轨道交通直流供电系统的开关设备简述作者：秦峰(单位镇江大
简述轨道交通直流供电系统的开关设备
轨道交通直流供电系统的开关设备简述摘要轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统（SCADA）等。
直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。
本文简要介绍了直流供电系统的关键性设备——直流开关柜（KMB、MB、NPMPD）以及直流快速断路器（UR、HPB）。
关键词直流供电系统直流快速断路器直流开关柜一.引言城市轨道交通是指在轨道上行驶或以导向系统行驶的、服务于城市的交通。
一般认为, 城市轨道交通包括轻型轨道、高架铁路和地下铁路等几种形式。
其中轻型轨道交通是一种轻型车辆的城市快速轨道交通方式, 国际上通称Light Rail Transit（LRT）, 近年来在国内外发展很快。
它以外部电源为动力, 以钢轮、钢轨为导向。
其主要设施在地面, 部分路段可能还设置成高架铁路, 有的则进入地下(但通常所占比重不大)。
它不与其他地面车辆混杂行驶, 要求线路是全隔离或基本隔离。
地下铁路系统则要求更高, 完全隔离, 全部或大部分线路设置在地面以下, 而且对线路、站台、行车控制等都有特殊的要求。
在过去的20年里, 城市轨道交通得到了空前的发展, 许多城市的交通系统趋向成熟, 解决了大量的技术、设备、资金和管理难题。
据不完全统计, 现在已有不少于200 座城市正在积极地从事各种轨道交通的规划和修建工作, 规划的线路总长度达7000 km 以上。
从目前的态势看, 轨道交通将成为世界城市交通的发展方向。
城市轨道交通之所以为世人所青睐, 是因为它有着其他交通工具所无法比拟的优点: 快捷、准时、安全、舒适、运量大、能耗低且污染轻。
轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。
直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。
本文简要介绍了直流供电系统的关键性设备—直流开关柜（KMB、MB、NPMPD）以及直流快速断路器（UR、HPB）。
城市轨道交通直流开关及成套开关柜—直流开关
直流断 路器相 关各部 件结构 图说明
1
固定绝缘框架是由加强型玻璃纤维聚酯绝缘材料制成（体积小、质量轻、
绝缘高）
2 一次回路由一个下部连接排、一个动触头、一个上部连接排、一个静触头组成
3
瞬时过流脱扣器(大电流脱扣)
4
灭弧室
02
直流断路器相关各部件结构图说明
直流断 路器相 关各部 件结构 图说明
5
合闸装置和拨叉
05
它通过一连动杆与分闸脱扣装置相 连，连动杆带动分闸脱扣装置顶起拨 叉，使其脱离限位块
在按下紧急分闸按钮的同时联动紧 急分闸行程开关，将动作信号上传 至控制保护装置
间接脱扣动作
间接脱扣动作由SEPCOS装置发 出指令，CID与BI组成执行单元
同时SEPCOS也向CID间接脱扣 控制器（CID准备就绪即该装置 充电完毕）脱扣指令，CID向BI （间接脱扣器）放电，BI受电推 动连动杆向前运动
4
对断路器的触头应该进行特别的检查和维护。任何灰尘都必须用干抹布擦去，
如果形成大块的堆积，则应该用金属刷刮干净
5
对触头千万不能用锉刀，同时绝对禁止对触头的润滑
触头磨损
（1） 主触头，包括动、静触头都有可能会磨损掉10mm之多 （2） 但经验证明这样的情况也只会在设备连
续运行多年后才会发生
（3）
磨损将导致触头压力的减小，同时合闸装置的行程将会 增加5mm。当触头开距变为（3±0.5)mm时，主触头
04
灭弧室的检查
在更换主触头或进行周期性检查 时，也应同时仔细检查灭弧室
灭弧室入口处的状态可代表其总体状 况
只要角板的磨损没有超过其原截面的1/2，灭弧室还可以继续使用
05
地铁供电科普文章
地铁供电科普文章地铁作为一种重要的城市交通工具，为了能够正常运行，需要有稳定可靠的供电系统。
地铁供电系统是地铁运营中的重要组成部分，它为地铁列车提供所需的电力。
本文将对地铁供电系统进行科普介绍，帮助读者更好地了解地铁供电的工作原理和相关设备。
一、直流供电系统地铁供电系统一般采用直流供电，其主要原因是直流供电具有稳定性好、传输损耗小等优点。
直流供电系统由供电变电所、接触网、牵引变流器等组成。
1. 供电变电所：地铁供电系统的起点是供电变电所，它将电网中的交流电转换为地铁所需的直流电。
供电变电所还负责控制和保护地铁供电系统的正常运行。
2. 接触网：接触网是地铁供电系统中的一个关键部件，它位于地铁轨道上方，由一根根金属导线组成。
接触网上方悬挂着地铁列车的集电弓，当列车行驶时，集电弓与接触网接触，从而实现电能的传输。
3. 牵引变流器：牵引变流器是地铁供电系统中的关键设备，它将接触网提供的直流电转换为适合地铁列车使用的电能。
牵引变流器可以根据列车的需要进行电流和电压的调整，确保地铁列车能够平稳运行。
二、地铁供电系统的特点地铁供电系统具有以下特点：1. 稳定可靠：地铁供电系统需要保证供电的稳定性和可靠性，以确保地铁列车的正常运行。
供电系统中的各个设备都经过严格的设计和测试，以应对各种复杂的工作环境。
