DC1500V城市轨道交通用直流电力电缆
城轨车辆用直流1500V三电平牵引逆变器
机电工程
城轨车辆用直流 1500V三电平牵引逆变器
陈广泰 高永军 姜新生
(永济新时速电机电器有限责任公司 山西永济 044502)
摘 要 介绍城轨车辆用直流 1 500 V 三电平牵引逆 变器的主要技术参数 、主电路和总体结构 ,阐述该逆变 器的控制方式和保护设置 。在地面模拟联动试验台上 进行验证 ,表明该三电平牵引逆变器的设计能满足城 轨车辆的牵引 - 制动运行需要 。 关键词 城轨车辆 直流 1 500 V 三电平 牵引逆变器 中图分类号 U264. 3 文献标志码 A 文章编号 1672 - 6073 (2010) 02 - 0103 - 03
DC 1 500 V 3 2le ve l Tra c tio n Inve rte rs fo r U rba n R a il Ve h ic le s
C he n Gua ng ta i Gao Yo ng jun J ia ng Xin she ng ( Yongji Xinshisu Electric Equipment Co., L td. , Yongji, Shanxi 044502)
图 3 功率单元外形结构
4 牵引逆变器的控制和保护
4. 1 牵引逆变器的 PWM 波形调制 该逆变器的调制采用三电平 PWM (脉冲宽度调
图 4 牵引逆变器矢量控制框图
在实际应用中 ,励磁电流按照逆变器的输出电压 设定 ,转差频率通过转矩电流调节器修正 。因此 ,可在 全运行区域内对控制系统不进行转换运行 ,并且实现 了无转矩冲击的控制 。同时 ,以转矩电流反馈信息为 基础 ,通过调节转差频率 ,可以自动修正随着电机常数 变化而变化的转矩 ,具有较强的转矩控制 。在国产化
地铁牵引供电DC1500V系统双边联跳原理探讨
地铁牵引供电DC1500V系统双边联跳原理探讨摘要：深圳地铁3号线DC1500V直流系统双边联跳回路采用硬接线单一通道实现框架泄露保护、大电流脱扣保护、抬升率保护、过流保护及紧急停电按钮等的联跳发送和接收双向通道功能。
下面将对它的原理、调试方法、存在的缺点以及改进方法作进一步的分析。
关键词地铁牵引供电双边联跳联跳发送联跳接收Abstract: Shenzhen Metro Line 3 DC1500V DC bilateral tripping circuit hard-wired single-channel framework leak protection, high current trip protection, tripping of the uplift rate of protection, over current protection and emergency power outage button, etc. to send and receive the bi-directional channels function. See below for how it works, and debugging methods, shortcomings, as well as improved methods for further analysis.Key words: subway traction power supply; bilateral tripping; tripping sent; tripping receiver中图分类号: U231+.2文献标识码： A 文章编号：1 前言在我国，地铁是城市公共交通的重点发展方向，设备国产化巳是发展的主要原则，在一些关键的设备，性能较好的国产设备与国外设备相同配合，也有较好的成效。
深圳地铁3号线采用DC1500V直流牵引系统，牵引变电所直流系统开关设备采用上海成套厂的产品，这部分设备主要包括GE系列快速断路器、DCP106（116）综合自动化保护装置、负极柜、正极柜、馈线柜，除了这些以外每个牵引变电所还有一套双边联跳装置。
企业标准轨道交通用直流电压1500V阻燃电力电缆结构示意图
FS/FZ/FY-DDZA-TZYJV-1500V
导体 （绞 合紧 压结 构） 交联 聚乙 烯绝 缘 低烟 无卤 阻燃 带 防水 层 铜带 铠装 层 低烟 低卤 阻燃 护套 (防紫 外线 、防 白蚁)
FS/F构） 乙丙 绝缘 低烟 无卤 阻燃 带 防水 层 铜带 铠装 层 低烟 低卤 阻燃 护套 (防紫 外线 、防 白蚁)
1500V直流电缆简介 1500V直流电缆的特点：
