GBT 37863.1-2019 軌道交通 牽引電傳動(dòng)系統(tǒng) 第1部分：城軌車輛

ICS29.280S35中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)RTpuv2019-08-30發(fā)布2020-03-01實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 5使用條件 6系統(tǒng)構(gòu)成 7技術(shù)要求 8試驗(yàn)方法 9檢驗(yàn)規(guī)則 ⅠGB/T37863《軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)》分為兩個(gè)部分：本部分為GB/T37863的第1部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本部分由國(guó)家鐵路局提出。本部分由全國(guó)牽引電氣設(shè)備與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC278)歸口。本部分起草單位：中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司、中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司、中車株洲電力機(jī)車有限公司、北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司、廣州地鐵集團(tuán)有限公司。1軌道交通牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)GB/T37863的本部分規(guī)定了城市軌道交通車輛牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的使用條件、系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要本部分適用于DC750V、DC1500V、DC3000V及儲(chǔ)能系統(tǒng)供電的采用交流牽引旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的城市軌道交通車輛牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)其他類型車輛的牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)可參照?qǐng)?zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2900.36電工術(shù)語電力牽引GB/T4208—2017外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼）GB/T7928地鐵車輛通用技術(shù)條件GB/T14894—2005城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗(yàn)規(guī)則GB/T21413.1—2018軌道交通機(jī)車車輛電氣設(shè)備第1部分：一般使用條件和通用規(guī)則GB/T21413.2鐵路應(yīng)用機(jī)車車輛電氣設(shè)備第2部分：電工器件通用規(guī)則GB/T21413.3鐵路應(yīng)用機(jī)車車輛電氣設(shè)備第3部分：電工器件直流斷路器規(guī)則GB/T21413.5鐵路應(yīng)用機(jī)車車輛電氣設(shè)備第5部分：電工器件高壓熔斷器規(guī)則GB/T21414鐵路應(yīng)用機(jī)車車輛電氣隱患防護(hù)的規(guī)定GB/T21562軌道交通可靠性、可用性、可維修性和安全性規(guī)范及示例GB/T21563軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)GB/T23431城市輕軌交通鉸接車輛通用技術(shù)條件GB/T24338.3軌道交通電磁兼容第3-1部分：機(jī)車車輛列車和整車GB/T24338.4軌道交通電磁兼容第3-2部分：機(jī)車車輛設(shè)備GB/T25118軌道交通機(jī)車車輛電氣設(shè)備開啟式功率電阻器規(guī)則GB/T25119軌道交通機(jī)車車輛電子裝置GB/T25120軌道交通機(jī)車車輛牽引變壓器和電抗器GB/T25122.1軌道交通機(jī)車車輛用電力變流器第1部分：特性和試驗(yàn)方法GB/T25123.2電力牽引軌道機(jī)車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)第2部分：電子變流器供電的交流電動(dòng)機(jī)GB/T25123.4電力牽引軌道機(jī)車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)第4部分：與電子變流器相連的永磁同步電機(jī)GB/T28029（所有部分）牽引電氣設(shè)備列車總線GB/T32347.1—2015軌道交通設(shè)備環(huán)境條件第1部分：機(jī)車車輛設(shè)備GB/T32577軌道交通有人環(huán)境中電子和電氣設(shè)備產