置、恒压励磁调节器、用于接通或切断向拖(客)车供电的供电

6

接触器、供电连接器和一些保护电路组成。主电路原理图见图2。

恒压励磁调节器取整流输出电压作为反馈信号。调节与供电发电

机配套的感应子励磁机的励磁，控制供电发电机恒压输出{通过直流

侧电流(EXP)、电压(SCM)互感器检侧信号实现输出过流、过压保护

功

能。

供电发电机输出侧电流互感器LH、整流装置ZL和过流继电器LJ

组成过流保护装置。

主电路的接地采用传统的无源保护电路，接地继电器通过整流电

路与供电发电机中性点相接。

司机台上设2把供电钥匙，分别控制前后动车的供电，由司机转

换该钥匙来控制供电励磁机威磁接触器LLC及供电接触器GC的闭合

与分断。主司机台上显示屏中“供电I”、“供电Ⅱ”、“供电I故障”、“供电Ⅱ

故障”是列车供电时工作和故障状态显示。电流表、电压表分别显示

供电辖出的电流值和电压值。

7

供电输出插座KC20D位于动车后端。

2.客车供电装置

客车供电装置由车端连接器、列车供电干线、配电柜、变流器、

蓄电池组、充电器、空调控制柜、照明控制柜等部件组成 供电系统

主电路工作原理图见图3。

机(动)车提供的2路DC600 V 电源通过车端连接器引入配电柜，

配电柜将其中一路输入变流器及充电器 变流器将DC600 V 变换成三

相380 V、50 Hz 交流电，通过配电柜向电开水炉、温水箱、废排风

机等用电负载供电，并通过空调控制柜向空调机组供电。

充电器将600 V直流电变换成1i0 V直流电，向蓄电池充电的同时

8

通过照明控制柜向车内照明及供电装置控制系统等负载供电 每辆车

设蓄电池组，蓄电池组与ii0 V干线间采用二极管隔离。车内采用日光

灯照明，照明变换器将ii0 V直流电变换成220 V交流电。

空调控制柜、变流器、充电器的控制电源均受配电柜控制。配电

柜控制电源受机(动)车控制。

2．1连接器

车端连接DC600 V 采用KC20D型电力连接器，外形及安装尺寸

与KC20A型电力连接器相同，4对接触对的容量相同，2对作为DC600

V正线连接，2对作为DC600V 负线连接。

DC600V 采用SL21 型电力连接器，2对接触对的容量相同，1对

作为DCI10 V正线连接，1对作为DC600 V 负线连接。

集控线通过集控连接器中2对～4对接触对相连(二动动车组需4

对)。

2．2 配电柜

配电柜设有DC600 V I 路、I路供电选择电路，可以方便地选择其

中一路向变流器、充电器供电，设有多路380 V、220 V交流供电电

路，将变流器输出的交流电分别向温水箱、电开水炉、客室电加热器、

废排风机及其他负载供电。

配电柜内设有本车漏电检测，检测本车DC600 V 供电线路及三相

交流负载的对地绝缘电阻，当对地绝缘阻值小于24(i土0．15)kI3时，

漏电检测输出继电器不闭合，DC600 V 供电接触器不吸合，DC600 V

停止向本车厢供电。

9

3 变流器

变流器将直流600V变换成三相380V、50I-k交流电，以满足车辆

设备用电需要。变换器采用电压型桥式逆变电路，其功率开关器件为

IGBT元件；控制电路采用微机控制，具有贯穿短路、过压、欠压、

过流、散热器过热等保护功能以及IGBT元件故障和电子控制故障检

测功能 为解决散热及防雨雪、防风、防脏物、防飞石碰撞问题，变

流器采用整体密封、整体散热的箱体结构。

变换器具有延时(1 5 S) 输出功能；列车过无电区时，变换器采用

VVVF自动控制启动方式，电动机启动电流冲击小。变换器具有承受

负载冲击的能力，空调压缩机开停时，变换器不会发生停机后再启动

现象。

主电路主要由直流600 V隔离接触器K1、充电电阻R1、充电电阻

短接接触器K8、快速熔断器FU1、电容C1、电压测量装置S、开关元

件IGBT、吸收模块、交流侧隔离接触器k 等组成。双逆电源中2个变

换器的主电路结构完全一致。其中一台变换器的输出接一个单相变压

器，将AC380 V降为AC220 V 主电路原理图见图4。

10

由空调控制柜提供“系统工作信号”、 电热信号”。控制系统内部有故

障诊断和记忆功能，检测到故障信号时自动将变换器切除。双逆电源

中2台变换器的控制相互独立，其中一台变换器有故障不能正常工作

时，另一台变换器正常工作。面板上有工作状态、故障状态指示灯。

2．4 DCl10V供电装置

DCll0 V供电装置有充电器、蓄电池组等部件组成。

2．4．1 蓄电池组

采用78节中倍率碱性蓄电池(200 km ／h电力动车组采用籀国产

镍镉免维护电池)，额定电压93．6 v；

容量为100 Ah ，额定充电电压为l15 V。最大允许充电电流为25 A。

2．4，2 充电器

充电器将600V直流电变换成l10V直流电，向蓄电池充电的同时

11

用电负载供电。充电器采用高频DC-DC变换技术，其功

率开关器件为IGBT元件；控制电路具有短路、过压、过流、散热器

过热、蓄电池接反等保护措施。