2. 安全性高：地铁供电系统需要满足严格的安全标准，以确保乘客和工作人员的安全。
供电系统中设备的绝缘性能和防火性能都要达到一定的要求，以防止意外事故的发生。
3. 节能环保：地铁供电系统需要尽可能地减少能源的消耗，以降低对环境的影响。
供电系统中的设备需要具备良好的能效，以减少能源的浪费。
4. 维护成本低：地铁供电系统的设备需要具备良好的可维护性，以降低运营成本。
供电系统中的设备需要方便维修和更换，以减少维护所需的时间和成本。
三、地铁供电系统的发展趋势随着科技的不断进步，地铁供电系统也在不断发展和改进。
未来地铁供电系统的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 新能源的应用：随着新能源技术的不断发展，未来地铁供电系统可能会采用更多的新能源，如太阳能、风能等，以减少对传统能源的依赖。
城市轨道交通供电系统
通过吊弦悬挂在承力索的悬挂成为链形悬挂，相比简单悬挂来 说性能优越，但是结构复杂，投资大，施工维修都比较困难。
刚行悬挂：
又叫做刚性接触网，由于地铁隧道供电导线上方空间有限，链 形悬挂一般采取冷拉电解铜接触线。
柔性接触网 由柔性线索构成接触悬挂部分，
接触网形式 架空接触网刚性接触网
1—发电厂（站）；2—升压变压器；3—电力网；4—主降压变电站；5—直流牵引变电所；6—馈电线；7— 接触网；8—走形轨；9—回流线。
城市轨道交通供电系统
外部电源 主变电所
牵引供电系统
牵引变电所
牵引网
动力照明系统
电力监控系统
降压变电所
动力照明
城市轨道交通供电系统的作用
发电厂（站）：城市电网发出的电能的中心； 升压变压器：发电厂的发电机发出的电能，要先经过升压变
避雷器：
防止雷电波损坏电气设备绝缘的保护电气；
整流器：
用于与牵引变压器组合为变压整流的变换装置；
主变电所
采用集中式供电，需要在轨道沿线设置主变电所，对来自城 市电网的高压进行降压。
主变电所承担向城市轨道交通全线提供电能的任务
主变电所的组成
至少两台变压器 有开路电路的开关、汇集电流的母线、计算和控制互感
压器升高电压； 电力网：将高压电流通过三相传输线输送到主变电所或区域
变电所； 主变电所：将来自城市电网的高压交流电经过降压转变为轨
道交通系统中压交流电； 直流牵引变电所：将中压交流电整流为轨道交通系统规定的
直流电能； 馈电线：将牵引变电所的直流电送到接触网上
城市轨道交通供电系统的作用
接触网：沿车辆走行轨假设的特殊供电线路，轨道车辆通过 受流器与接触网直接接触获得电能；
城市轨道交通供电系统概述
变电站：接收城市电网的高压电，将其转换为 适合城市轨道交通设备使用的低压电
配电网络：由变电站到各个车站、隧道、控制中 心的配电线路组成，将电能分配到需要的地方
变电所：在车站和隧道中设置的电力变换设备， 将电压调整为列车和其他设备所需的工作电压 用电设备：包括列车、车站照明、空调、通风 等设备，以及控制系统、信号系统等关键设备
成的影响
第分
运行方式
运行方式
城市轨道交通供电系统通常采用以下几种运行方式 单线供电：由一条电源线路提供电能，通过配电网络分配到各个设备。这种方式的 优点是简单、维护方便，但当电源线路出现故障时，可能会影响整个系统的运行
双线供电：由两条电源线路分别从不同的变电站或同一变电站的不同母线供电。这种 方式能够提高系统的可靠性和稳定性，但需要更多的设备和维护成本
随着技术的发展和城市轨道交通的不断发展，供电系统 的构成、运行方式和主要设备也在不断升级和改进，以
满足更高的安全、环保和节能要求
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第2部分
主要设备
主要设备
变压器：将高压电转换为 低压电的核心设备，通常
在变电站内设置
断路器：用于切断或接通 电源，当发生故障时，能 够迅速切断电流，保护系
统和设备
开关柜：用于分配和控制 电能，根据需求调整电压
和电流
电力电缆：用于传输电能 的载体，要求具备良好的
导电性和耐久性
不间断电源(UPS)：为关 键设备提供持续稳定的电 力供应，防止突然断电造
通过引入智能控制系统和监测设备，实现对城市轨道交通供电系统的实时监控和控制。这种方式能 够提高系统的效率和可靠性，但需要更多的技术和资金投入
城市轨道交通直流供电的控制和保护系统
城市轨道交通直流供电的控制和保护系统摘要：城市轨道交通直流供电控制和保护系统能够使整个交通系统稳定持久的运行，它的作用至关重大。
同时也是轨道交通供电自动化系统中不可或缺的一部分。
本文的笔者将先简单概括直流供电的控制和保护系统的基本原理，后基于控制器（PLC）与保护装置（SEPCOS），确保避免相关问题的发生，进一步提升用户在乘车时的体验。
关键词：直流供电的控制；保护系统；轨道交通；稳定运行；原理引言城市轨道交通涵盖地铁、轻轨、有轨电车等多种交通运输工具。
轻轨交通具有极强的运载能力，且伴随的噪声或大气污染较少，每小时可达上百时速，准确的将乘客送往目的地。
它能缓解城市交通体系在运输过程中产生的压力，还能为地区经济与社会发展起到促进作用。
随着时代的进步，更多高新技术的不断应用，人们开始运用微型处理器实现了相关设施的电路保护，强化了供电系统的稳定与精确性能。