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量方法2CJ/T417低地板有軌電車車輛通用技術(shù)條件TB/T1484（所有部分）機(jī)車車輛電纜TB/T3035列車通信網(wǎng)絡(luò)TB/T3213高原機(jī)車車輛電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)條件軌道交通牽引系統(tǒng)供電電壓(軌道交通機(jī)車車輛牽引系統(tǒng)的組合試驗(yàn)()IEC62848-1軌道交通直流避雷器和限壓裝置第1部分：無間隙金屬氧化物避雷器(Railway3術(shù)語和定義GB/T2900.36、GB/T21413.1—2018、IEC60850界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軌道交通車輛牽引與電制動(dòng)功能、進(jìn)行電能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換的一種電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。4縮略語下列縮略語適用于本文件。列車自動(dòng)控制(可靠性可用性可維修性及安全性(變壓變頻(5使用條件環(huán)境條件要求如下：a)海拔不超過1400m。在更高的海拔使用時(shí)，應(yīng)考慮介電強(qiáng)度降低和空氣冷卻效果，并符合TB/T3213的規(guī)定；環(huán)境溫度應(yīng)符合規(guī)定的級(jí)范圍為并能在環(huán)境下存放，基準(zhǔn)溫度宜選擇TR2級(jí)(25℃);濕度應(yīng)符合的規(guī)定d)沖擊和振動(dòng)應(yīng)符合GB/T21563的規(guī)定；e)風(fēng)、沙、雨、雪、霧、冰、雷電以及其他化學(xué)、生物活性物、機(jī)械、污染物的侵蝕及污染，應(yīng)符合5.2供電條件供電條件要求如下：及的規(guī)定外部牽引3供電系統(tǒng)標(biāo)稱電壓及其容許的極限工作電壓如表1所示。b)供電方式主要有以下三種：1)通過受電弓從接觸網(wǎng)或通過受流器從接觸軌供電；2)車載儲(chǔ)能系統(tǒng)供電；3)1)和2)的混合供電。注：車載儲(chǔ)能系統(tǒng)供電電壓，其標(biāo)稱電壓及其容許的極限工作電壓一般由車載儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成方案確定，原則上不高于表1中的電壓規(guī)定。表1標(biāo)稱電壓及其容許的極限工作電壓?jiǎn)挝粸榉貭恳╇娤到y(tǒng)最低非持續(xù)電壓umin2最低標(biāo)稱電壓un最高最高DC750VDC1500VDC3000V5.3特殊使用條件其他特殊使用條件，應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。6系統(tǒng)構(gòu)成牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)一般包括牽引電機(jī)、逆變及斬波器、電子控制裝置、高壓電器及線路濾波器、制動(dòng)電阻或過壓吸收電阻等部件。其組成示意圖見圖1。注：逆變及斬波器、電子控制裝置和（或）高壓電器及線路濾波器可組成牽引變流器。圖1牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)組成示意圖7技術(shù)要求等車輛通用技術(shù)條件的相關(guān)規(guī)定。7.1.2在正?；蛞?guī)定的使用條件下，能正常工作在其額定或給定工況。7.1.3能進(jìn)行牽引及電制動(dòng)順序邏輯控制、轉(zhuǎn)矩特性輸出控制等，驅(qū)動(dòng)電機(jī)獲得所需的牽引／電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)列車牽引及電制動(dòng)運(yùn)行。7.1.4應(yīng)具有系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、故障診斷、保護(hù)功能，并與相關(guān)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，應(yīng)具有故障顯示、故障復(fù)位或隔離功能。7.1.5應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)通信、狀態(tài)及故障記錄功能，能接受通過車輛通信網(wǎng)絡(luò)及硬線傳輸?shù)目刂浦噶?，能進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)、故障信息的存儲(chǔ)及上傳。7.1.6應(yīng)采用VVVF牽引變流器-牽引電機(jī)構(gòu)成的電傳動(dòng)系統(tǒng)，具有電制動(dòng)功能，與空氣制動(dòng)或液壓制動(dòng)等制動(dòng)系統(tǒng)配合時(shí)優(yōu)先使用電制動(dòng)。