在输送功率相同和可靠性指标相当的可比条件下， 直流输电与交流输电相比，虽然换流站的投资比变 电站的投资要高，但直流输电线路的投资比交流的 投资要低。特别对于输电线路长达20km～40km时， 直流电缆显然比交流电缆在综合费用上投资要小， 而在输电技术上更可提高电力系统的运行可靠性和 调度灵活性等。 基于交流与直流的本质特性，交流电缆除了芯线的 电阻损耗之外，还存在绝缘介质损耗以及铠装中的 磁感应损耗。而直流电缆基本上只有芯线的电阻损 耗，且绝缘的老化也缓慢的多，因而年运行费用比 相应的交流电缆要低得多。
4、低烟、无卤、阻燃电缆燃烧时逸出气体的pH 值和导电率测试按GB/T17650.2-98规定，PH值不 小于5，导电率不大于6µs/mm； 5、电缆的无卤性能满足在IEC754-1(1994)规定的 试验条件下，燃烧时产生的卤酸气体逸出量不大 于4mg/g。 6、电缆防水、防潮性能满足以下要求： 电缆样品在水中浸泡120小时后，去除绝缘层 外面的复合层后，用肉眼观察，绝缘层外表面是 干燥的。
7、绝缘电阻试验： 90℃时，绝缘电阻常数Ki不小于3.67 MΩ.km。 8、交流电压试验： 施加6.5kV交流试验电压5min，电缆应 不发生击穿。 9、 4小时交流高电压试验： 施加试验电压7.2kV，并保持4小时， 电缆应不击穿。
城市轨道交通供电系统—供电负荷的分类及要求
3.城轨供电方案
城市轨道交通系统是对于城市电网来说，属于一级负荷，即应由两路独 立的电源供电，当其中任何一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷 的全部用电的需要。
在城市轨道交通供电系统中，牵引用电为一级负荷，而动力照明等用电负 荷根据实际情况分为一级、二级、三级负荷。
一、概述
1.供电系统
城市轨道交通的供电系统是为运营服务提供所需电能的重要系统，除了 为列车提供电力牵引的电能外，还为其他辅助设施包括照明、通风、空调、 给排水系统、通信、信号、防灾报警、自动扶梯、屏蔽门等重要设备提供电 能。
1.供电系统
城市轨道交通的供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系 统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电流形成（直流或交 流电）和电压等级供给用电设备。
在城市轨道交通供电系统中，牵引用电为一级负荷，而动力照明等用电负 荷根据实际情况分为一级、二级、三级负荷。
3.城轨供电方案
城市轨道交通作为城市电网的一个用户，一般都直接从城市电网取得电 能，无需单独建设电厂，城市电网对城市轨道交通进行供电，供电方式有集 中供电、分散供电和混合供电。
发电厂
主变电所
牵引变电所
降压所
DC1500V接触网 AC380V车站设备
3.城轨供电方案
（1）集中供电 根据用电容量和线路长短，在沿线建设专用的主变电所，经降压后供给牵
引变电所与降压变电所，有利于城市轨道交通供电形成独立体系。
集中供电方式下的供电系统的组成
各类低压
AC
110k V电 缆
主变电
所
接受城市 电网
110kV电 压等级的 电源，经 主变压器 降压为 33kV中压 后馈出
地铁DC1500V直流牵引供电设备原理
地铁DC1500V直流牵引供电设备及原理 简介
1 综述
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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 。
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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 。
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框架保护系统配置图
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1500V直流开关的保护
馈线开关联跳邻所功能及自动重合闸程序 当馈线开关DPU96检测判断发生大电流脱扣分闸、Imax保护、