目前予以的相关处理方法是基于可编程控制器（PL C）的数字式保护方案，用这种方案替代了之前传统的电路控制等保护方式，提升了保护设备的稳定性，加强了设备设施对电路的保护能力，从而使配电系统达到智能化和自动化的效果。
一、基本工作原理（一）直流供电的控制系统直流供电的控制系统包括分合闸以及重合闸的操作，相应电路的联跳以及线路的整体测试，这些系统共同组合而成了直流供电的控制系统。
其中电流信号在经过系统时，会触发联跳信号的传导，进而使信号能够促进闭锁的产生与接触，从而进一步加强对重合闸的控制。
一般情况下，故障发生后会开始相应系统设施的线路检测，进而为分合闸的下一步运行提供依据。
（1）分合闸分合闸能够为电路保护系统提供电保护操作和磁保护两种操作形式，并能提供相关通电线圈通电时长的控制方案。
其中，电保护操作的通电时长必须得到有效保证，其保护措施程序为：由合闸的线圈进行电流供给，促使断路器进行合闸操作，然后通过控制相应的点流量使断路器能够在相应位置进行合闸操作。
分闸则是通过其自身线圈提供电流，使系统内的设施呈现出分闸的状态，再到失电。
轨道交通供电系统及交直流电源装置设计
（5）直流电压等级为DC110V或DC220V。 （6）直流母线一般采用分段供电方式。 （7）主变电站交直流、通信、UPS多为双重化配置。
3. 设计选型及配置特点
（1）主要元器件如开关、电池、端子等大多选用进口品牌； （2）电池一般选用贫液式或胶体电池； （3）电缆必须选用低烟无卤阻燃（耐火）电缆；（根据GB50157-2013 地铁设计规范15.4.1“地下线路应采用无卤、低烟的阻燃电线和电缆”； 15.4.2“火灾时需要保证供电的配电线路应采用耐火铜芯电缆或矿物绝缘耐 火铜芯电缆”。 ） （4）器件应力及环境适应性要求比较高，需注意防潮、防尘、抗电磁干 扰，表计、模块等尽量采用经三防处理后的产品； （5）机柜一般要求选用钢性好、耐热、耐腐蚀的覆铝锌板，机柜设计要 兼顾防尘和散热； （6）根据不同地区情况及用户要求选用温湿度控制器和加热器； （7）设计屏内联动照明； （8）备自投方式一般有：继电器式（较少）、ATS、PLC装置，ATS一 般采用PC级； （9）采用降压装置的系统一般设置双降压，互为备用； （10）充电模块参数如稳压精度、稳流精度、均流不平衡度、纹波系数 要满足技术规格书要求。
3. 负荷类型及供电要求
《地铁设计规范》GB50157-2013：
15.1.5 牵引用电负荷应为一级负荷；动力照明等用电负荷应按供电可靠 性要求及失电影响程度分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。
15.1.6 一级负荷必须采用双电源双回路供电。 15.1.7 一级负荷中特别重要的负荷，应增设应急电源，并严禁其它负荷 接入。 15.1.8 二级负荷宜采用双电源单回线路专线供电。 15.1.9 三级负荷可采用单电源单回线路供电。当系统中只有一个电源工 作时可切除三级负荷。
城市轨道交通供电系统—供电系统概述
2.供电系统的构成
外部高压供电系统是城市电网对城市轨道交通系统内部的主变电 所供电的系统，有三种供电方式：
（1）集中式 （2）分散式 （3）混合式
2.供电系统的构成
2.1外部高压供电系统
2.1.1分散式供电 在城市轨道交通线路沿线直接从城市电网引入多路电源，电源电压等
级一般为10 kV，供给各牵引变电所。 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电源。
)，输送至牵引变电所和降压变电所。
主变电所具有
的AC 110 kV电源。
2.供电系统的构成
2.1外部高压供电系统
2.1.1 混合式供电 前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电
网电源作为集中式供电的补充。
2.供电系统的构成
2.2 牵引供电系统
牵引供电系统供给电动列车运行的电能。 电能
2.供电系统的构成
2.3 动力照明供电系统
（2）配电所（室）：仅起到电能分配作用，将来自降压变电所的380 V或220 V交流电 分别供给动力设备或照明设备；各配电所（室）对本车站及两侧区间动力和照明等设备 配电。
2.供电系统的构成
2.3 动力照明供电系统
（3）配电线路：配电所（室）与用电设备之间的连接线路。
（1）列车运行；
（2）运营辅助服务（为运营服务的辅助设施包括照明、通风、空 调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等）。
两方面的供电。
1.供电系统的供电过程
1.供电系统的供电过程
城市电网电源 主变电所
牵引变电所
降压变电所
牵引供电系统
动力照明供电系统
地铁列车牵引供电 地铁机电设备、照明设备供电
.降压及动力配电
城市轨道交通直流供电的控制和保护系统
城市轨道交通直流供电的控制和保护系统内容摘要：摘要直流供电的控制和保护系统对确保轨道交通的安全、可靠的运行,具有举足轻重的作用。
同时它也是轨道交通供电自动化系统的一个组成部分。
简要介绍了直流供电的控制和保护系统的基本原理和一种先进的基于可编程控制器(PLC)的控制和保护装置SEPCOS。