7.2.1系統(tǒng)的牽引力-速度特性和電制動(dòng)力-速度特性應(yīng)滿足車輛技術(shù)條件規(guī)定的列車動(dòng)力性能、電制動(dòng)能力及故障運(yùn)行、救援能力的要求，其中列車動(dòng)力性能和電制動(dòng)能力要求包括最高運(yùn)行速度、加速度、電制動(dòng)減速度、旅行速度、技術(shù)速度等。7.2.2系統(tǒng)性能及容量應(yīng)進(jìn)行線路仿真計(jì)算和試驗(yàn)，滿足用戶指定線路的運(yùn)營(yíng)要求。7.2.3系統(tǒng)能在列車零速下發(fā)揮最大啟動(dòng)牽引力，并應(yīng)具有坡道啟動(dòng)和后溜保護(hù)功能。7.2.4系統(tǒng)應(yīng)充分利用輪軌粘著條件，能按照車輛載荷自動(dòng)調(diào)整牽引力或電制動(dòng)力的大小，并應(yīng)具有粘著控制功能。7.2.5系統(tǒng)在調(diào)節(jié)牽引力或電制動(dòng)力大小及進(jìn)行牽引-電制動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)具有防沖擊控制功能，滿足車輛沖擊限值要求。7.2.6系統(tǒng)能在規(guī)定的供電電壓范圍內(nèi)正常工作，能根據(jù)供電電壓調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)輸出特性，能根據(jù)線路供電或吸收能力來調(diào)節(jié)和（或）限制列車的功率，使列車功率與線路供電能力相匹配。7.2.7系統(tǒng)的控制電源在規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，均能正常工作而不受任何系統(tǒng)干擾或無故障跡象。當(dāng)控制電源中斷時(shí)，系統(tǒng)能正常脫離工作狀態(tài)，而無任何故障或功能紊亂。當(dāng)控制電源重新恢復(fù)時(shí)，系統(tǒng)能重新按照正常的順序啟動(dòng)。7.2.8牽引變流器應(yīng)符合GB/T25122.1的規(guī)定，電子控制裝置應(yīng)符合GB/T25119的規(guī)定，高壓電器應(yīng)符合GB/T21413.1—2018、GB/T21413.2、GB/T21413.3、GB/T21413.5的規(guī)定，制動(dòng)電阻或過壓吸收電阻應(yīng)符合GB/T25118的規(guī)定，線路濾波電抗器應(yīng)符合GB/T25120的規(guī)定，牽引電機(jī)應(yīng)符合GB/T25123.2、GB/T25123.4的規(guī)定。7.2.9采用車頂受電弓受電的電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路應(yīng)設(shè)避雷裝置，其他受電方式的電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，避雷裝置應(yīng)符合IEC62848-1的規(guī)定。7.2.10通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)符合GB/T28029（所有部分）、TB/T3035的規(guī)定。7.2.11系統(tǒng)設(shè)備選型及參數(shù)設(shè)置應(yīng)與線路及車輛段的供電參數(shù)設(shè)置匹配。系統(tǒng)宜具有輕微電制動(dòng)功能，如在列車過無電區(qū)供電電壓短暫丟失的情況下，能使直流側(cè)電壓穩(wěn)定。7.2.12系統(tǒng)應(yīng)采取措施避免系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)電機(jī)軸承造成電腐蝕，車輛的接地、回流連接電路，應(yīng)使電機(jī)及各設(shè)備接地回路低感和接觸良好。7.2.13各設(shè)備的非金屬結(jié)構(gòu)材料、零部件應(yīng)采用阻燃或低煙、無鹵、無毒材料。457.2.14各設(shè)備使用的電纜應(yīng)符合TB/T1484（所有部分）的規(guī)定。7.2.15車體外安裝的需要防塵和防水的電氣設(shè)備箱的防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于GB/T4208—2017中規(guī)定的IP54的要求。7.2.16當(dāng)多臺(tái)牽引電機(jī)由一個(gè)牽引變流器并聯(lián)供電時(shí)，其額定功率應(yīng)考慮輪徑差與牽引電機(jī)特性差異引起的負(fù)荷分配不均以及軸重轉(zhuǎn)移的影響。7.2.17制動(dòng)電阻根據(jù)車輛技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行設(shè)置，其容量應(yīng)根據(jù)車輛技術(shù)條件的需求具有全部或部分滿足吸收系統(tǒng)電制動(dòng)能量的能力。電制動(dòng)時(shí)，根據(jù)直流側(cè)電網(wǎng)和（或）車載儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收能力，牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)能進(jìn)行再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)的混合制動(dòng)以及平穩(wěn)地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。