主电路采用桥式电路，开关频率20kHz 。具有效率高、质量轻、

体积小、避开了音频噪声区等优点。

为提高可靠性，采用冗余设计，即采用2台～3台模块并联运行方

式 各模块电路完垒独立，1台模块故障时，对其他模块工作不产生影

响。

充电器具有限流恒压充电功能，符合蓄电池组充电特性要求(最

大充电电流为25 A)；具有蓄电池低压保护功能，当电池电压低于93．6

V时，自动切断大电流负载。电网供电中断后再恢复时，能够自动投

入正常运行

2．5 空调控制柜

空调控制柜与发电车供电列车用空调控制柜的控制功能大体相

同。其不同点为：DC600 V 系统中空调

控制柜采用DC110 V 电源；增加了对变换器的控制信号线；1T2控制

柜中380 V交流电源分2路，分别由2台变流器供电。

2．6 照明控制柜

照明控制柜将DCll0 V用电负载实行分级控制车厢应急照明、供

电设备控制用电、轴报及防滑用电由DC110 V 列车干线提供，客室照

明等其他负载由本车蓄电池供电。

2．7 照明变换器

12

电变换成AC220 V电，供日光灯照明用

电。其技术要求除输入电压不同外，其他性能均与现用的DC48 V／

AC220 V照明变换器相同。

（二）DC 600 V 在铁路空调客车供电系统的应用

铁路空调客车供电系统是为车上电气负载和自动化装置提供电

能的装置，有单独供电、集中供电和混合供电3 种方式。早期的客车

供电方式简单，主要采用小功率轴驱式发电机和蓄电池并联供电方

式。目前我国非空涮客运列车仍采用这种供电方式。为提高旅客的舒

适度，现代铁路客车均安装了空调、冰箱、彩电信息显示屏等设备，

平均每辆车所需的功率比早期增加了几倍甚至几十倍，不同电器的电

压制式也不尽相同，相应地对列车供电系统提出了很多新的要求。

1. 国外铁路空调客运列车供电系统的发展

国外

高速客运铁路发展的典型代表日本、法国、德国等发达国家列

车供电系统已普遍采用静止变流器供电方式，该方式可靠性高、与列

车网络融合、自动化程度高、维护操作简便。比如德国ICE 系列、

法国TGV 系列，意大利的ETR 系列，西班牙AVE 系列高速动车组

及日木的新干线列车等均采用这种供电方式。

2. 我国空调列车供电方式的发展

2．1 发电车集中供电系统

发电车相当于一个移动电站，通常发电车内配置有3 台300 kW 柴

油发电机组，主要机型为KTA 19－G2 型和MTU12 V 183TA 12 型，

采用交流3 相4 线制，2 路供电，电压AC400 /230 V,50 Hz ，车端设

13

电力连接线，可从发电车任一端与列车联挂，主干线负载容

量按20 辆计算，不小于600 kW。发电车集巾供电的空调列车应用

了柴油机发电技术：车载单元空调制冷采暖技术；AC 220 V 照明及

应急电源技术：集中轴温报警技术和GPS 卫星地面遥感技术等。虽

然具有供停电灵活、方便，不受线路、天气及机车限制；供电故障率

低，机组间相互干扰少等优点，但也存在发电车柴油发电机组噪声、

废气污染问题等缺点。还需要消耗大量的石油产品。

2．2 空调客车DC 600 V 供电系统

DC 600 V 旅客列车供电系统是铁路机车车辆T 程中的重要系统，

DC 600 V 系统在吸取法国TGV、德国ICE、日本新干线以及欧洲多

电压制列车供电系统特点的基础上，根据中国旅客列车的具体情况，

进行了优化设计。利用牵引网电能通过机车给旅客列车供电，以达到

甩掉发电车，实现提高列车运输能力、节能、环保和列车运行高速化

的目的。

（三） 客车DC600V 供电电源主电路的设计

目前，在电气化区段，列车供电系统，由装在机车(拖车)内的客

车供电装置将接触网、受电弓送来的的25 kV 单相交流电，经降压整

流，滤波成600 V 直流电压，提供DC600 V 电乐等级的列车供电母

线。各空调客车通过配电柜供电选择开关将其中一路600 V 直流送入

空调逆变电源装置(简称逆变器)及直流110 V 电源装置(简称充电

器)，分别向空调、电开水炉、冰箱等三相交流电器负载、电视机等

单相220 V 插座供电，并在给蓄电池充电的同时向照明、供电控制等

14

供电电源装置的主电路采

用是晶闸管单相半控整流电路，功率因数低，输出电压经常在500 ～

700 V 间振荡，电压波动不稳，极易导致客车上的逆变器、充电器发

生保护停机或损坏。

DC600 V 供电电源主电路的设计思路

1．1 技术参数要求

根

据客车用电的实际要求，客车DC600 V 供电电源应满足以下技

术要求。

电源装置的额定输出电压： DC600 V

输出电压波动范围： ±10 V

额定输出功率： 2×40HD kW

额定输出电流： 2×670 A

输出过载电流： 2×≯750 A

1．2 设计思路

现有的

客车DC600 V 供电电源采用的是单相桥式晶闸管半控整流

电路，使得网侧总功率因数波动范围为0．5～0．85，当接触网网压

高网压时，网侧总功率因数低至0．5；网侧基波功率因数波动范围