叙词:轨道交通直流供电控制和保护1 引言城市轨道交通系统包括地铁、轻轨、有轨电车、独轨等。
轨道交通具有运载能力大、噪音废气污染小、运行快速准时、占用土地少等独特优势,它不仅能缓解大中城市日益拥挤的交通状况,而且大大推动了城市的经济和社会的发展。
轨道交通采用直流供电。
直流供电系统包括直流开关柜、控制和保护系统、直流电缆、接触网等。
其中控制和保护系统对确保轨道交通的安全、可靠的运行,具有举足轻重的作用。
它一方面确保向地铁列车提供安全可靠的供电,减少甚至消除不必要的停电时间,从而提高经济效益;另一方面当发生故障时,能迅速切除故障,从而确保了旅客的人身安全和列车、设备的安全。
随着电子技术、计算机技术的发展,人们采用微处理器实现了电流上升率和电流增量等保护,极大地提高了供电保护的可靠性和准确率。
目前最先进的方法是采用基于可编程控制器(PLC)的数字式继电保护装置取代传统的继电器等保护装置,从而大大提高了可靠性、保护性能以及配电自动化程度。
本文叙述了基于PLC直流供电的控制和保护系统的基本原理,简要介绍了一种先进的控制和保护装置SEPCOS。
2 原理2.1 控制系统控制系统通常仅用于开关设备的电气分合闸,根据系统的状态和规定的要求,允许或禁止合闸操作。
控制功能与PLC的控制程序有关。
(1)分合闸。
分合闸操作(ON/OFF指令)由电保持型断路器和磁保持型断路器来完成。
电保持型断路器的合闸线圈为长期通电型,其合闸程序为:PLC 输出1s脉冲,使合闸线圈得电,然后通过减少流过合闸线圈的电流(保持电流)使断路器保持在合闸位置。
磁保持型断路器的合闸线圈为短时通电型,其合闸程序为:输出1s脉冲,合闸线圈得电,断路器合闸,合闸后合闸线圈失电;其分闸程序为:输入1s脉冲,分闸线圈得电,断路器分闸,分闸后分闸线圈失电。
城市轨道交通供电系统开关电器设备
降低操作时的过电压。
（5） 隔离开关结构应简单，动作要可靠。
（6） 带有接地刀闸的隔离开关必须装设联锁机构，以保证隔离开关的正确操作。
3. 隔离开关的分类
01
M0级隔离开关。M0级隔离开关是指具有1 000次操作循环的机械寿命，适合在输配
电系统中使用且满足一般要求的隔离开关。
M1级隔离开关。M1级隔离开关是指具有3 000~5 000次操作循环的延长机
7. 三工位隔离开关
76%
三工位隔离开关其实就是整合了隔离开关和接地开关两者的功能，
并由一把刀来完成，这样就可以实现机械闭锁，防止主回路带电合地刀，
因为一把刀只能在一个位置，而不像传统的隔离开关，主刀是主刀，地
刀是地刀，两把刀之间就可能出现误操作。而三工位隔离开关用的是一
把刀，一把刀的工作位置在某一时刻是唯一的，不是在主闸合闸位置，
02
械寿命的隔离开关，主要用于隔离开关和同等级的断路器关联操作的场合。
03
M2级隔离开关。M2级隔离开关是指具有10 000次操作循环机械寿命的隔离开关
，主要用于隔离开关和同等级的断路器关联操作的场合。
3. 隔离开关的分类
隔离开关的分类如表2-8所示
表2-8隔离开关的分类
4. 国产隔离开关的型号与技术参数
就是在隔离位置或接地位置，避免了误操作的可能性。
7. 三工位隔离开关
图2-69CN36-12D系列隔离开关 的外形
以CN36-12D系列隔离开关为例，其外形如图2 69所示。 该开关由焊接底架、触刀、支柱绝缘子、轴承座、汇流排、触头 座、导电套管、轴、拉杆、停挡、拐臂、接地触刀等组成。焊接 底架是由4 mm厚的钢板折弯并与角钢焊成的矩形框架，支柱绝 缘子、套管、轴承座等安装在焊接底架上，导电套管采用环氧树 脂压力注射成型（简称APC工艺）使导电杆与环氧树脂紧密结合。 触座部分直接与支柱绝缘子连接，调整简单，分、合闸时，只要 操作手柄转动与轴相连的拐臂，通过连杆带动触刀旋转达到合闸、 隔离、接地的位置，从而保证维修时工人的绝对安全。导电部分 主要由触刀和触头组成，触刀由两块铜板固定在导电套管导电杆 上，外加磁锁板，从而加强触刀的刚性，使其在通过短路电流时， 具有良好的动热稳定性。触刀对触头的接触方式采用球点接触， 降低了装配时的工艺难度，保证了接触的良好。该开关可垂直、 水平安装在柜内。
3(7)地铁直流供电保护系统结构与控制逻辑060818
a. 馈电电压 uf 的监视。连续测量馈电电压 uf， 若 uf > uset ，则表示轨道带电。uset 为设定值。
主控 制 板 主 要 包 括：微 处 理 器 MOTOROLA MC68302，20 MHz 内部时钟，外部扩展存储器，数字 逻辑模块（ 使用可编程逻辑器件），电源监控模块， 以及通信模块。其通信模块用于实现与 PC 机的通 信以及通过 Profibus 总线进行主从机之间通信。 1. 3 VMI 板
图 3 闭锁、触发及重合闸的控制逻辑 《 机械与电子》2006（8）
参考文献：
［1］ Zhu Panfeng，Li Yongli，An adaptive protection scheme in subway DC traction supply system［ A］. Proceedings of International Conference on Power System Technolog［y C］. 2002. 716 - 719.
