地铁变电所各个设备的作用要点

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。该设备安装在负极柜低压小室中。

2.整流变压器、整流器

主要作用是将35Kv的交流电转换成1180v的交流电，与整流器结合在一起，再将交流电转换成1500v的直流电，用于列车的运行。

3. 排流柜

是杂散电流腐蚀防护系统中的重要设备，主要是由硅二极管D1、可调节电阻R1、固定限流电阻R2、自动排流部分、显示部分和保护部分组成。利用硅二极管的正向导通反向截止的特性，实现杂散电流的极性排流。

直流接触器CZ用于控制排流支路是否投入使用，R、C回路用于抑制主回路通断时产生的尖峰脉冲。利用硅二极管的单向导电性可以阻止从负母线到收集网的逆向排流，快速熔断器Fu用于出现短路负载时对排流柜及柜内元器件的保护。

电流传感器M用于检测排流回路中的排流电流量的大小，并通过排流柜控制器控制IGBT通断的占空比，以实现对排流电流大小的控制。当IGBT关断时，排流回路串联了电阻R1和R2，电阻较大，排流电流较小。当IGBT导通时，仅串入阻值较小的R2，排流较大。R2用于限制排流的瞬时电流，以保护IGBT。电阻R1和IGBT构成了排流支路的电阻调节电路，保证了设备既处于可靠安全的工作状态，又能够根据设备的排流能力，尽可能地将更多的杂散电流通过负母线回收。

排流柜控制器与杂散电流监测系统之间可通过通信电缆联系，以实现与杂散电流监测系统的信息互换。杂散电流监测系统对结构钢筋进行电位检测，当检测被保护的金属结构的极化电位处于安全状态时，杂散电流监测系统向排流装置发出停止排流的命令。当需要排流时，监测系统确定排流量，并把排流量的数值传给排流柜控制器。控制器检测排流电流小于给定值时，控制IGBT连续导通；当检测排流电流大于给定值时，控制IGBT连续关断。正常情况下，IGBT的导通占空比将排流电流量控制在规定的数值范围内。

二．10Kv开关柜概述

设备有综合保护装置、消谐器、测控表计、继电器、温控器、加热器、转换开用来接受和分配电能的电气设备，配电装置包括控制电器（断路器、隔离开关、负荷开关）、保护电器（熔断器、避雷器等）、测量电器（电流互感器、电压互感器、零序电流互感器）以及母线和载流导体。

按电压等级分为：一次和二次设备，一次设备有断路器、隔离开关、负荷开关、电流互感器、电压互感器、零序电流互感器、避雷器、接地开关、带电显示器等；二次设备有综合保护装置、消谐器、继电器、温控器、加热器、转换开关和按钮等。

1.断路器

用来接通和断开有载或无载线路及电气设备，以及发生短路故障时，自动切断故障或重新合闸，起到控制和保护两种作用。参数有额定电压、额定短路开断电流、额定电流。

2.接触器

分为交流接触器和直流接触器。交流接触器主要有电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成，广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。直流接触器，一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。但无法开断短路电流，必须加短路保护，一般用高压熔断器。

3. 互感器

分为电流互感器（CT）、电压互感器(PT,主要与仪表配合测量线路上的电流、电压、功率、电能，与继电器配合对线路及变配电设备进行定量保护（例如短路、过流、过压、欠压等故障保护），流互二次不能开路，压互二次不能短路。由于采用了互感器，使测量仪表和继电器均接在互感器的二次侧与系统的高压隔离，从而保证了操作人员和设备的安全。

电流互感器的二次侧额定电流为5A或1A，5P20表示一次电流增大到20倍时，CT误差不得超过5％，流互的动热稳定性(热稳定：CT在1S内，承受短路电流的热作用而无机械损伤的一次电流有效值；动稳定：一次线路发生短路时，CT 所能承受的无机机械损伤的最大电流峰值，一般动稳定电流为热稳定电流的2.5倍。

电压互感器的二次侧额定电压为100V，一般分为全绝缘（试验时，可进行工频耐压试验，包括相-相型和相-地型）和半绝缘（试验时，不能进行工频耐压试验，但可进行二次侧的感应耐压，只有相-地型），在准确级上分为测量级、计量级和保护级三种，一般将0.2级定位测量级，0.5级定量计量级，3P、6P定位保护级。对于35KV电压互感器，额定绝缘水平40.5/95/185KV，表示最高工作电压40.5KV，工频耐压95KV，雷电冲击耐压185KV。

注：零序流互一次接被保护线路的三相，正常情况下，一次上无电流，故二次也无感应电流：当线路发生单相接地故障时，一次流互上电流增大，故二次线圈将感应出电流，从而带动继电器使保护装置动作。

4.避雷器

是一种限制电气设备绝缘上承受过电压的保护电器。可以限制雷击过电压、操作过电压。用来限制电压的幅值，并联在保护电器和地之间，当产生过电压