地铁DC1500V直流牵引供电设备原理
地铁直流牵引供电系统保护原理及配置简析
地铁直流牵引供电系统保护原理及配置简析摘要：轨道交通牵引供电系统普遍采用直流系统，为了保证列车正常运行和在故障情况下保障设备及人身安全，需要对直流供电系统配置详备的保护系统，本文主要分析了直流保护系统设计需考虑的因素及一般的整定计算的方法。
关键词：直流保护；计算方法；保护配置1引言随着我国国民经济的持续发展，城市交通日趋紧张，而地铁成为解决大中城市交通拥挤问题的最佳方案。
为了降低工程造价，设备国产化又是发展的主要原则。
目前，在地铁直流供电继电保护领域内，国产保护设备还处于起步阶段，国内主要城市的地铁直流保护均采用进口一体化设备，主要有Siemens公司的DPU96和瑞士Sechron公司的SEPCOS。
本文提出了直流牵引供电系统保护配置要求、原则以及整定计算方法，通过对直流保护系统原理的分析，希望能对轨道交通直流供电系统保护设备的国产化有所帮助。
2直流保护系统配置原则及应考虑的主要因素对于不同的地铁牵引供电系统，直流牵引系统的保护配置可能不相同，但是保护的作用是相同的。
牵引变电所内的直流系统的故障形式主要有：短路故障，过负荷故障，过压故障等，最常见也是危害最大的属短路故障。
短路故障与发生的短路点位置和短路性质密切相关，直流短路系统保护装置应能保证系统在发生短路故障时能够快速、有选择性切掉故障线路；在系统过负荷时能够发出报警；在故障消除后能够尽快的恢复供电。
另外在保证系统能够安全可靠供电的前提下，直流保护系统配置应力求简洁，避免保护配置过多，增加保护配合难度，同时也增加了工程投资费用。
基于以上原则，直流保护系统同时应考虑以下因素：（1）各种保护之间的相互配合关系，保证在直流系统发生短路故障时能可靠地切除故障；（2）保证列车正常运行时不会误跳闸而影响列车运行，能够避免列车的启动电流的影响和列车过牵引网分段时冲击电流的影响；（3）1500V直流馈线的保护配置应保证直流供电系统正常及越区供电情况下牵引网在近端、中部及远端发生短路故障时均能快速跳闸。
地铁DC1500V直流牵引供电设备原理 PPT
反向电流保护
直流进线开关设置有反向电流保护。对于进
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
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。
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，
地铁牵引供电DC1500V系统双边联跳功能的优化探讨
地铁牵引供电DC1500V系统双边联跳功能的优化探讨摘要近年来，我国的地铁事业得到了较大程度的发展，在我国的很多个城市中得到了建设。
在本文中，将就地铁牵引供电DC1500V系统双边联跳原理及功能优化进行一定的分析与探讨。
关键词：地铁牵引供电；DC1500V系统；双边联跳原理；功能优化1 引言地铁是我国重要的一项交通基础设施，而随着我国地铁事业近年来的发展，在系统设计方面也具有了更为完善的特征。
目前，我国城市轨道所使用的供电系统主要为双边供电方式，对于这种供电方式来说，其能够较好的对直流馈线断路器的电流保护进行实现。
而在该种模式实际供电的过程中，也存在着一定的问题，当馈线保护装置出现故障时，往往会出现较短的电路电流，在这种情况下，往往需要对断路器实现脱扣保护动作才能够对该种故障问题进行解决。
此外，该种方式在越区供电的情况下，也往往会由于其末端短路电流过小而不能够对断路器电流保护进行良好的实现。
面对此种情况，双边联跳则是对其进行保护的一个较好方式，对此，就需要我们能够在对双边联跳运行原理进行良好把握的基础上对其进行更好的应用。
2 地铁联跳回路原理2.1 在实际操作中，馈线断路器除了电流保护脱扣以及紧急分闸直接通过断路器本体动作情况之外，其它对断路器进行的操作都需要通过保护装置的逻辑判断以及指令输出对分合闸功能进行实现。
对于大电流保护脱扣以及紧急分闸在向本体保护装置发出跳闸的信号之后，则能够将信号传送到监控系统之中。
一般来说，瞬时过流保护、上升率保护、脱扣保护以及框架泄露保护等操作都会在不闭合对侧断路器的情况下向邻站发送联跳信号，而电流型框架泄露保护则会在发送联跳信号的同时对对侧断路器实现闭锁。
2.2 对于不闭锁断路器联跳情况来说，其在对联跳信号进行传输的过程相对来说较为复杂，主跳站的馈线柜跳闸并向邻站发送“联跳输出”信号，该信号在主跳站自动重合成功（断路器合位）后复归；被跳站的馈线柜接收到“联跳输入”信号后，该馈线断路器立即跳闸，其保护装置监视此“联跳输入”信号的脉宽时间；若该时间小于Tx（Tx 见备注），则该柜的自动重合功能被激活，否则其自动重合功能被闭锁。
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。
DC1500V系统
牵引站直流1500V系统(二) 1500V直流开关柜概述11号线牵引站直流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，这里先重点介绍1500V直流开关柜。
一、直流开关柜设备结构(1) 一般要求1500V直流开关柜为具有标准防护等级的金属封闭结构，由一系列标准化的单元组成，例如低压元件室，断路器手车室，线路测试元件室等，这种设计能保障正常运行、监视和维护工作安全方便地进行。
维护工作包括：元件的检修、试验、故障的寻找和处理等。
标准化单元间采用金属隔板或高强度绝缘板隔离，当某个单元内的元件发生故障时，不影响相邻设备，在运行中也便于操作员巡视、检查。
在开关柜固定部分和可移动的断路器手车间加装机械联锁机构，保证在正常使用条件下，特别是在短路时，不会由于电动力的作用而被意外地分开。
在每个开关柜内设置专用的低压元件室来安装Sitras Pro，PLC和各种继电器、仪表。
开关柜的结构采用诸如减震和电磁屏蔽措施，以减小由于开关分、合闸所产生的振动影响及电磁干扰影响，保证各种仪表、继电器及控制监视装置的可靠运行。
(2) 主回路的设计各功能单元主回路的导体(包括主母线和分支母线)和串联的元件，采用高强度的绝缘子支撑或相应的加强措施，使得各功能单元能承受所规定的额定电流和短路电流。
母线的允许温度或温升不得超过与绝缘材料相连接触头和金属部件所允许的温度或温升。
整流柜与正极柜采用电缆连接，正极柜通过母排与馈线柜连接，馈线柜通过电缆与架空接触网连接，负极柜通过电缆与回流箱(均流箱)连接。
(3) 外壳1) 外壳的结构外壳用优质钢板制成，外壳结构厚度2.5mm，外表覆以可靠的涂层以防腐、防锈；并具有足够的机械强度，使得装在外壳内的开关、操动机构及其它元件具有它们原来的机械特性和电气性能。
外壳后封板开有百叶窗，柜顶开有通风孔，以利柜内的空气顺利流动，防止冷空气在柜内的凝结，同时在故障时使其它有害气体正常逸出。
城市轨道交通DC1500V保护动作波形
城市轨道交通DC1500V保护动作波形（广州地铁集团有限公司广东省广州市 510000）摘要：本文收集城市轨道交通十几条地铁线路DC1500V直流开关柜保护跳闸波形，分析不同故障类型下波形呈现特性，提出应急处置要点。
首次引入直流开关柜分闸时间与列车高速断路器分闸时间对比概念，总结以上网电缆、列车高速断路器为分割的故障波形分析判断方法，提升从业人员基于直流开关柜跳闸波形判断故障性质准确性及应急处置效率。
