排流柜技術(shù)方案

深圳地鐵二號(hào)線(xiàn)排流柜技術(shù)方案西安永電氣有限責(zé)任公司二零零八年五月二十日排流柜技術(shù)方案1.概述排流柜安裝于牽引變電所內(nèi)，排流柜的一端接負(fù)極柜內(nèi)的直流負(fù)母排，另一端接隧道結(jié)構(gòu)鋼筋（或高架橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋）、整體道床結(jié)構(gòu)鋼筋、牽引變電所的地母排。使結(jié)構(gòu)鋼筋中的雜散電流單方向回流到牽引變電所內(nèi)的負(fù)極柜，防止雜散電流對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕。本排流柜主回路采納1接地+4排流的聯(lián)結(jié)形式。將這5個(gè)支路所收集的雜散電流通過(guò)匯流母排進(jìn)行收集，最終回流至牽引所排流柜負(fù)極。四個(gè)排流二極管支路電氣參數(shù)完全一樣，雜散電流經(jīng)排流柜進(jìn)線(xiàn)排進(jìn)入，依次流經(jīng)二極管、熔斷器、電流傳感器，負(fù)荷開(kāi)關(guān)，進(jìn)入四個(gè)支路共用的可調(diào)電阻，再流入?yún)R流母排。接地二極管支路由二極管、電流傳感器、和負(fù)荷開(kāi)關(guān)組成，電流通過(guò)接地支路專(zhuān)用可調(diào)電阻匯流至匯流母排。排流柜所選用的熔斷器為直流快速熔斷器，有別于溝通快速熔斷器，由于溝通電有過(guò)零點(diǎn)，產(chǎn)生的電弧簡(jiǎn)潔在過(guò)零點(diǎn)時(shí)熄滅，直流電拉弧因無(wú)過(guò)零點(diǎn)，對(duì)器件本身的消弧實(shí)力較溝通快熔有所提高。所以對(duì)于依據(jù)地鐵直流供電的實(shí)際狀況，我公司選用國(guó)內(nèi)知名品牌的直流快速熔斷器以滿(mǎn)意地鐵實(shí)際運(yùn)行工況。排流柜內(nèi)各器件都有明顯的標(biāo)識(shí)，便利施工和檢查修理。排流柜采納1200mm×1000mm×2000mm的GGD金屬屏柜，柜體無(wú)焊接，全部采納不銹鋼螺栓連接。防護(hù)等級(jí)為IP20,2.主要技術(shù)參數(shù)2.1型號(hào)YGP2Q46I2.2系統(tǒng)額定電壓1500VDC2.3系統(tǒng)最高電壓1800VDC2.4額定排流電流200A2.5額定短路電流100kA（200ms）2.6主回路工頻耐壓5kV（1min）2.7協(xié)助回路工頻耐壓2kV（1min）2.8電流不平衡度≤10%2.9外形尺寸1200mm×1000mm×2000mm（寬×2.10安裝形式戶(hù)內(nèi)安裝2.11防護(hù)等級(jí)IP202.12二極管型號(hào)ZP800-30、ZP4400-302.13短路愛(ài)護(hù)每只二極管串聯(lián)直流快速熔斷器2.14過(guò)電壓愛(ài)護(hù)壓敏電阻2.15防凝露設(shè)置加熱器2.16故障報(bào)警方式屏面指示燈、遠(yuǎn)端冷節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)傳輸故障狀態(tài)2.17主電路聯(lián)結(jié)形式1接地+4排流2.18環(huán)境條件環(huán)境溫度：0～+45相對(duì)濕度：日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（25℃）；有凝露發(fā)生，海拔高度：≤2000m3排流柜設(shè)計(jì)計(jì)算3.1二極管排流柜選用中國(guó)北車(chē)集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠(chǎng)研制生產(chǎn)的二極管我公司的電力半導(dǎo)體器件從七十年頭初投產(chǎn)，通過(guò)與西安交通高校、西安理工高校聯(lián)合開(kāi)發(fā)，并從美國(guó)、英國(guó)引進(jìn)的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)技術(shù)等方式，培育了一支高技術(shù)水平的探討開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，在電力半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)上形成了一套特有的制造工藝。