地铁变电所各个设备的作用(1)

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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,

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