为0．65～1，高网压时低至0．65；而且输出电压经常在500 ～700

V 间振荡，电压波动不稳。

在所有的单相整流电路中，二极管不控整流电路的的功率因数恒

定为0．9，网侧基波功率因数接近1，相对较高，而且波纹系数小，

整流电压为0．9Ud；所以，主电路采用二极管整流桥可有效提高客

15

车DC600 V 供电电源n 的功率因数。装置的额定输入电压为交流860

V，经过二极管整流后输出的直流电压为774 V，高于客车所需要的

600 V ，所以还需要降压环节。

另外，该电源的输入电压会随着接触网的网压随时在波动，降压

环节的降压比也应该随着变化，因此，采用IGBT 斩波电路，通过斩

波电路的开通占空比，调节输出电压稳定在600V 左右，减小输出电

压的波动。所以，对主电路设计了“二极管整流+IGBT 降压斩波”的技

术方案。

2. 客车DC600V 供电电源主电路的设计

该

DC2600 V 供电电源的额定输出功率为2×400 kW，由两组相

同的电路构成，每组输出功率为400 kW 。两组的电路结构都是一样

的，包括预充电电路、二极管整流电路、斩波降压电路、放电电路、

接地保护电路、控制单元(包括功率板、控制板、通讯板)、显示和计

量电路等构成。下面以其中一组电路为例说明如图1 所示。

16

2．1 预充电电路

为

了防止当控制单元获得DC110 V 电源，且外部供电申请信号有

效时，直接闭合主接触器KM1，交流电源不经过整流电路而通过滤

波整流电路造成短路现象，设置了预充电电路。预充电电路输入侧通

过输入端子与机车主变压器的单相860 V 电源相连。由KM2、F0、

D0 及R0 组成，当控制单元获得DC110 V 电源，且外部供电申请信

号有效时，先闭合预充电电路的接触器KM2，给电容C1、C2 充电，

充电完成后闭合主接触器KM1。

17

2)输入电压1 075 v 时，额定负载时，开通占空比D=0．62，波形如

图4 所示。

18

3)输入电压

650 V 时，额定负载，斤通占空比D=1，波形如图5

19

所示。

2．2 主电路的PSIM 仿真结果分析

通

过以上仿真波形可以看出，当输入电压在650 ～1 075 V 之间不

断变化，调节IGBT 斩波电路的开通占空比在1～0．62 之间，电路

可以使输出电压在10 ms 内稳定在在590 ～610 V 之间，输出电压波

动在预定的±10 V 范围内。达到了预期的设计目标，能满足客车用电

的需求。

（四）DC600V电气系统的常见故障与处理方法

由机车集中供电，供电电压为600V，分两路供电。通过电气综

合控制柜供电开关将其中一路600V 直流电送入车下逆变电源装置

（即逆变器）及110V 电源装置（即充电器）；

逆变电源将600V 直流电逆成三相AC380V、50Hz 交流电，向

空调装置和电炊设备等三相交流用电负载供电，隔离变压器输出三相

AC380V 向伴热系统、冰箱、微波炉等其他三相交流用电负载供电。

充电器将DC600V 变换成DC110V ，给蓄电池组充电的同时向照明、

供电控制等负载供电。

采用I、II路双路供电，根据需要可手动或自动选择I 路（II路）

供电。编组时原则上I 路、II路负载应均衡，例如：1、3、5…车由I

路供电，2、4、6 …车由II路供电；

电源经贯通全列车的输电干线有车底线槽引入车内铁路客车电

气综合控制柜，经分配后供给车内各用电设备；

车内各用电设备金属外壳均就近接地。同类负载间采用环线接线

20

方式。

1.电气综合控制柜常见故障及处理方法

TKDG 型铁路客车电气综合控制柜（以下简称综合控制柜）用

于DC600V 供电的客车，是集电源转换控制、空调机组控制、蓄电

池欠压电保护、照明控制等功能单元于一体的智能型综合控制柜。综

合控制柜具有检测、控制、诊断保护、信息提示、联网通讯功能，实

现供电及控制系统的综合控制，可进行车对车通信，并逐步实现车对

地、地对车的计算机联网通讯。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。综合控制柜根据预设参数实现

自动控制，减轻了操作人员的工作强度，避免由于人为误操作的事故，

便于操作和维护。综合控制柜对整车电气系统参数进行实时监测，出

现故障时及时进行保护动作，避免了由于保护不及时而引起的严重后

果。综合控制柜可对轴温状态进行监视和显示。

综合控制柜充分考虑了整车各个电气功能部件的协调工作，整个

电气系统工作更加安全可靠。

根据电气系统布线的有关规范和实际存在的问题，不同系统、不

同电压等级、不同电流类别的导线尽量相互隔离，结构设计上尽量减

少相互间电磁干扰。

综合控制柜的控制方案以自动为主，同时考虑控制系统故障的应

急措施，包括极端情况下的手动应急措施。

综合控制柜主要具备六大部分功能：1.电源转换控制功能；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、