0 引言
地铁直流牵引供电系统是一个复杂系统［1］，其 核心技术是直流供电控制与保护。目前，国内对直 流保护设备的研发尚处于起步阶段，国外有代表性 的产品是瑞士塞雪龙和德国西门子的直流保护装 置。而设备的国产化是必然的发展方向。本文就直 流保护系统的硬件结构和控制逻辑进行探讨。
1 系统功能与结构
直流保护装置安装于开关柜内，为直流牵引系
轨道交通的电力系统
轨道交通的电力系统随着城市化进程以及城市人口的增长，轨道交通成为了越来越重要的一种公共交通方式。
对于轨道交通而言，电力系统是其发展和运行的核心。
本文将探讨轨道交通的电力系统，包括其组成结构和性能特点。
一、电力系统的组成结构轨道交通的电力系统由以下部分组成：1.供电所供电所是轨道交通的电力系统的核心，主要提供给轨道交通列车运行过程中所需要的电力。
2.接触网供电所提供的电力通过接触网送到列车上。
接触网是一种纵向贯穿铁路线路的导电线，它与襟照条相接，能够保持一定的张力。
接触网的原理是通过钢丝和导线构成的滑触线夹持导线，送电给列车。
3.受电弓受电弓是固定在车顶上，用来接触接触网并抽取电能的装置。
它通常由两个碳刷和一个接触网接触线构成。
当车辆行驶时，受电弓在接触网上滑动，从而传递电能给列车。
4.牵引系统牵引系统包括电动机、传动系统和辅助设备等。
电动机受到电能的驱动，使得列车能够运行。
传动系统负责将电能传递给电动机，将电能转化为机械能，推动列车前进。
以上四个部分是轨道交通电力系统的主要组成结构。
二、电力系统性能特点轨道交通的电力系统具有如下性能特点：1.供电方式轨道交通的电力系统一般采用直流供电方式，这样可以方便地调节列车的速度、方向和刹车。
此外，直流供电方式具有成本低、不易干扰以及维护方便等优点。
2.电压等级轨道交通中采用的电压等级一般比较低，一般为600-750V，与普通家用电压相差不大。
这样做可以减少电器设备的防护等级，降低电器设备的成本，并且避免了由于供电系统电压过高带来的安全隐患。
3.稳定性轨道交通电力系统需要满足高稳定性的要求，以保证列车的安全和可靠性。
为了达到高稳定性的要求，轨道交通的电力系统通常采用冗余设计，可以在主要设备发生故障的情况下维持其正常运行。
4.节能性轨道交通的电力系统需要具有良好的节能性能。
通过采用高效电动机、能量回收制动等技术，可以有效地减少能量损耗和能量浪费，提高能源利用率，降低能源消耗和环境污染。
轨道交通直流牵引供电系统的构成及保护配置
轨道交通直流牵引供电系统的构成及保护配置摘要：随着城乡化进程的加快，轨道交通所起到的作用越来越明显，发展十分迅速，轨道交通内部的直流牵引供电结构的稳定性及安全性等各项要求不断提高。
通过探究轨道交通供电结构的基本要求与直流牵引供电结构的相关技术，可以清楚了解轨道交通供电结构的特征及电流回路的改变，进而探究供电结构的保护器，提升国内轨道交通的稳定性与安全性，保证人们出行的人身安全。
关键词：轨道交通；直流；牵引供电；组成；保护配置目前，城市建设逐渐深入和交通运输领域的全面发展，轨道交通行业出现了巨大改变。
轨道交通方面，分析其供电技术可以有效保证轨道交通的安全运行，特别是针对轨道交通方面的供电来说，保证其可靠性与安全性直接关系着轨道交通的运转效率和质量，所以，保证轨道交通方面的供电技术非常重要。
由此，在供电过程，要科学分析轨道交通的配电技术，由此提高保护设备运转的安全性。
1.轨道交通项目现状针对轨道交通内的高压供电网来说，其主要是各种电气运转的基础，负责轨道交通内部的供电以及传送和用电需要，针对轨道交通的稳定及安全性有较大作用。
按照各种实际功能需求能够将之分成两个部分，即电力机车运转时的牵引负荷和车站与区间及控制系统的各种服务耗电负荷。
因为当前轨道交通的智能化水平与信息化程度较高，针对其安全与可靠性的要求也很高，其主要是保证供电可靠，所以相关管理部门要对此引起高度重视，由此防控机械故障，在具体的设备运维之中必须遵守各项规章制度，保证行车、设备与人员的安全性。
由于高压设备运转的环境较为特殊及其在轨道交通内起到一定的作用，在具体的运维管理环节，必须按照各种科学规范的操作手段，加强班组组建管理与制度优化管理，提高员工专业技能及安全思想，进而组建完整的专业化和高素养的运维管理团队。
期间要遵循防范为主的原则，由此制定可行的管理方案和维修管理流程，定时检修设备，解决妥善处理设备出现的故障，保证高压设备安全运转。
2.轨道内直流牵引供电结构的构成及功能2.1轨道工程直流牵引供电结构轨道工程内电力的唯一来源即直流牵引供电结构，因此其在轨道交通内具有十分显著的作用。
地铁直流开关联跳功能优化工程实践
地铁直流开关联跳功能优化工程实践摘要：天津地铁1号线工程供电系统采用35/10kV集中供电方式，DC750V接触轨牵引供电制式；天津地铁2、3号线工程供电系统采用110/35kV集中供电方式，DC750V接触轨牵引供电制式。
关键词：直流开关；后门打开；框架泄漏；联跳；改造；应急引言：天津地铁1号线750V直流开关柜采用的是镇江大全公司生产的KMB系列直流开关柜，核心部件采用的是赛雪龙的断路器和保护装置SEPCOS；2、3号线750V直流开关柜采用的是上海成套电气设备有限公司生产的STR系列直流开关柜，核心部件采用的是GE断路器和保富保护装置DCP106。
1需要解决的问题及解决思路1 1号线直流开关柜1号线直流开关柜2006年投入使用，设置了柜子后门打开保护功能，当开关柜合闸状态时打开开关柜后柜门，会导致本所整流机组及直流开关柜跳闸，并联跳左右相邻变电所对应直流开关柜，将造成本所对应供电区域接触轨失电，影响行车。
早期1号线设计后门打开跳闸是从安全角度考虑，在人为打开开关柜后门时跳闸防止人员触电。