关键字：城市轨道交通；DC1500V直流牵引供电；波形分析；应急处置Abstract：In this paper, more than ten metro lines DC1500V switchgear protection fault waveforms are collected, The waveform characteristics under different faults are analyzed and the key points of emergency treatment are put forward. It is the first time to introduce the concept of DC switchgear opening time and the subwaytrain high-speed circuit breaker opening time comparisonThe fault waveform analysis method based on cable and high-speed circuit breaker of subway train is summarized，improve the efficiency of DC switch cabinet tripping waveform judgment and emergency disposal.Key words: Urban rail transit; DC1500V DC traction power supply; Waveform analysis; Emergency disposal一、引言随着城市快速发展，城市轨道成为市民首选的交通方式，在一些大型城市，城市轨道交通出行人次超50%。
城市轨道交通牵引供电系统分析
城市轨道交通牵引供电系统分析摘要：近年来，轨道交通的运输规模不断增加，给人们的出行带来更加便捷体验的同时，也引起了很多人的担忧。
因为交通运输规模的增加必然会导致车辆流动量的增加，这也给城市轨道交通牵引供电系统带来了全新的挑战。
这需要不断引进新的技术，不断消化吸收，努力进行创新和再创新，同时对轨道交通建设的标准与质量的认识也不断提高，所以对于其关键技术进行研究是有必要的。
关键词：城市；轨道交通；牵引供电系统1地铁车辆供电系统构成为了保证地铁的顺利运营，我们必须做好地铁供电系统的运行工作。
其关键作用是为地铁及其电气设备供电。
在地铁供电系统中，关键可分为高压电源供电和地铁内部结构供电。
高压电源可以立即应用于市政工程的用电。
在供电的情况下，一般采用混合供电方式、分散供电方式和集中供电方式。
地铁内部结构的供电分为照明供电和牵引供电。
牵引供电的目的是将高压交流电源转换为地铁运营所需的直流稳压电源。
然后根据同轴电缆将其发送到地铁-轨道交通接触网，地铁在用电过程中会立即从轨道交通接触网获得必要的用电。
在地铁照明灯具供电系统中，不仅需要给照明灯具供电，还需要给离心泵和离心风机供电。
该供电系统主要由电源线及其降压配电设备组成。
2牵引供电系统的关键技术2.1 双向变流装置双向变流装置通常由交流开关柜、变压器柜、双向变流器柜、直流开关柜和负极柜组成，整体接线方案与现有二极管整流机组的相一致。
其交流侧通过35kV开关柜被接于牵引变电所内的35 kV母线段；直流侧正极通过1500V直流开关柜被接于牵引变电所内的直流母线段正极，负极仍保留直流控制柜内的隔离开关，且被接于牵引变电所内的直流母线段负极。
传统二极管整流机组牵引供电方式中直流侧短路保护主要依赖直流进线柜和直流馈线柜的保护设施。
直流进线柜保护包含大电流脱扣保护和逆流保护；直流馈线柜保护包含大电流脱扣保护、ΔI保护、di/dt保护、过电流保护和双边联跳保护，各种保护相互配合，从而实现牵引网近、中、远端短路的全范围保护。
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发表时间：2017-01-18T16:32:30.430Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：鲁晓珊[导读] 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。
（广州地铁集团有限公司运营事业总部广东广州 510310）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。
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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。
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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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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。
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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。
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地铁DC1500V直流牵引供电设备及原理 简介
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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。
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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。
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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
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1500V直流开关的保护
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
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。
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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。
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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。
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
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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。
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1500V直流开关的保护
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
大电流脱扣保护装置整定
装置整定
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1500V小车线圈
线圈
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小车动静触头
触头
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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