地铁DC1500V直流牵引供电设备原理
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2012.4.9
地铁DC1500V直流牵引供电设备及原理 简介
1 综述
采用1500V直流双边供电系统，在牵引变电所，通过 干式整流器实现24脉波整流，将33kV交流电转变为 1500 V的直流电，输送到母排后通过1500 V直流开关 经直流电缆输送到接触网上。
每座牵引变电所设两台整流机组，均接于同一段母 线上。每台整流变压器通过断路器与33kV母线连接。
接触网热过负荷保护 直流馈线开关设置有接触网热过负荷保护。由于
1500V的直流供电系统的电流较大，如果供电导体长 时间通过大电流，可能会因供电导体的机械强度降 低而导致故障发生。DPU96通过连续检测开关主电 路中电流的大小和时间计算，判断结果后发出报警， 如果电流持续增大则DPU96保护分闸并闭锁，经过 设定的冷却时间后才可以重新合闸。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1500V直流开关的保护
反向电流保护 直流进线开关设置有反向电流保护。对于进
线开关，在其S7 （控制器）中检测进线电流 的方向及大小，一旦进线电流出现反向(即流 入整流器方向)且大于所设定飘移值，则 DPU96保护分闸，同时DPU96控制输出，通过 硬线触点联跳33kV整流变进线开关及另外一 台1500V进线开关。
1500V直流开关的保护
二极管逆流保护 1500V采用24脉波全波整流系统，在二极管整流器上装
设有逆流保护。其原理为：在整流器的每一个整流桥臂 上都装有1个穿心式电流互感器，如果整流桥臂内的某个 二极管反向击穿，则在这个二极管支路的熔断器开始熔 断的弧前时间和燃弧时间内，将有故障电流流经这个桥 臂，接在电流互感器二次侧的逆流保护单元就有信号输 出，向整流机组33kV进线开关保护装置发出跳闸信号， 33kV开关保护分闸，同时33kV保护控制输出向1500V进 线开关DPU96发跳闸信号，DPU96再保护分闸1500V进线 开关。
1500V合闸驱动装置
大电流脱扣保护装置整定
装置整定
1500V小车线圈
线圈
小车动静触头
触头
1500V直流开关控制
1500 V直流开关采用西门子DPU96测控保护单元，实现对开关的 控制、保护、测量及通信功能。主要功能如：
• I max (静态过电流分析) • ΔI (涌流分析) • di/dt (电流上升率分析) • 接触网热过负荷保护 • 定时限过电流保护 • 断路器故障保护 • 输出电压监视 • 联跳功能 • 框架故障处理 • 测量存储器 • 事件存储器 • 报警存储器
1 综述
直流1500V母线为单母线接线。 一般牵引变电所馈出4回直流1500V电源,分别接至接
触网上下行，与相邻牵引变电所构成双边供电。 1500V直流开关选用SECHERON直流快速断路器，开
关设置在小车上便于维护。进线开关及回流柜采用 SIEMENS 公司的S7控制器，馈线开关采用SIEMENS 公司的DPU96作测控保护单元。
1500V直流开关的保护
ΔI保护 直流馈线开关设置ΔI保护，即电流增量保护。
在di/dt被触发后（di/dt≥40 A/ms）持续1 ms， ΔI达到整定值4 000 A(馈线开关)，经过延时(1 ms)，ΔI动作，DPU96保护分闸。di/dt保护和 ΔI 保护是直流接触网末端短路的主保护。
1500V直流开关的保护
保护。在DPU96中可设定Imax的整定值，只要 DPU96检测到开关主电路中电流大于此整定值 则DPU96保护分闸。馈线开关整定值 Imax=7500 A
1500V直流开关的保护
过电流保护 直流馈线开关设置过电流保护 。当电流达
到整定值3000 A并持续30s后DPU96保护分闸。
1500V直流开关的保护
1500V直流开关控制