但是考虑到开关柜柜门结构强度以及实际运营时不会存在人为打开柜门情况，目前新线设计均取消跳闸功能，仅保留报警功能，减少误动作造成的停电事故。
天津地铁已投运的2、3、6号线、北京地铁、武汉地铁、南京地铁等国内同行，对于直流开关柜后门打开保护功能均采用只报警不跳闸的设计方式。
2 天津地铁2、3号线直流开关柜天津地铁2、3号线直流开关柜发生框架泄漏保护故障时，将造成本所对应供电区域接触轨失电，影响行车。
该保护动作无法通过远控方式切除联跳信号，只能由维护人员现场复归，恢复时间长，影响严重。
天津地铁1号线和6号线，设计理念不同于2、3号线，发生框架保护动过时，可通过遥控分闸故障所上网隔离开关隔离故障点，切除相邻变电所的联跳信号，恢复区间供电。
2.1 1号线直流开关柜门打开回路改造1号线直流开关柜后门打开保护功能实现的原理：直流开关柜所有后门设置了一个门行程开关，并联48V电源，取行程开关常闭触点接入SEPCOS保护装置，当门打开行程开关动作，SEPCOS保护装置接收不到48V高电平信号时，开关柜会发出跳闸命令，同时通过端子柜将跳闸命令发送至其它直流开关柜和10kV整流变压器馈线开关。
轨道交通直流供电系统的开关设备简述作者：秦峰(单位镇江大
轨道交通直流供电系统的开关设备简述作者：秦峰(单位:镇江大全赛雪龙牵引电气有限公司) 摘要轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。
直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。
本文简要介绍了直流供电系统的关键性设备—直流开关柜（KMB、MB、NPMPD）以及直流快速断路器（UR、HPB）。
关键词直流供电系统直流快速断路器直流开关柜一. 引言城市轨道交通是指在轨道上行驶或以导向系统行驶的、服务于城市的交通。
一般认为, 城市轨道交通包括轻型轨道、高架铁路和地下铁路等几种形式。
其中轻型轨道交通是一种轻型车辆的城市快速轨道交通方式, 国际上通称Light Rail Transit（LRT）, 近年来在国内外发展很快。
它以外部电源为动力, 以钢轮、钢轨为导向。
其主要设施在地面, 部分路段可能还设置成高架铁路, 有的则进入地下(但通常所占比重不大)。
它不与其他地面车辆混杂行驶, 要求线路是全隔离或基本隔离。
地下铁路系统则要求更高, 完全隔离, 全部或大部分线路设置在地面以下, 而且对线路、站台、行车控制等都有特殊的要求。
在过去的20年里, 城市轨道交通得到了空前的发展, 许多城市的交通系统趋向成熟, 解决了大量的技术、设备、资金和管理难题。
据不完全统计, 现在已有不少于200 座城市正在积极地从事各种轨道交通的规划和修建工作, 规划的线路总长度达7000 km 以上。
从目前的态势看, 轨道交通将成为世界城市交通的发展方向。
城市轨道交通之所以为世人所青睐, 是因为它有着其他交通工具所无法比拟的优点: 快捷、准时、安全、舒适、运量大、能耗低且污染轻。
轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。
直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。
本文简要介绍了直流供电系统的关键性设备—直流开关柜（KMB、MB、NPMPD）以及直流快速断路器（UR、HPB）。
地铁供电直流系统简介资料
三、 直流系统运行方式 故障运行 牵引变电所解列故障
当正线任一座牵引变电所解列时，由相邻的两座牵引变电所 越区构成“大双边”供电。
四、 直流系统保护
整流机组 电流速断保护 过电流保护 零序电流保护 过负荷保护 温度保护（变压器及整流 器内部保护） 整流器二极管保护（整流 器内部保护） 整流器交、直流侧过电压 保护（整流器内部保护） 直流1500V进线 大电流脱扣保护（断路器本体 保护） 逆流保护 直流1500V馈线 大电流脱扣保护（断路器本体 保护） di/dt+Δ I保护 双边联跳保护
整流变压器
两台，位于整流变压器室 中，将交流35kV降压为 1180V，一次侧绕组分别移相 -7.5°和+7.5°，在额定负荷时 两台整流变压器二次侧电压相 角差为15°（±0.225°），通过 整流变压器获得24脉波整流为 整流器柜提供输入电压。
二、 直流设备介绍
整流器
将交流1180V整流变为 直流1500V，再通过直流开 关柜给接触网进行供电。
二、 直流设备介绍
直流开关柜
直流开关柜按照柜型可分为： 进线柜：也称为正极柜，作为整流器柜和母线之间隔离之用。柜内主 要由直流快速断路器、分流器、避雷器、测量与控制单元等组成。 馈线柜：安装于正极母线与接触网上之间，配置正极母线、直流快速 断路器及相关控制、保护设备。 负极柜：安装于负极母线与整流器柜之间，构成直流系统回路的重要 部分，柜内主要由电动隔离开关组成。 端子柜：主要作为直流开关柜与外部其它设备二次系统接口，柜内配 有标准的连接端子，其他相关联跳功能模块和控制继电器。
二、 直流设备介绍
直流开关柜
三、 直流系统运行方式 正常运行
采用1500V直流双边供电，在牵引变电所内，通过整流变压器 和整流器柜实现24脉波整流，将35kV交流电变为1500V直流 电，输送到直流母排上之后，经过1500V直流开关柜，由直流 电缆送至接触网。 每座牵引变电所设置两台整流机组，接于同一段35kV母线上， 每台整流变通过断路器与35kV母线连接。 一般牵引变电所馈出4路1500V电源，分别接到上下行接触网， 与相邻牵引变电所构成双边供电，并且相互之间存在连跳。
地铁变电所各个设备的作用
一．1500V直流开关柜概述直流1500V供电系统中，由1500V直流开关柜、整流变压器、整流器、排流柜等主要设备组成。
1500V直流开关柜为具有标准防护等级的金属封闭结构，包含正极柜(进线柜)、馈线柜和负极柜。
