铁路客车电气综合控制柜应急电源控制的探讨

摘要: 介绍了铁路客车电气综合控制柜应急电源系统的构成与控制, 分析了存在的问题, 并提出了改进的建议。

关键词: 铁路客车、电气综合控制柜、应急电源、控制

中图分类号：X731文献标识码： A

前言：铁路客车电气综合控制柜是集供电电源转换控制、 空调机组控制、 应急电源控制、 照明控制、 全列车网络监控等功能于一体的智能型综合控制柜, 应用于新型 25G 型空调客车上, 是铁路客车电气系统的一次重大技术革新。

1、应急电源系统构成及控制

铁路客车电气综合控制柜( G 型) 的直流电源单元采用模块化结构, 分为整流模块和充电模块。客车直流负载分为一般负载( 水位显示仪、 厕所有无人显示等) 、 应急负载( 应急灯、 尾灯插座) 和重要负载( 防滑器、 轴温报警器、 PLC、 传感器等) 三大类。图 1 为应急电源电气控制原理图。

交流供电主电路正常工况下, 整流模块 UA ) 2工作正常, PLC 的 I/ O 扩展单元 20EDR1 的输出点1403 为 ON, 中间继电器 KA8 线圈得电, 其常开触点闭合, 使得接触器 KM3 线圈得电, KM3 常开触点闭合、 常闭触点断开, 应急负载的供电由整流模块提供。交流供电主电路因故停止供电时, 整流电压传感器 JK6 测得整流输出电压为零, PLC 的 I/ O 扩展单元20EDR1的输出点 1403 为 OFF, 中间继电器 KA8 线圈失电, 其常开触点断开, 使得接触器 KM3 线圈失电, KM3 常开触点断开、 常闭触点闭合, 应急负载的供电自动切换, 由蓄电池经空气开关 Q30, 再通过 KM3的常闭触点向应急负载供电。随着蓄电池的持续放电, 当蓄电池电压传感器JK8测得蓄电池电压降到 42 V 以下时, PLC的I/ O扩展单元 20EDR1 的输出点 1403 为 ON, 中间继电器KA8线圈得电, 其常开触点闭合, 使得接触器 KM3 线圈得电, KM3 常闭触点断开, 切断蓄电池向应急负载的供电电路。蓄电池电压降到42 V 以下时, 充电模块 UA) 1 电源的内部继电器也同时动作, 输出端 VL 为 ON, 向直流

系统的蓄电池欠压保护电路提供一个冗余控制信号。当蓄电池电压回升, 大于或等于 45 V 时, PLC 的I/ O 扩展单元 20EDR1 的输出点 1403 又变为OFF, 蓄电池恢复向应急负载供电。

2存在问题及原因分析

目前客车应急蓄电池多使用铅酸蓄电池。随着使用时间的增长及平时运用过程中使用不当, 导致蓄电池出现过放电或过充电等非正常使用情况, 同时由于维护不及时, 出现蓄电池失水过多、 板栅生长和铅膏脱落的现象, 甚至蓄电池组中个别单节电池内部极板硫化严重, 正负极板弯曲短路、 破裂甚至反极, 造成蓄电池容量降低, 经常出现假饱和现象, 充电时一充就满,放电时一放就亏。当交流供电主电源因故突然停止, 由蓄电池给应急负载和重要负载提供电源时, 蓄电池因其虚容量而不能满足负载的用电需求( 特别是硬座车, 由于设计了4只 15 W 日光灯、 3 只 40 W 日光灯为应急灯, 共计180 W 应急照明, 总放电电流为 4 A 左右) , 蓄电池电压从额定电压短时陡降到 42 V 以下, PLC 立即控制自动切断应急负载。而在只有重要负载的情况下, 负载电流约为 0 14 A, 蓄电池电压又即刻恢复到 45 V 以上, PLC 随即又控制接通蓄电池向应急负载的供电电路。当接通后又被应急负载将电压下拉至 DC 42 V以下, PLC 将再次切断应急负载供电。如此周而复始, 综合控制柜应急系统长时间频繁转换( 最高转换频率可达 2 次/ s) , 使 KA8 继电器、 KM3 接触器、 KM6接触器以及应急灯频繁在得电与失电两状态间变化,形成振荡现象, 造成接触器与继电器的触点、 线圈以及应急灯等电气元件的损坏。

3改进建议

为了解决以上问题, 在不增加任何电气元件和不改动现有配线的情况下, 可以利用 PLC 的逻辑判断和控制功能, 局部增加内置程序的控制逻辑, 添加一个输出点 1403 的状态 计数器。在 PLC 的 I/ O 扩 展单元20EDR1的输出点1403 转换几次输出状态后(笔者设定为3 次) , PLC 1403 口的输出状态不再随蓄电池端电压的变化而改变, 而是锁定输出为 ON 状态, 蓄电池终止向应急负载供电, 同时触摸屏上闪烁提示/ 请检查蓄电池0。应急输出系统只有经车辆维修人员检查确认后,通过触摸屏按键操作, 或在供电主回路重新供电后方能解除对输出点1403 的锁定状态。控制程序流程见图 2。

4结束语

通过局部增加 PLC 内置程序的控制逻辑, 可以充分利用 PLC 的智能判断功能对客车应急输出系统进行监测。当客车应急输出系统在运用中出现问题后,可以通过 PLC 的初步诊断, 提示车辆维修人员有针对性地对故障车辆进行重点检查和确认, 以减轻劳动强度, 提高工作效率, 保障旅客列车安全运行。

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