1500 V直流开关控制方式有三种： 1）在开关本体上直接分闸 打开1500V开关柜门，转动小车面板前的操作手柄至分闸位，不需 要经过DPU96判断条件可以直接分闸，也就是将机械转动直接作用 在大电流脱扣装置上，使开关脱扣分闸。 2）当地位分合闸 在1500V开关柜面板上用分合闸按钮发触发信号给本开关DPU96， 经DPU96运算判断后进行分合闸。 3）远方位控制 牵引所内4台馈线直流1 500 V开关的DPU96、2台进线直流1 500 V 开关及回流柜的S7各自通过通信模块，以PROFIBUS总线协议构成网 络，经牵引所内RTU进行通信协议转换后，实现牵混所中央信号屏、 牵混所监控微机、 OCC控制中心对1 500 V直流开关的分合闸，并取 得开关保护、电流电压量、操作记录等数据。
1500V直流开关的保护
框架保护 直流开关柜、整流器柜、回流柜设置有框架
保护。框架保护分为电流型框架保护和电压型 框架保护。其原理为:负极柜的S7 （控制器） 检测框架与大地之间的电流和框架对负极的电 压，达到整定值则S7输出控制，通过硬线触点 向本所所有1500V直流开关及邻所相邻 1500V直 流开关发出联跳信号(脉冲宽度大于500ms)，每 个直流开关的DPU96或S7收到信号后保护分闸 同时闭锁自动重合闸程序。
di/dt保护 直流馈线开关设置有di/dt保护，即电流变化率保
护。开关合闸后，测量装置不断检测开关主电路中 电流的变化率di/dt，当di/dt≥24 A/ms时发出报警， di/dt≥30 A/ms时触发DPU96产生中断。在40 ms内如 果电流变化率仍高于30 A/ms则40 ms后DPU96保护分 闸；如果40ms内电流变化率低于30 A/ms，则di/dt复 零，中断退出。
1500V直流开关的保护
大电流脱扣保护 直流进线、馈线开关设置大电流脱扣保护。
大电流脱扣主要用于接触网近端短路保护，它 在1500 V直流开关上利用电磁原理实现保护分 闸。进线开关整定值为12000A，馈线开关整定 值为9000 A。
1500V直流开关的保护
Imax保护 直流馈线开关设置有Imax保护，即电流速断
2 1500V直流开关
基本构成
1500V直流开关选用SECHERON HSCB UR 40-82S直 流快速断路器，开关设置在小车上便于维护。1500V 直流开关主要由上部连接、下部连接、驱动装置、 合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧 装置以及分合闸位置辅助触点组成。其中驱动装置 和大电流脱扣保护装置是1500 V直流开关的核心部分。
地铁DC1500V直流牵引供电设备及原理 简介
1 综述
采用1500V直流双边供电系统，在牵引变电所，通过 干式整流器实现24脉波整流，将33kV交流电转变为 1500 V的直流电，输送到母排后通过1500 V直流开关 经直流电缆输送到接触网上。
每座牵引变电所设两台整流机组，均接于同一段母 线上。每台整流变压器通过断路器与33kV母线连接。
接触网热过负荷保护 直流馈线开关设置有接触网热过负荷保护。由于
1500V的直流供电系统的电流较大，如果供电导体长 时间通过大电流，可能会因供电导体的机械强度降 低而导致故障发生。DPU96通过连续检测开关主电 路中电流的大小和时间计算，判断结果后发出报警， 如果电流持续增大则DPU96保护分闸并闭锁，经过 设定的冷却时间后才可以重新合闸。
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1500V直流开关的保护
反向电流保护 直流进线开关设置有反向电流保护。对于进
线开关，在其S7 （控制器）中检测进线电流 的方向及大小，一旦进线电流出现反向(即流 入整流器方向)且大于所设定飘移值，则 DPU96保护分闸，同时DPU96控制输出，通过 硬线触点联跳33kV整流变进线开关及另外一 台1500V进线开关。
1500V直流开关的保护
二极管逆流保护 1500V采用24脉波全波整流系统，在二极管整流器上装
设有逆流保护。其原理为：在整流器的每一个整流桥臂 上都装有1个穿心式电流互感器，如果整流桥臂内的某个 二极管反向击穿，则在这个二极管支路的熔断器开始熔 断的弧前时间和燃弧时间内，将有故障电流流经这个桥 臂，接在电流互感器二次侧的逆流保护单元就有信号输 出，向整流机组33kV进线开关保护装置发出跳闸信号， 33kV开关保护分闸，同时33kV保护控制输出向1500V进 线开关DPU96发跳闸信号，DPU96再保护分闸1500V进线 开关。
1500V合闸驱动装置
大电流脱扣保护装置整定
装置整定
1500V小车线圈
线圈
小车动静触头