断路器或电动隔离开关的操作设备和控制、测量、保护元件，以及母排、电源和辅助连接等二次元件。
这些设备除完成当地控制、测量保护功能所需的必要元件外，还装设为实现远方监控所必须的各种转换开关和数据传输、电光转换所必须的元件，如协议转换和光电转换模块等。
直流快速断路器均提供直接瞬时过电流脱扣器和间接快速脱扣器，装于断路器本体内，由综合测控保护装置或机械装置操控。
每个直流断路器所有辅助接点均接到低压室端子排上，且具有“运行”、“试验”、“移开”三个明显的位置和标志。
手车入柜后有两个机械定位：试验位和运行位，两个位置均能由带扭转弹簧的机械锁定／解锁连杆可靠锁定。
1. 1500V直流开关柜(1) 馈线柜馈线柜是安装于1500V直流正极母线与接触网上网隔离开关之间的设备，其内配置1500V正极母线、直流快速断路器、分流器以及微机综合保护控制装置Sitras Pro（该装置为多CPU结构方式，实现保护、监视、控制、测量、通信等功能），实现向牵引网直流馈电的控制和保护。
(2) 进线柜(正极柜)进线柜是用于连接整流器阀侧正极与1500V正极母线间的开关设备，实现整流机组向1500V直流正极母线馈电的控制。
进线柜采用电动隔离开关，其合／分操作与35KV整流变开关有硬接线的电气联锁。
还有一组PLC S7-200，可对正极柜内的电动隔离开关进行控制，并实现各柜信号收集、电流采集及正极电动隔离开关的控制功能。
(3) 负极柜负极柜是连接于整流器阀侧负极与回流钢轨之间的开关设备，柜内装设手动隔离开关，开关柜前部设可锁住的金属门，上部有一个低压元件室。
负极柜内还设置一套Simatic S7-300 PLC，用于框架故障保护、信息(隔离开关位置等)采集和变电所综合自动化系统进行通信，具有与当地PC机和所内综合自动化SCADA系统进行通信的两个独立的标准通信接口。
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轨道交通直流供电系统的开关设备简述作者：秦峰(单位:镇江大全赛雪龙牵引电气有限公司) 摘要轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。
直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。
本文简要介绍了直流供电系统的关键性设备—直流开关柜（KMB、MB、NPMPD）以及直流快速断路器（UR、HPB）。
关键词直流供电系统直流快速断路器直流开关柜一. 引言城市轨道交通是指在轨道上行驶或以导向系统行驶的、服务于城市的交通。
一般认为, 城市轨道交通包括轻型轨道、高架铁路和地下铁路等几种形式。
其中轻型轨道交通是一种轻型车辆的城市快速轨道交通方式, 国际上通称Light Rail Transit（LRT）, 近年来在国内外发展很快。
它以外部电源为动力, 以钢轮、钢轨为导向。
其主要设施在地面, 部分路段可能还设置成高架铁路, 有的则进入地下(但通常所占比重不大)。
它不与其他地面车辆混杂行驶, 要求线路是全隔离或基本隔离。
地下铁路系统则要求更高, 完全隔离, 全部或大部分线路设置在地面以下, 而且对线路、站台、行车控制等都有特殊的要求。
在过去的20年里, 城市轨道交通得到了空前的发展, 许多城市的交通系统趋向成熟, 解决了大量的技术、设备、资金和管理难题。
据不完全统计, 现在已有不少于200 座城市正在积极地从事各种轨道交通的规划和修建工作, 规划的线路总长度达7000 km 以上。
从目前的态势看, 轨道交通将成为世界城市交通的发展方向。
城市轨道交通之所以为世人所青睐, 是因为它有着其他交通工具所无法比拟的优点: 快捷、准时、安全、舒适、运量大、能耗低且污染轻。
轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。
直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等。
本文简要介绍了直流供电系统的关键性设备—直流开关柜（KMB、MB、NPMPD）以及直流快速断路器（UR、HPB）。
二．直流供电原理与要求轨道交通使用直流供电。
多年来，串联绕组整流式电机因其启动转矩大，特别适于牵引，一直作为一种理想的驱动装置。
对于直流，供电导体（电感为1～4mH/Km）上的压降仅取决于电阻。
现在电力电子技术已得到快速发展，因而我们可以用电压和频率都可变的电源给三相交流电机供电，但电力传输仍以直流形式。
目前变频变压(VVVF)交流传动技术在国外已经成熟，并得到普遍应用。
供电导体（架空接触线或接触轨）的额定电压按DIN 57115第一部分的推荐值选取。
作为一般原则，有轨电车的电压为690V，中小客运量的地铁电压为750V，客运量的地铁电压为1200V或1500V，也有3000V。
电压允许波动范围为+12%～-30%。
额定电流下，整流器的额定电压比供电导体的额定电压高5%～10%。
刹车时，火车头将能量反馈到DC网络上，从而使电压增高。
仅少数情况下，通过转换器将刹车能量反馈至三相交流系统中。
对直流供电的铁路，铁轨作为汇流导体，大多数铁路将系统负极连接至铁轨.较老的铁路，也有将系统正极接地。
根据有关规定，供电导体必须分为若干段，且能单独隔离。
因短时过载而失电的路段，电源必须能自动恢复。
这就需要直流开关装置。
三．直流供电系统的关键电器装置1.整流器城市轨道交通牵引供电系统整流器全部采用三相全波桥式整流，选择平板式二极管，而且一般采用国内最高品质的产品。
牵引供电系统整流器采用自然风冷式，用于户内安装。
单台整流器由两个三相六脉冲全波整流桥组成。