21

车下电源箱状态监视功能；6.联网通讯功能。

2.常见主要故障及处理方法

故障1：DC110V 漏电故障

1.漏电报警检测装置安装在播音车照明控制柜内，当发生

DC110V 正线或负线接地，正常情况下漏电报警器会自动报警并显示

正线或负线接地。DC110V 负线接地是常见故障，因全列DC110V

负线是贯通的，排查该故障比较繁琐。查故障时先确定漏电报警器好

坏后，再往下查。

2.列车在库内一般采用分段排除法，先将播音车一位端39 芯、

DC110V 连接器断开，逐步分批次查找漏电车。再将播音车二位端

39 芯、DC110V 连接器断开，逐步分批次查找漏电车。确定漏电车

后，分别断开蓄电池箱内的电池开关和在综合控制柜柜内的所有

DC110V 空开及KM4 接触器负110V 线包线，再把接线端子上负

110V 电线（车下引上线）断开，线头并包好后，再合上电池开关，

用DC110V 、15W 白炽灯或万用表检查车下是否漏电。

3.若无漏电现象，再将综合控制柜柜内的接线端子上负110V 电

线及KM4 接触器线包负110V 线重新连接好，用DC110V 、15W 白

炽灯或万用表检查车上是否漏电，若漏电，将端子排上所有负线分段

分批逐步排查，直至查到故障线。列车在运行时，漏电一般根据现场

情况具体对待。

故障2：综合控制柜柜内接线端子及连接电线烧损

一般情况下，直接更换烧损端子及连接电线。该问题多发生在车

22

辆运行初期，由于柜内电器元件较多，接线接口较多，易产生接线虚

接现象，给车辆安全造成一定隐患。所以，在库内要定期专人对柜内

各端子接线出用红外线测温仪测温，查看有无超温现象。以便提前发

现问题，消除隐患。

故障3：显示触摸屏显示英文或时显时不显，无法正常工作

一般发生该问题，主要可能是与显示触摸屏连接插线插头松动、

插头内部电线虚焊或脱落造成。将插头线插紧，打开插头将电线重新

焊牢即可消除故障。若没上述现象，显示英文可能是PLC 程序丢失

造成，应尽快联系厂家（四方所）处理。不要盲目乱按显示触摸屏或

自行拆卸显示触摸屏、PLC 内部元气件。

故障4：显示触摸屏报本车DC600V 绝缘故障

1.一般发生该问题，主要是负载(逆变器、充电机、空调机、电

热器、电茶炉等)漏电、本车DC600V 连接线破损漏电、漏电值超

100mA 造成。

2.需进行一一逐步排查，消除隐患。

故障5：显示触摸屏显示为黑屏故障

一般情况下，主要是综合控制柜柜内电源模块（输入DC110V 、

输出DC24V、DC12V）损坏造成。车辆在运行中发生该问题，将电

源模块输入DC110V 正、负线拆除，线头分包 ，供电工况、空调等

采用手动 ，以保证本车正常供电。

故障6：显示触摸屏报蓄电池欠压故障

车辆运行途中发生该问题，主要有二种可能；一是充电机损坏无

23

法给蓄电池充电，造成电池电压持续下降，低于92V 时欠压保护起

作用，自动切断电池电源。以保护蓄电池不过放电。二是DC110V

母线电压传感器失效造成。

故障7：在显示触摸屏上无法调阅负载信息的故障

1.负载信息(包括逆变器、充电机、空调等工作状况)的故障 ；

2.分两种情况:

