再生制动能量吸收装置在地铁的应用

再生制动能量吸收装置在地铁的应用

发表时间：2017-08-04T10:58:59.653Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：于志永

[导读] 摘要：再生制动能量吸收装置是把地铁车辆在制动产生的能量反馈到电网上，确保车辆再生制动的安全稳定

（青岛地铁集团有限公司山东青岛 266012）

摘要：再生制动能量吸收装置是把地铁车辆在制动产生的能量反馈到电网上，确保车辆再生制动的安全稳定。本文分析了该装置工作原理，对其在地铁应用制定了详细的操作顺序，根据实际维修经验有针对性的制定出该设备的快速维修法。通过我对该设备制定的操作顺序、快速维修法使制动能量吸收装置的操作失误率、设备故障维修率大大降低，设备始终运行在最佳状态。

关键词：再生制动能量吸收装置操作顺序

1、概述

随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，地铁及轻轨电动客车控制技术也得到长足的进步。在国外，为减少车载设备，抑制地铁洞内温度的升高，一般在车上不设置全功率电阻制动装置，而在运营线的每个供电所设置一套总的功率吸收设备。电阻吸收方式是目前国外应用得比较普遍的方案。该方案控制简单、工作可靠、应用成熟、功率组合方便；采用斩波调阻控制系统实现对电网恒压调节，有较地控制了车辆再生制动时可能引起的制动过电压；但是，由于电阻吸收是将再生能量消耗，所以，再生能源没有充分利用。采用电阻-逆变混合吸收的模式，将再生能量逆变成380V 电能回馈至380V电网系统，实现了节能，同时考虑到380V电网的容量，在大的再生能量吸收时，逆变吸收不了的能量，由电阻吸收，确保车辆再生制动的安全稳定。而且该方案设备投资较小，性价比高。

2、再生制动能量吸收装置工作原理

电阻–逆变混合型制动能量吸收装置原理如图1所示。由隔离开关柜、斩波控制柜、逆变控制柜、电阻柜、隔离变压器柜等部分组成，具体功能如下：隔离开关柜：执行能量吸收系统与直流电网的接通和分断、承担系统的滤波功能。斩波控制柜：执行能量吸收设备的控制、保护与监控；执行与上级控制系统的通信；执行能量吸收设备投入与退出判断；承担电阻吸收能量时的控制。逆变控制柜：执行逆变能量吸收；自动跟踪并网；根据直流电网电压的变化调节逆变输出电流。电阻柜：执行电阻吸收能量时再生能量的消耗。隔离变压器柜：执行直流电网与400V交流电网的隔离。

图1 电阻‒逆变制动能量吸收装置原理图

当列车再生制动时．电压升高到需要外部设备来吸收时，电阻‒逆变混合型制动能量吸收装置(以下简称：混合型装置)启动。逆变器率先投入，将再生电能逆变成三相交流电并馈人车站40OV配电网，由动力照明负荷利用。当列车制动能量较大，再生能量超出逆变器容量时(表现为线网电压升高至某一限值)，电阻投入，与逆变器共同吸收再生能量；当再生能量下降至逆变器吸收范围内时(表现为线网电压下降到某一限值)，电阻退出，仍由逆变器独自吸收再生能量。当线网电压下降至无需外部设备吸收再生电能时，混合型装置系统停止吸收。装置根据再生能量的大小自动调节吸收电流的大小，维持线网电压恒定。线路上无车辆制动或制动能量不超过吸收启动值时，装置不启动。在制动能量吸收的过程中，逆变器始终工作，而电阻只是作为逆变器的功率补充，在逆变器达到容量最大值后才启动，绝大部分制动能量由逆变器回馈至400V电网，实现了大部分能量的回收。

再生制动能量吸收装置正常工作时的配置：

（1）、当地铁车辆额定电压等级为DC1500V时，车辆车重（整列）不能超过720T，制动减速度按照1m/s，制动初始速度为80km/h，20s短时功率为7693kw，额定吸收功率为3096kw，允许电网电压波动范围DC1100V-1800V。

（2）、当地铁车辆额定电压等级为DC750V时，车辆车重（整列）不能超过470T，制动减速度按照1m/s，制动初始速度为80km/h，20s短时功率为4757kw，额定吸收功率为1892kw，允许电网电压波动范围DC500V-900V。

3、地铁线再生制动能量吸收装置操作顺序

为防止操作者因操作失误使设备不能正常投运或损坏设备，根据多年的操作与维修经验，制定出针对再生制动能量吸收装置的操作顺序。此操作顺序一经推出以来，因操作不当引起的设备故障率降为零。

以下是试验线再生制动能量吸收装置操作顺序：

（一）、开机程序：

（1）、根据车上要求，把电阻柜转换开关切换到相应制式（750v/1500v），并把隔离开关柜750 v、1500v制式转换开关SM1切换到相应制式。

（2）、把隔离开关柜上触摸屏内变压器分接头接法，按主回路变压器分接头接法连接。调整变压器分接头位置的用户名是：

“USER”，密码是：“111111”。

（3）、闭合隔离开关柜里断路器DZ，确认DC220控制电源合闸

（4）、按隔离开关柜面板上控制合闸按钮（SB1）；控制合闸指示灯（HL6）亮。

（5）、如果有报警音响及故障指示,按报警音响解除按钮(SB7)解除音响按故障复位按钮(SB8)复位。检查触摸屏上是否有报警信息。按故障复位按钮后，报警信息消失说明故障解除;如果故障仍然存在，按故障复位按钮后报警信息仍显示，按照说明书故障工况操作排除故障。

（6）、开启电阻柜风机电源。

（7）、闭合能耗柜断路器QF（在直流室）。

（8）、预充电接触器和主接触器合闸由程序自动控制闭合，不需要人工合闸。主接触器闭合后，主接触器合闸指示灯HL3亮。完成以上操作，系统即进入待机运行状态。

（二）、断电程序：

（1）、断开能耗柜断路器QF（在直流室）。

注意：电动隔离开关一般不用分开，只有在检修时，为安全起见，才分开电动隔离开关。

（2）、断开电阻柜风机电源。

（3）、断开隔离开关柜断路器DZ。

4、结论

电阻－逆变混合再生制动能量吸收装置的应用，将本应被消耗的能量最大限度地实现回馈，符合国家的节能减排的产业政策，有利于保护环境，节约了能源，降低了电耗。电阻－逆变混合再生制动能量吸收装置的应用，将大幅度消除电阻制动所散发热量，大大降低了地铁洞内温升，使洞内环境得以改善，同时可相应节省环控的投资。同时空气制动的减少，将减弱粉尘污染因素，使得运营更趋环保，从而提高运营服务水平。电阻－逆变混合再生制动能量吸收装置的开发标志着我国城轨交通设备的发展逐步向世界先进水平靠拢，符合“绿色交通”的发展方向，具有很深远的现实意义。同时，再生制动吸收装置的开发，还将惠及其他相关产业，推动其同步向前发展。