我公司生產(chǎn)的二極管具有以下特點(diǎn)：投標(biāo)選用的二極管主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表：規(guī)格項(xiàng)目ZP800-30ZP4400-30正向平均電流IF(AV)(A)8004400反向重復(fù)峰值電壓VRRM(V)30003000反向不重復(fù)峰值電壓VRSM(V)≥4600≥4600額定結(jié)溫Tjm(℃)175180儲(chǔ)存溫度(℃)-40～160-40～160正向浪涌電流IFSM(A)12.4×10356.6×103I2t(A2S)7.73×10516×106安裝力(kN)1370正向峰值電壓VFM(V)≤1.30≤1.3反向重復(fù)峰值電流IRRM(mA)≤30（175℃≤2503.2相關(guān)計(jì)算整流管的參數(shù)計(jì)算.1電壓等級(jí)主回路額定直流電壓為1500V，最高電壓為1800V，考慮留有肯定的電壓裕量（1.5~2），管子承受的反向電壓為2800~3000V。.2整流管許可電流的核算自冷條件下，整流管通過(guò)的電流容量下降到6m/s風(fēng)速下所允許流過(guò)容量的1/3左右，故先計(jì)算出6m/s風(fēng)速下整流管所允許通過(guò)的電流容量。ZP800-30整流管許可功率PT=（Tj-Ta）/（Rsa+Rjc+Rcs）=（180-50）/（0.09+0.02+0.005）=1130W許可正向功率PF=0.9PT=0.9×許可電流為VTO—門(mén)檻電壓rT—斜率電阻Rsa－散熱器熱阻Rjc－結(jié)殼熱阻，取0.02℃Rcs－接觸熱阻，取0.005℃故自冷條件下，ZP800-30整流管所允許流過(guò)的電流為754/3=251A左右，電流裕量為251/200=1.25，故所選ZP800-30整流管能滿(mǎn)意技術(shù)要求。ZP4400-30整流管自冷條件下，整流管通過(guò)的電流容量下降到6m/s風(fēng)速下所允許流過(guò)容量的1/3左右，故先計(jì)算出6m/s風(fēng)速下整流管所允許通過(guò)的電流容量。許可功率PT=（Tj-Ta）/（Rsa+Rjc+Rcs）=（150-45）/（0.025+0.007+0.006）=2763W許可正向功率PF=0.9PT=0.9×許可電流為故自冷條件下，ZP4400-30整流管所允許流過(guò)的電流為1972.8/4=493.2A左右，選用兩只并聯(lián)，總通流實(shí)力為493.2×2=2466A，平安系數(shù)為2466/200=4.934可調(diào)電阻的計(jì)算由于排流網(wǎng)支路與軌道是牽引電流回流的兩個(gè)并聯(lián)支路，排流網(wǎng)支路和軌道的不同之處在于排流網(wǎng)支路電阻大于軌道電阻，故回流電流大部分通過(guò)軌道流回牽引整流器負(fù)極。在地鐵運(yùn)行初期，由于軌道與道床絕緣強(qiáng)度較好，泄漏到地下的雜散電流相對(duì)較少，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，軌道與道床絕緣強(qiáng)度不斷降低，此時(shí)泄漏到地下的雜散電流不斷增多。為了防止雜散電流過(guò)大損壞排流二極管，在排流支路上串聯(lián)可調(diào)電阻器。