一、本车无法调阅本车负载信息，其他车也无法调阅本车负载信

息信息。可能是负载网关损坏或连接插头松动造成。更换网关或

重新插紧插头即可消除故障。

故障8：在显示触摸屏上无法调阅负载信息的故障

二、本车无法调阅其它车全部负载信息，其他车也无法调阅本车

全部负载信息；该问题可能分别是本车综合控制柜柜内代理节点损

坏、连接插头松动、网络选向错误，还有可能是车端39 芯连接器中

18、23 号网线插针接触不良或折断等原因造成。分别更换故障代理

节点、重新插紧插头、选择正确网络，更换39 芯连接器或调整插针

即可消除故障。

故障9：显示触摸屏报空调故障

输入三相AC380V 电压过高或过低（15% 左右）造成空调无法

正常。一般直接用万用表测综合控制柜柜内输入三相AC380V 电压，

若确实电压过高（或过低），那可能是逆变器问题造成的。若实测电

压值为AC380V，那可能是电压传感器损坏造成的，一般直接更换传

感器，故障即可消除。另外，空调机蒸发器、回风口的滤网堵塞也是

24

空调故障的原因。定期专人清洗滤网，可有效减少空调故障。

故障10：显示触摸屏报逆变器、充电机故障

在列车运行中逆变器不可修复故障，一般采用邻车供电的方法给

故障车供电。充电机发生不可修复故障；先断开充电机DC110V 控

制开关Q36 ，再合上综合控制柜柜内Q44 应急空开。使母线+110V

与DC110V 负载+121 线直接贯通，给车上DC110V 负载供电，起到

保护蓄电池作用。

逆变器常见故障与处理方法

3.逆变器概述

在采用DC600V 供电系统的旅客列车上每节车厢都设置一台

三相逆变器将机车供给的DC600V 的直流电逆变为380V/50HZ

三相交流电给客车空调以及其它一些三相用电设备供电。

逆变器设两台互为独立的热备逆变器单元（硬卧车、行李车

为一台无热备），逆变器容量：2X35KVA 逆变器+隔离变压器（高

寒车及餐车为15KVA、非高寒车为5KVA），当某一台逆变器发生

故障造成停止输出时，另一台逆变器可通过转换向两路负载供电，

以确保客车用电设备的正常工作。

3.1逆变器的操作要求

为了确保逆变器的可靠工作，必须按照逆变器的操作规程进行操

作。上电的时候，先给110V 控制电然后再给600V 的大电；断电的

时候先断600V 的大电，再断110V 控制电，即遵行先弱电、后强电，

先轻载，再重载的操作原则。为了确保检修人员和设备的安全，逆变

25

3.2.逆变器常见故障的处理

正常工作时，逆变器报代码为“00”，输入欠压时报“02”，除此之外，

出现其它代码均为故障状态。

如果逆变器报“05”，断开负载，看能否正常工作，如正常，检查

负载是否有问题，如仍有“05”故障，则更换驱动板或控制板，如仍有

问题，更换输出电流传感器LT208。如减载后两路都报“05”故障，是

负载有问题，检查负载。

如果逆变器报“07”，空载情况下，如果复位后能重启，检查负载

是否有问题（短路、断路、绝缘不良）。如果不能进行重启，车上四

合一电气柜显示屏直接报“07”，打开相关逆变单元的散热器，检查

IGBT 是否完好，如IGBT 完好，则驱动板故障，更换驱动板。

如果逆变器报“OC”，用万用表测量熔断器，如果坏，更换熔断器，

然后，打开对应单元的散热器，测量IGBT 是否有损坏，有损坏则进

行更换，同时检查驱动板是否正常，有问题更换。

如果逆变器报“OE”，检查相应单元的接触器触头和触点是否异

常，检查散热器箱内左侧的电源板插头是否有松动，如果接触器触头