其中一个整流桥接至整流变压器二次侧星形绕组，另一个整流桥接至整流变压器二次侧三角形绕组。
两个整流桥并联连接构成十二脉波整流。
两台整流器并联运行构成等效二十四脉波整流。
IEC 146规定了多种负载等级（过载能力）。
通常使用的是VI级（铁路重载）：3倍额定电流，1min；或1.5倍额定电流，2h。
一般情况下，三相全波桥式整流预期（或理想）功率因数和脉波数的关系：脉波数越多，功率因数越高。
目前所采用的整流机组的功率因数都满足大于0.95的要求。
见下表为三相全波桥式整流预期功率因数：对于大容量负载，一般采用将两个三相全波桥式整流机组并联或串联。
如：1500V的上海地铁、广州地铁等，750V的武汉高架轻轨等。
在正常操作中，电流谐波（特别是高次谐波）作为一种能量会使电缆内耗加大，电缆发热；损耗变压器铁芯，使变压器出现过热；电动机转子振动，效率降低，进而缩短电缆、电机、变压器的使用寿命。
这些都会降低系统的功率系数。
为了提高输出直流的质量，减少谐波，减少对城市电力系统的影响，一般采用12、24脉波整流电路。
更由于采用24脉波跟采用12脉波相比，可以更有效减少高次谐波，提高电源质量和功率因数，目前城市轨道交通供电系统，不再采用十二脉波整流机组，而是采用二十四脉波整流机组，已达到经济运行的目的。
2.直流断路器DC断路器为机械式、单相快速断路器。
1000～6000A的断路器，其响应时间仅为几个毫秒。
图一：UR与HPB应用范围图示瑞士赛雪龙公司生产的断路器有UR系列（500～4000A）和HPB系列（4500～6000A）。
它是一种双向、单极快速直流空气断路器。
如图一为UR与HPB应用范围图示。
UR和HPB型直流快速断路器特别适用于直流牵引配电网络中，作为接触网和铁轨的保护以及故障区域的隔离。
UR和HPB型直流快速断路器设计紧凑，占用空间小。
另外，它既能用线路故障探测器探测，也能和线路测试以及自动重合闸装置相连。
由于其抗振动及抗冲击性特点，UR和HPB可以安装在牵引机车上。
其设计紧凑合理，反应速度快，灭弧时间短，成为牵引机车优良的开断保护装置。
图二：DC断路器UR36/40原理图1105、1130——导体连接排；1200——直接过流脱扣器；1330——限位叉；1123——棘爪；5805——金属栅片；5803——消电离板；5800-灭弧室；710——分闸弹簧；400——辅助开关；336——接触弹簧；335——中心传动杆；330——合闸线圈；1120——动触头；图二为DC断路器UR36/40原理图。
它采用了电磁吹弧、电动操作系统、直接瞬时过流脱扣、间接快速脱扣（可选项）和空气自然冷却方式等技术。
UR和HPB 系列断路器设计简洁，绝缘性高，并遵循用于固定安装的EN50123/IEC61992标准和用于机车的EN/IEC60077标准，从而确保UR和HPB系列断路器具有高可靠性和极长的使用寿命。
图三、图四为UR和HPB系列的代表产品。
图三： HPB45系列断路器和HPB60系列断路器图四：UR26/36/40系列断路器a. 直流灭弧原理与交流电弧不同，直流电弧只能靠强制电流为零来熄灭，这意味着电弧电压U S 必须高于断路器QF 电压。
可以通过合理的措施，如在中、低压直流回路中使用电磁吹弧断路器，使电弧电压迅速提高，从而达到灭弧的目的。
对高压直流回路，必须相应地降低和/创造人工电流零点（加LC 谐振回路）来灭弧。
b. UR36分断过程当断路器跳闸后，主回路磁场将动、静触头之间产生的电弧吹入灭弧室。
灭弧室采用冷阴极设计，由许多相互绝缘的灭弧板（金属栅片）组成。
一旦电弧进入灭弧室，就被金属栅片分裂为许多串联的小弧段，因为每两块灭弧板之间的电压降约为40V，所以总的电弧电夺U便大大增加（取决于灭弧板的数量），从而电S弧得发迅速熄灭。
燃烧的气体从上端逸出，并在位于金属灭弧板上部的绝缘板之间被去电离。
分闸时的过电压由金属栅片的数量来加以限制。
瑞士赛雪龙公司的DC快速断路器一般不超过额定电压的两倍。
对要求分闸更快的断路器，通过加接LC谐振电路产生人工电流零点来灭弧，这需要非常精确和可靠的电子技术。
跳闸后，只有通过测试，确认短路清除，断路器才能自动重合闸。
测试方法是：每隔几秒，将电压加至架空接触线，如果短路清除，则合闸；否则重复几次。
用电阻限制测试电流大小。
3. 直流开关柜系列直流开关柜分固定式和移开式两种。
对于固定式开关柜，也就是断路器固定安装在柜体内部，瑞士赛雪龙代表性产品有：SECUB等，对于移开式开关柜，也就是断路器固定安装在可移开的手车上，瑞士赛雪龙代表性产品有KMB、MB等。
不同的是KMB的断路器、测量装置、线路测试装置、控制与保护装置都安装在手车上，而MB仅断路器、测量分流器安装在手车上，线路测试装置和控制与保护装置装设在柜体内。
2图五：MB断路器柜1.断路器手车2.断路器室3.柜后母线室4.测量室5.低压室图六：KMB断路器柜1.断路器手车2.断路器室3.柜后母线室4.测量室5.低压室6.转换（隔离）开关实际上，KMB或MB就是一个集成系统。
它包括断路器手车、控制和保护系统SEPCOS、框架、母排等，也可根据用户需求，加装转换开关或隔离开关。
KMB柜宽为600mm或800mm，它适用于额定工作电压低于3000V，额定电流最大至6000A的直流牵引供电系统中。
主要为地铁、城市轻轨等轨道交通运输系统分配电力之用。
具有如下特点：●一体化手车式金属封闭式直流开关柜,带有抽出式直流快速断路器，检修维护方便；●高防护等级和完善的封堵措施；●UR或HPB高性能直流快速断路器；●高分断能力；●可实现靠墙安装；●带安全联锁的隔离开关易于接近，方便柜前或柜后操作维护；●装有集成化的控制保护系统-SEPCOS NG,可在牵引网络控制中心实现遥控、遥测和遥信；●新型的快速连接技术，确保柜间二次连线方便快捷；。