过电流保护、di/dt保护、ΔI保护，DPU96通过硬线触点向邻所馈线 1500V直流开关发联跳信号 (设计整定脉冲宽度少于500 ms)，联跳邻 所馈线1500 V直流开关；邻所馈线开关DPU96检测到联跳信号后进行 判断，满足条件（联跳脉冲宽度少于500 ms）则跳闸并进入重合闸程 序，如果脉冲宽度大于500 ms（框架保护动作）则跳闸后退出重合闸 程序；供电分区两端的馈线开关跳闸后，如果DPU96进入重合闸程 序，小车的快速合闸功能设定在开启状态，检测到正负极电压高于 DC1000V，则延时2秒后直接合闸。若检测到正负极电压低于 DC29.5V，则不合闸，闭锁小车线路测试。如果检测到正负极电压高 于DC29.5V，低于DC1000V，则启动线路测试，线路测试回路每次测 试总时间最长为85秒，每次测试时间为2秒，每次测试间的时间间隔 为15秒，共测试3次，若测试接触网电阻小于2欧姆则测试不通过，连 续3次测试不通过则DPU96退出重合闸程序。
1500V直流系统短路试验探究
1500V直流系统短路试验探究摘要：随着我国经济的发展，电力事业的不断发展，电力系统规模也随之不断扩大，城市轨道交通供电系统直流电缆的改造成为了电力系统中一项重要的工作。
本文将对城市轨道交通供电系统改造过程中的短路电流进行简要的分析。
关键词：直流系统；短路电流；分析；探讨中图分类号：f407.61文献标识码：a文章编号：引言：直流牵引供电系统的短路试验，是将直流电源的正极（dc1500v 接触轨）对负极（走行轨）或对地短接，瞬间产生大电流，以检验牵引供电系统对短路故障的切断情况，是对整个供电系统的一次严峻考验，风险较大。
短路试验应在试验所涉及的各变配电所内的控制、保护、监测回路、装置以及各所内综合自动化监控系统均已调通并处于正常工作状态下进行。
1.直流牵引供电系统存在的技术故障轨道交通的牵引供电系统采用直流1500 v 电压，因此 1500 v 直流电缆的选择直接关系着地铁车辆的安全可靠性。
随着轨道交通系统的迅速发展，越来越多的直流电缆投入了使用。
直流牵引电缆用于连接高速直流开关和接触网，是直流供电系统的“瓶颈”。
(1)导致直流—交流逆变器交流输出侧正弦波形畸变率的增大。
不论是采用脉幅调制(户wm)。
型逆变器还是采用脉宽调制(pam)型逆变器，如果其输入直流电中叠加有交流分量，都会在其交流输出侧伴随产生相同及更高频率的谐波分量。
(2)导致传导和辐射干扰的增加，并可能因此而影响计算机等敏感电子设备的正常工作。
由于轨道交通的触网需沿线架设，而且在通过触网向列车供电时还将通过走行轨或专用回流轨形成回流电路，因此其传导和辐射的影响范围也比较大。
(3)导致直流电动机及电器装置的损耗加大和温升增高。
这一方面是由于脉动直流电的有效值要比其平均值来得大，而绕组铜损耗的大小将取决于电流的有效值；另一方面是由于脉动直流电中的交流分量会在磁路及有关构件中感生涡流，在有关导线中引起趋肤效应，使得铁损耗和铜损耗相应增加。
广州地铁一号线DC1500V直流开关柜的控制原理及常见故障分析
广州地铁一号线DC1500V直流开关柜的控制原理及常见故障分析摘要：本文主要介绍了广州地铁一号线直流牵引系统的结构组成、运行方式、DC1500V直流开关柜的控制原理以及几种常见的故障分析。
在掌握基本原理的前提下，根据故障现场实际情况分析总结，找出解决故障的最优方法。
为日后设备供电的可靠和解决DC1500V直流开关柜技术故障打好基础并积累宝贵的经验。
关键词：DC1500V直流开关柜；控制原理；故障分析1 前言随着城市的快速发展，地铁由于其具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，逐渐成为广大市民外出交通工具的第一选择。
供电系统是地铁安全运行的动力源泉，深入地认识直流牵引供电系统的故障机理是提高牵引供电系统安全运行能力及相关保护控制技术的基础。
目前我国直流牵引供电系统故障机理研究稍显滞后，研究DC1500V直流开关柜的控制原理及常见故障，一方面可以确保向地铁列车提供安全可靠供电，减少甚至消除不必要的停电，提高经济效益，另一方面可以在直流牵引供电系统发生故障时，需要保护装置有选择性及时切除故障，保护供电设备及人员安全。
因此对于直流牵引供电系统、DC1500V直流开关柜的控制原理及其常见故障分析的相关问题研究具有十分重要意义。
2 DC1500V直流开关柜的控制原理2.1 一号线直流供电系统组成在城市轨道交通中牵引供电系统采用直流供电制。
广州地铁一号线的直流供电系统采用DC1500V的供电电压，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨（称轨道回路）、回流线流回牵引变电所。
由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络称为牵引网，如图2-1所示是广州地铁一号线直流供电系统图。
牵引降压混合变电所33kV 侧和 0.4kV 均为为单母线分段，按其所需容量设置两组牵引整流机组并列运行。