有粘连现象，要检查散热器上的IGBT 是否有问题，同时检查驱动板。

如都正常，测量相应单元的固态继电器，有问题则更换相应单元箱的

固态继电器。

如果逆变器报“FE”，打开相应散热器，检查控制板是否工作，不

工作，更换控制板。

26

”，但

仍为故障的状态：

第一种为逆Ⅰ或逆Ⅱ无输出，网关上传电压350V 频率50HZ，处

理办法为打开相应散热器，给DC110V 检查驱动板，如损坏，更换

驱动板；

第二种为逆Ⅰ或逆Ⅱ有输出 ，实测三相电压有一或两相达

450V-500V ，处理办法为检查空载运行是否正常，如正常，检查负载，

仍有问题，检查相应单元箱的输出滤波电容是否有膨胀或漏液现象，

有则更换电容；

第三种为逆Ⅰ或逆Ⅱ有输出，实测三相电压都为400V，处理办法

为空载运行是否正常，如正常检查负载，仍有问题，更换相应单元箱

后箱的输出电压传感器VB T500，仍有问题，打开散热器测量IGBT

和驱动板是否完好，如完好，更换控制板

3.3逆变器在运行过程中应急处理

列车在运行过程中逆变器随时可能出现的故障，这时候的应急处

理显得非常重要，正常情况下，如果一台逆变器出现故障，逆变器的

转换板会自动控制将出现故障的逆变器负载停机，并将负载转换到正

常的逆变器上。

如果不能自动转换，硬卧车可以在四合一电气综合控制柜上采用

“邻车向本车供电方法”进行应急处理；硬座车、餐车、软卧车可以在

四合一电气综合控制柜上采用硬接线的方式，先将故障逆变器的三相

电去掉，再将负载接到正常逆变器上。

27

不重要的尽量不用，从而降低用

电负荷保证逆变器正常工作。另外，列车运行过程中还可能出现过流

和过压停机的现象，造成逆变器过压和过流的原因比较复杂，可能跟

机车供电有关，也可能跟负载有关，遇到这种情况可以考虑暂时切除

一些不太重要的负载，给逆变器复位，重新启机。

4.SAB 防滑器检测、判断与维护

4.1 SAB 防滑器性能

防滑器主要性能是制动时增加轮轨粘着力，防止轮对抱死，减少

制动距离。主要有：主机、压力开关、测速传感器、测速齿轮、排风

阀及连线组成。主机：由主板、电源板组成。出现故障时请与厂家联

系。Display：故障显示键，当防滑器出现故障时，我们按下此键5

秒钟左右，主机会出现全屏显示，8888 时，放开按键，主机会自动

报出故障代码。

4.2主要故障代码

HF 故障请与厂家联系。10、20、30、40、同样。

95 偶然性故障，可清除。

73 多轴故障，按显示键读取故障代码。

72 单轴故障，按显示键读取代码。

4.3代码的读取与故障判断

故障代码由2 位数组成：尾数是“1”的，代表测速传感器故障，

前面数字代表轴位，例：“21”代表2 位轴测速传感器故障，“41”代表4

位测速传感器故障。尾数是“3”“4”代表排风阀故障。“3”代表排风阀短

28

”代表排风阀断路。同样是2 位故障代码，前数代表轴位，

如：“23”代表2 位排风阀短路，“33”代表3 位排风阀短路，“14”代表1 位

排风阀断路，“24”代表2 位排风阀断路。

4.4几个功能键

Test ：此键为静态测试键，当我们静态检修时，按下此键5 秒钟左右，

主机会进入自动检测程序“89”，对测速传感器检测，排风阀排风检测，

车辆要在制动位，检测后无故障会自动返回“99”。

Clear ：此键为清除键，73 或72 故障不能清除，只有排除故障后返

回“95”才能清除。

Doortest ：此键为电动塞拉门门控测试键。按下5 秒钟后会自动检测

门控信号，测试完毕会返回“99”