触头
1500V直流开关控制
1500 V直流开关采用西门子DPU96测控保护单元，实现对开关的 控制、保护、测量及通信功能。主要功能如：
• I max (静态过电流分析) • ΔI (涌流分析) • di/dt (电流上升率分析) • 接触网热过负荷保护 • 定时限过电流保护 • 断路器故障保护 • 输出电压监视 • 联跳功能 • 框架故障处理 • 测量存储器 • 事件存储器 • 报警存储器
1 综述
直流1500V母线为单母线接线。 一般牵引变电所馈出4回直流1500V电源,分别接至接
触网上下行，与相邻牵引变电所构成双边供电。 1500V直流开关选用SECHERON直流快速断路器，开
关设置在小车上便于维护。进线开关及回流柜采用 SIEMENS 公司的S7控制器，馈线开关采用SIEMENS 公司的DPU96作测控保护单元。
1500V直流开关的保护
ΔI保护 直流馈线开关设置ΔI保护，即电流增量保护。
在di/dt被触发后（di/dt≥40 A/ms）持续1 ms， ΔI达到整定值4 000 A(馈线开关)，经过延时(1 ms)，ΔI动作，DPU96保护分闸。di/dt保护和 ΔI 保护是直流接触网末端短路的主保护。
1500V直流开关的保护
保护。在DPU96中可设定Imax的整定值，只要 DPU96检测到开关主电路中电流大于此整定值 则DPU96保护分闸。馈线开关整定值 Imax=7500 A
1500V直流开关的保护
过电流保护 直流馈线开关设置过电流保护 。当电流达
到整定值3000 A并持续30s后DPU96保护分闸。
1500V直流开关的保护
1500V直流开关控制
1500 V直流开关控制方式有三种： 1）在开关本体上直接分闸 打开1500V开关柜门，转动小车面板前的操作手柄至分闸位，不需 要经过DPU96判断条件可以直接分闸，也就是将机械转动直接作用 在大电流脱扣装置上，使开关脱扣分闸。 2）当地位分合闸 在1500V开关柜面板上用分合闸按钮发触发信号给本开关DPU96， 经DPU96运算判断后进行分合闸。 3）远方位控制 牵引所内4台馈线直流1 500 V开关的DPU96、2台进线直流1 500 V 开关及回流柜的S7各自通过通信模块，以PROFIBUS总线协议构成网 络，经牵引所内RTU进行通信协议转换后，实现牵混所中央信号屏、 牵混所监控微机、 OCC控制中心对1 500 V直流开关的分合闸，并取 得开关保护、电流电压量、操作记录等数据。
1500V直流开关的保护
框架保护 直流开关柜、整流器柜、回流柜设置有框架
保护。框架保护分为电流型框架保护和电压型 框架保护。其原理为:负极柜的S7 （控制器） 检测框架与大地之间的电流和框架对负极的电 压，达到整定值则S7输出控制，通过硬线触点 向本所所有1500V直流开关及邻所相邻 1500V直 流开关发出联跳信号(脉冲宽度大于500ms)，每 个直流开关的DPU96或S7收到信号后保护分闸 同时闭锁自动重合闸程序。
di/dt保护 直流馈线开关设置有di/dt保护，即电流变化率保
护。开关合闸后，测量装置不断检测开关主电路中 电流的变化率di/dt，当di/dt≥24 A/ms时发出报警， di/dt≥30 A/ms时触发DPU96产生中断。在40 ms内如 果电流变化率仍高于30 A/ms则40 ms后DPU96保护分 闸；如果40ms内电流变化率低于30 A/ms，则di/dt复 零，中断退出。
1500V直流开关的保护
大电流脱扣保护 直流进线、馈线开关设置大电流脱扣保护。
大电流脱扣主要用于接触网近端短路保护，它 在1500 V直流开关上利用电磁原理实现保护分 闸。进线开关整定值为12000A，馈线开关整定 值为9000 A。
1500V直流开关的保护
Imax保护 直流馈线开关设置有Imax保护，即电流速断
2 1500V直流开关
基本构成
1500V直流开关选用SECHERON HSCB UR 40-82S直 流快速断路器，开关设置在小车上便于维护。1500V 直流开关主要由上部连接、下部连接、驱动装置、 合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧 装置以及分合闸位置辅助触点组成。其中驱动装置 和大电流脱扣保护装置是1500 V直流开关的核心部分。