当其中一套机组因故退出运行时，另一套机组在具备运行条件时不应退出运行。
图2-1 广州地铁一号线直流供电系统图2.2 一号线直流供电系统运行方式在地铁直流供电系统中，主要是由DC 1500V开关向DC 1500V母排供电，再经母排引电向相应的接触网供电分区供电，从而为列车运行提供动力支持。
人民电器 直流1500V交联聚乙烯绝缘轨道交通电力电缆 产品说明书
电力电缆
155直流1500V 交联聚乙烯绝缘轨道交通电力电缆产品简介本产品适用于额定电压1500V(最高工作电压1800v)的地铁或轻轨直流牵引用电力电缆。
本产品的结构有以下特点：1、采用铜芯导体，电阻率低、导电性能好，机械物理性能优良；2、采用交联聚乙烯绝缘，具有优良的电气性能和机械物理性能；3、采用综合防水层结构，即缠绕阻水带、纵包铝/塑复合带(若需)及挤包聚乙烯内护层，具有优异的防水性能；4、采用绕包高阻燃带、铜带或钢带铠装(若需)，具有良好的阻燃和防鼠啮功能；5、采用耐候型低烟无卤阻燃聚烯烃材料作为电缆的外护套，具有防紫外线、阻燃、无毒和低烟的性能。
本产品的环保安全性及可靠性高，使用寿命长，电缆安装后毋需经常维护。
我公司还可根据用户要求设计额定电压750V 、3000V 以及满足如防油、防白蚁等特殊性能要求的直流轨道交通电力电缆。
6、护套材料燃烧时的电导率≤10μS/mm；7、电缆燃烧时烟密度试验：透光率≥60％；8、护套耐候试验(氙灯法，1008h老化)：通过。
产品名称、型号、规格产品名称：铜芯交联聚乙烯绝缘防水/防紫外线低烟无卤阻燃A 类(或B 类)聚烯烃护套直流轨道交通电力电缆产品型号：FS/FZ-WDZA(或B)-TZYJY 额定电压：1500V 、750V 或3000V 芯数：1芯规格(标称截面)：50—400mm2产品技术性能1.电缆导体正常运行时的最高温度为90℃，短路时最高温度不超过250℃(最长持续时间不超过5S)。
2.电缆径向阻水试验(15℃～30℃，72h)：绝缘层外无水纹。
3.电缆成束燃烧试验：炭化部分的最长距离≤2.5m 。
4.护套材料燃烧时的卤酸气体释放量≤5mg/g 。
5.护套材料燃烧时的PH ≥4.3。
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DC1500V城市轨道交通用直流电力电缆
DC1500V城市轨道交通用直流电力电缆Metro D.C. cable
该产品适用于城市交通地铁或轻轨或安全性、可靠性要求较高的直流用电区域。
This product is suitable for metro or other D.C. area with much requirements for security and reliability.
一、产品使用特性Using properties
该产品具有低卤（或无卤）低烟、耐腐蚀、防鼠蚁、防水、防紫外线等特性，其特性完全符合IEC60332、IEC60754、IEC61034标准规定要求。
The cable possesses many characteristics such as low-smoke low halogen( halogen-free), anti-corrosion,
anti-termite, waterproof and protection against radiation, which is in conformity with IEC60332, IEC60754 and IEC61034.
二、产品型号、名称、使用环境Type, designation and application
FS/FZ—防水防紫外线
Note: WD---low-smoke halogen-free DD--- low-smoke low-halogen ZA---Class A flame-retardant( also can provide Class B, Class C flame-retardant). FS/FZ--- water proof/protection against UV radiation.
三、电缆特殊性能Special characteristics
四、产品结构示意图: Sketch map of structure
1、铜导体 Conductor
2、 XLPE绝缘XLPE insulation
3、阻燃内护 Flame-retardant inner sheath
4、铜带 Copper tape
5、阻燃外护Flame-retardant outer sheath。