X 键：为备用键

4.5功能装置

压力开关：当风压达到170bar 以上时，压力开关闭合向主机供

电。风压降至130bar 以下时，主机供电电路断开，断风后主机会延

时30±2 分钟自我保护关机，以延长使用期。

测速齿轮：齿轮安装在轮轴侧端，一般无需保养维护。

测速传感器：

（1）运行中通过磁力切割测速，将信号反馈给主机，数据km+7

或km-7 内为合格（通过试验台测试），运行制动时，主机将传感器

信号传送给排风阀，以便控制排风次数，来完成轮对防抱死及其它目

的完成。

29

）传感器导线：红 十、黑 一、白 信号、黄 屏蔽。

（3）更换传感器时，请勿将线位接错。

（4）注意传感器与测试齿轮间隙： A=1.5±0.5mm

（5）通过长时间测试、最佳间隙为：A=1.2-1.7mm

排风阀：主要是得到信号后排风，起到轮对防抱死，达到最佳制动距

离目的。排风阀上有两个电磁线圈，一组为保压，一组为排风线圈，

供电压为24VDC。给风检修检测时，如排风阀漏风，检测时排风阀

不正常，可打开放风阀清除内部杂质、灰尘，重新组装后上车，密封

件损坏请及时更换。

5.其他注意事项

（1）要定期检查DC110V 、DC600V 漏电检测装置是否有效，

防止DC600V 漏电时不能自动断电。

（2）拆装连接器时要按要求进行作业，防止插针损伤。

（3）要定期检查39 芯、DC110V 连接器座橡胶垫是否老化、

破损。防止连接器进水，而产生漏电现象。

（4）要定期检查综合控制柜、逆变器、充电机、电池箱内接线、

电气元件表面过热或烧损痕迹。防止火灾事故的发生。

（5）定期对厨房电气设备进行清理及维护，主要清理蒸饭箱水

位探头表面污垢、电磁灶内部油污。

（6）出库前要再次确认各车车端连接器是否连接牢固和车下逆

变器、充电机、电池箱的箱门是否盖好。防止车辆在运行时发生事故。

（7）当遇到特殊情况要甩头车或尾车时，要分别将综合控制柜

30

、LW11B，LW12A、LW12B），

（LW21A、LW21B，LW22A、LW22B）两个100 欧电阻取下装在

新挂车上，防止因漏装，而造成全列车通信网络不畅。

（五）DC600V 改进建议

DC600V 供电系统目前从运用中已反映出较多问题，需不断完

善，以下简谈需改进的几个方面：

1.机车DC600V 电源供电品质有待提高

机车DC600V 电源是供电系统的关键，从目前25T型、动车组及

25G 型DC600V 运用情况可知，其供电电源不是十分可靠。从武昌车

辆段DC600V 用电情况可知机车输出电压经常在500 ～700V间振荡，

电压波动不稳，极易导致逆变器、充电器发生保护停机或损坏。仅

2005 年6月份，就发生7起供电电压不稳而停电故障。并且部分机车

带载能力较差，需对其供电控制系统进行冗余改造，提高机车电源带

载能力。夏季温度高时，特别是始发时，列车负载较大，机车送电困

难，客车空调完全不能使用。即便车辆段采用应急处理措施，始发时

逐辆半载加载，但效果仍不佳。近期最严重1件是2005 年7月份，N358

次列车(武昌一西安)因机车武昌站始发时列车供电不能带载，在汉口

站更换机车才正常，导致晚点2h，造成较大不良影响。建议合理地选

择电力机车电源的滤波电抗，消除供电系统可能出现的低频震荡，对

机车负载进行冗余改造， 目前各机务段已逐步进行改造，改造后的

效果比较良好。

2. 逆变器故障较多

31

武昌车辆段自2004 年“4．18” 提速以来，开行的25G 型DC600V ，武

昌一西安N358 、汉口一深圳K7／8次列车逆变器故障实在太多。夏