不設(shè)置制動(dòng)電阻時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)置過壓吸收電阻。7.2.18高壓電氣設(shè)備應(yīng)具有人身安全防護(hù)措施和警示標(biāo)識(shí)。各設(shè)備應(yīng)具有可靠的保護(hù)性接地措施，具有儲(chǔ)能元件的電路中儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存的能量能通過固定放電電阻或其他特定設(shè)備進(jìn)行釋放。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，電壓應(yīng)降低到規(guī)定的安全電壓以下，以保證檢修人員的人身安全。電氣隱患防范措施應(yīng)符合GB/T21414的規(guī)定。7.2.19各設(shè)備能承受GB/T21563規(guī)定的沖擊和振動(dòng)而無損壞和失效。7.2.20各設(shè)備器件的溫升應(yīng)符合GB/T21413.1—2018的規(guī)定。7.2.21設(shè)備及其部件的介電強(qiáng)度性能應(yīng)符合GB/T21413.1—2018的規(guī)定。7.2.22系統(tǒng)及各部件的電磁兼容性應(yīng)符合GB/T24338.3及GB/T24338.4的限值規(guī)定，滿足車輛及線路運(yùn)營(yíng)要求。7.2.23系統(tǒng)及各部件應(yīng)滿足車輛的靜磁場(chǎng)及低頻交變磁場(chǎng)的綜合要求，車輛的靜磁場(chǎng)及低頻交變磁場(chǎng)的測(cè)量方法應(yīng)按GB/T32577的規(guī)定執(zhí)行。7.2.24系統(tǒng)的輸入電流諧波大小應(yīng)使車輛在所有運(yùn)行條件下，在電網(wǎng)和軌道電路中產(chǎn)生的干擾不超過允許值，以避免影響車載和軌旁的ATC設(shè)備以及通信設(shè)備正常工作。最大允許諧波電流與系統(tǒng)輸入電流頻率具有一定的函數(shù)關(guān)系，具體限值要求由供需雙方協(xié)商確定。7.2.25系統(tǒng)各設(shè)備的噪聲水平應(yīng)滿足整車對(duì)各設(shè)備的噪聲水平要求。7.2.26系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T21562的規(guī)定進(jìn)行RAMS分析和管理。系統(tǒng)應(yīng)具有完善的保護(hù)功能，由電子控制裝置、保護(hù)裝置或器件及有需要時(shí)與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)配合來實(shí)現(xiàn)，各種保護(hù)的整定值、作用時(shí)間、動(dòng)作程序應(yīng)正確無誤。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能及時(shí)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作或控制策略，以避免設(shè)備損壞或故障范圍擴(kuò)大。設(shè)備能承受故障發(fā)生至保護(hù)裝置起作用期間過載的沖擊?？筛鶕?jù)故障嚴(yán)重程度對(duì)牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)保護(hù)。不同的牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)，所選擇的保護(hù)項(xiàng)目可存在差異。具體保護(hù)功能至少包括但不限于7.3.2~7.3.12中規(guī)定功能，其他保護(hù)功能由供需雙方協(xié)商確定。應(yīng)具有直流輸入過流、制動(dòng)電阻或過壓吸收電阻斬波過流、牽引變流器輸出過流等保護(hù)。直流輸入過流保護(hù)還應(yīng)與牽引變電站的過流保護(hù)相協(xié)調(diào)。應(yīng)具有直流電源輸入過壓、牽引變流器輸入過壓等保護(hù)。6應(yīng)具有直流電源輸入欠壓、牽引變流器輸入欠壓等保護(hù)。應(yīng)具有直流回路短路、牽引變流器輸出短路等保護(hù)。應(yīng)具有直流回路接地、牽引變流器接地和牽引電機(jī)接地等保護(hù)。應(yīng)具有牽引變流器過熱、制動(dòng)電阻過熱、牽引電機(jī)過熱等保護(hù)。應(yīng)具有牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速超過規(guī)定最高轉(zhuǎn)速保護(hù)。7.3.9轉(zhuǎn)速信號(hào)異常保護(hù)應(yīng)具有牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)出現(xiàn)異常保護(hù)。7.3.10冷卻系統(tǒng)故障保護(hù)如有冷卻風(fēng)機(jī)，應(yīng)具有冷卻系統(tǒng)故障保護(hù)。