本柜依據(jù)招標(biāo)要求，采納0-5Ω0.5kw可調(diào)電阻，五檔可調(diào)，可依據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)的實(shí)際工況調(diào)整限制雜散電流大小。5愛(ài)護(hù)器件的選擇5.1壓敏電阻RV1～RV5的選擇壓敏電阻的選用主要考慮額定電壓和通流容量。額定電壓通常按實(shí)際電壓的2倍來(lái)核算，故壓敏電阻的額定電壓選3000V。通流容量的選擇，原則上是壓敏電阻元件通過(guò)的最大電流大于泄放浪涌電壓流過(guò)的實(shí)際浪涌峰值電流。在此通流容量取20kA。5.2故障報(bào)警的顯示。5.2.1故障報(bào)警信號(hào)通過(guò)RS485串行通信與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)連接，采納開(kāi)放的通信協(xié)議，波特率可調(diào)。5.3抗干擾措施5.3.1排流柜二次回路采納單片機(jī)80C5.6排流柜結(jié)構(gòu)6.1排流柜采納1200mm×1000mm×2000mm的GGD6.2排流柜除二極管和可調(diào)電阻安裝于柜體后部，其余部件都安裝在柜前的絕緣板上。6.3二極管配鋁合金擠壓型材散熱器，自然空氣冷卻。條狀散熱器作為陰極用，二極管單元由鋁型材散熱器、管芯、壓緊螺栓、絕緣板、墊塊、鋼球、簧板、螺母組成。6.4進(jìn)出銅排采納下進(jìn)下出形式。6.5快熔通過(guò)絕緣子安裝于絕緣板上。6.6排流柜的電氣間隙不小于25mm，爬電距離不小于306.7排流柜內(nèi)設(shè)置端子排作為設(shè)備二次接線(xiàn)口。7愛(ài)護(hù)設(shè)置7.1短路愛(ài)護(hù)：裝置中每個(gè)排流支路均設(shè)置快速熔斷器，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，熔斷器首先熔斷，愛(ài)護(hù)二極管使其不受損壞；7.2過(guò)電壓愛(ài)護(hù)：裝置中每個(gè)排流流支路包括接地支路均在支路兩端設(shè)置壓敏電阻進(jìn)行過(guò)電壓愛(ài)護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)雷擊等過(guò)電壓時(shí)，壓敏電阻瞬間短路，愛(ài)護(hù)排流柜內(nèi)各器件不受損壞。8協(xié)助系統(tǒng)8.1電流顯示：排流柜在柜門(mén)上設(shè)置數(shù)字顯示表頭，實(shí)時(shí)顯示每一路電流值，同時(shí)在柜門(mén)上設(shè)置智能儀表，實(shí)時(shí)顯示排流柜總輸出電流，并具有電流上限設(shè)置和延時(shí)功能，當(dāng)設(shè)置的電流及其維持時(shí)間超時(shí)時(shí)，可通過(guò)指示燈顯示在柜門(mén)上，同時(shí)該過(guò)流信號(hào)可被排流柜限制器采集并上傳到電力監(jiān)控系統(tǒng)或供應(yīng)硬結(jié)點(diǎn)信號(hào)。8.2電壓顯示：采納電壓傳感器對(duì)排流柜接地支路輸入端和排流柜輸出端進(jìn)行電壓檢測(cè)，將傳感器輸出信號(hào)送給柜門(mén)電壓數(shù)字顯示表頭，對(duì)接地電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。8.3二次電源愛(ài)護(hù)：在排流柜二次電源輸入端設(shè)置浪涌愛(ài)護(hù)器對(duì)二次電源進(jìn)行愛(ài)護(hù)，增加了設(shè)備運(yùn)行的牢靠性。8.4柜內(nèi)照明：設(shè)置前后兩只與柜門(mén)連鎖的照明燈便利設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。8.5協(xié)助電源:AC220V,500W9標(biāo)識(shí)9.1銘牌銘牌采納不銹鋼材料制成，通過(guò)電噴處理，來(lái)進(jìn)行防腐和保持永久清楚，安裝在柜體右前門(mén)中下側(cè)。