季时负载较大，由于每节车厢只配置了1台逆变器，一旦出现故障，

该节车空调机组将停止工作，车内舒适度急剧变差，旅客反映强烈。

25T型DC600V 逆变器问题相对较少，关键是每节车配备有2台逆变

器，之间互为备用，但一半的富余，就显得不经济。建议每节车厢只

配备1台逆变器，而在某节车厢中(如在CA或RW 中)，配备1台整列

车的备用逆变器(功率设计可达100kVA)，采用单路AC380V供电型

式，连接线前后贯通。一旦某节车逆变器出现故障时，即可由该备用

逆变器供电，如此既可减少逆变器的配置数量，又可保证逆变器出现

故障时能及时供电，确保空调良好。当然备用应急逆变器只能提供1～

2节车厢的负载。这是基于运用中，单节车厢逆变器出现问题远比同

时2节或多节车厢逆变器出现问题的几率要高。此种改动，将比较经

济适用。当然，提高逆变器的质量可靠性，才是最关键的。

3.应急通风问题

目前客室的通风接在逆变器的三相输出上，一旦DC600V 电源和

逆变器出现故障，由于25T型列车和动车组采用密封结构，因此在空

调机组停止工作后，客室没有新风，很短时间内乘客就会感到非常不

舒服。所以应该着手进行改造，即由供电电源和逆变器故障引起空调

机组停止时，客室内应需保证一定的通风量。建议增加1台应急逆变

器，在DC600V 和逆变器故障时，空调机组的通风机自动转换应急逆

变器工作，并切断其它无关的负载，应急逆变器的输入接在DC110V

32

蓄电池上，因此需适当增加蓄电池的容量。所以对电池的容量和体积

要求比较高。

4.客车DC600V 供电，需多单位间配合

目前DC600V 供电模式需由几个单位间相互配合才能完成，带有

一定弊端。即原来由车辆段一个单位完成的供电方式变成了机务、车

辆、电务多单位间协调完成的供电方式。当DC600V 供电出现故障时，

机车与车辆乘务员彼此缺少交流、相互推诿，不能及时解决供电故障。

建议从设计或生产组织上进行改变、调整，交由一个单位来完成。

5.DC600V 、AC380V逆变器和空调控制柜及空调机组有待进行

结构性改进

目前在DC600V 供电系统中，空调机组的系统工作原理是逆变器

将供电母线输人的DC600V 逆变成三相AC380V后送到空调控制柜，

再根据空调机组的要求将三相电分别输出给通风机电机、冷凝风机电

机和压缩机电机。空调系统的自动控制由控制柜内的温控器控制，逆

变器的控制和空调系统的控制相互独立。这种独立的控制系统存在较

多缺点：(1)整个系统部件及连线过多。由于逆变器吊挂在车下，空

调控制柜安装在车厢配电间内，而空调机组安装在车顶上，电气线路

过长，不仅会引起不必要的线路损耗，也使车辆布线的工艺难度增大，

同时增加了箱体质量，增加了系统成本，并使故障发生部位增多。(2)

空调系统的控制采用有接点的ON—OFF 控制，这种控制方式与

变频变压(VvVF)控制方式相比，节能效果较差。由于变频空调在民用

上已取得了很大进展，在列车上设计变频空调系统将是发展方向。即

33

把逆变器和空调机组的控制作为一个整体来考虑，将大大地简化系统

的结构。

（六）结语

现代客运列车供电系统为满足列车上电器不断增多的需求，服从

列车总体布置的需要，保证有良好的社会及经济效益。普遍采用静止

变流器供电方式，DC 600 V 供电系统确定了中国旅客列车新的供电

模式，达到国际先进水平，该项技术已经成为铁道行业标准

《TB/T3063 旅客列车DC 600 V 供电系统技术条件》，DC 600 V 供电

系统是符合我国铁路运行特点的供电方式之一，具有广泛的推广运用

前景。