應(yīng)具有系統(tǒng)控制設(shè)備電源供電中斷保護(hù)。應(yīng)具有防空轉(zhuǎn)、防滑行保護(hù)，并充分利用粘著。7.4.1牽引和電制動(dòng)特性曲線牽引和電制動(dòng)特性曲線用列車輪周牽引力和電制動(dòng)力和列車速度來表示，是牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)的基本特性和應(yīng)滿足的前提條件。特性設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮列車的基本參數(shù)、編組型式、動(dòng)力性能要求、沖擊率限制、電傳動(dòng)系統(tǒng)部件容量、允許的輪軌粘著、供電電壓變化的影響、功率限制、使用線路正常和故障運(yùn)行、救援能力等諸多因素。城軌車輛典型的牽引和電制動(dòng)特性曲線示例見圖2。典型的牽引和電制動(dòng)特性具有恒轉(zhuǎn)矩段、恒功率段和（或）自然特性段，根據(jù)供電電壓的下降或上升，特性曲線的各拐點(diǎn)基于規(guī)定的供電電壓特性曲線一般與供電電壓成正比下降或上升。7圖2特性曲線示例7.4.2牽引電機(jī)特性曲線牽引電機(jī)特性曲線基于電傳動(dòng)系統(tǒng)牽引和電制動(dòng)特性而設(shè)計(jì)，通過齒輪傳動(dòng)比、輪徑和傳動(dòng)效率的計(jì)算確定的電機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速曲線為基本特性曲線，其他設(shè)計(jì)生成的曲線為：電機(jī)電壓、電流、效率、功率因數(shù)、基波頻率、轉(zhuǎn)差率對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線。這些特性曲線應(yīng)在電機(jī)定子繞組的基準(zhǔn)溫度(150℃)下來繪制。典型的異步牽引電機(jī)牽引和電制動(dòng)特性曲線示例見圖3。牽引電機(jī)特性曲線應(yīng)在牽引電機(jī)的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格書中規(guī)定。a）電機(jī)牽引特性曲線示例圖3牽引電機(jī)特性曲線示例8b）電機(jī)制動(dòng)特性曲線示例8試驗(yàn)方法需進(jìn)行轉(zhuǎn)速為零時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及電機(jī)堵轉(zhuǎn)能力試驗(yàn)，在電機(jī)堵轉(zhuǎn)能力試驗(yàn)時(shí)，給定最大轉(zhuǎn)矩，時(shí)間不小于3min,所堵轉(zhuǎn)電機(jī)的溫升不應(yīng)超過電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值。按IEC61377:2016中第9章的規(guī)定進(jìn)行。8.3效率特性試驗(yàn)8.4線路分布曲線下的能耗試驗(yàn)8.5并聯(lián)異步電機(jī)的附加試驗(yàn)8.6反轉(zhuǎn)起動(dòng)試驗(yàn)98.7牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換試驗(yàn)8.8牽引供電電壓變化范圍試驗(yàn)按IEC61377:2016中第11章的規(guī)定進(jìn)行。8.9牽引供電電壓突變?cè)囼?yàn)8.10牽引供電電壓中斷試驗(yàn)8.11牽引供電接觸失效試驗(yàn)8.12再生制動(dòng)突然失效試驗(yàn)8.13牽引變流器停止試驗(yàn)8.14溫度計(jì)算功能試驗(yàn)8.15控制裝置電源中斷試驗(yàn)8.16故障模擬試驗(yàn)按IEC61377:2016中第13章的規(guī)定進(jìn)行。9檢驗(yàn)規(guī)則牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)應(yīng)在與實(shí)際工況相等效或接近的條件下，或在能保證設(shè)備性能可滿足使用條件的情況下進(jìn)行。牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)各部件，如高壓電器、牽引變流器、牽引電機(jī)、電抗器、制動(dòng)電阻等應(yīng)按各自技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通過型式檢驗(yàn)，在裝車前應(yīng)具有有效的型式檢驗(yàn)報(bào)告并通過出廠檢驗(yàn)，在裝車后投入使用前應(yīng)配合車輛一起綜合進(jìn)行與牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)的車輛試驗(yàn)。牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)在制造商或供貨商工廠內(nèi)完成并通過系統(tǒng)組合試驗(yàn)，在裝車前具有有效的組合試驗(yàn)報(bào)告，在裝車后投入使用前，應(yīng)配合車輛一起進(jìn)行車輛試驗(yàn)。系統(tǒng)裝車后車輛進(jìn)行驗(yàn)收之前，系統(tǒng)制造商