《城市軌道交通牽引變電所運行與維護》 課件 02-7 DC1500V系統(tǒng)

項目二城市軌道交通供電系統(tǒng)設備《地鐵變配電所運行與維護》任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備第七節(jié)、直流1500V系統(tǒng)牽引變電所直流1500V系統(tǒng)設備包括直流開關(guān)柜(含軌電位、負極柜)、整流器、制動能耗裝置、排流柜及靜調(diào)電源柜等設備，其在城市軌道交通供電系統(tǒng)的位置如圖2-69所示。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備一、直流1500V系統(tǒng)介紹1、設備基本配置典型變電所直流1500V設備基本布局為：2臺整流器柜，用RC1、RC2表示；2臺進線開關(guān)柜，用201、202表示；5臺饋線開關(guān)柜，用211、212、213、214、219表示；一臺負極柜，用N表示；1臺軌電位限制裝置，用OV表示；6臺上網(wǎng)隔離開關(guān)，用2111、2121、2131、2141、2113、2124表示，1臺排流柜，用DR表示；一套制動能耗裝置（包括隔離開關(guān)柜BC1和斬波柜BC2）。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備2、各開關(guān)柜用途（1）整流器柜RC1、RC2，將整流變低壓側(cè)的交流1180V整流成24脈波輸出的直流1500V直流電。（2）進線柜201、202，將整流器輸出的直流1500V電，引向直流母排。（3）饋線柜用211、212、213、214、219，分別為上下行接觸網(wǎng)供電以及制動能耗裝置供電。（4）負極柜是連接整流器負極與回流鋼軌之間的開關(guān)設備，為牽引回路提供回流通路。（5）軌電位OV，在鋼軌與大地之間裝設一套軌電位限制裝置，通過限制運行軌的電位，避免超出安全許可的接觸電壓對人身和設備造成的危害。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（6）上網(wǎng)隔離開關(guān)：將1500V電引向接觸網(wǎng)，并設置越區(qū)聯(lián)絡功能，主要作用是在回路中形成明顯的開斷點。（7）排流柜DR：排流柜安裝于牽引變電所內(nèi)。排流柜的一端接負極柜內(nèi)的直流負母排，另—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、牽引變電所地母排，使結(jié)構(gòu)鋼筋中的雜散電流單方向流回牽引變電所內(nèi)的負極柜，防止雜散電流對結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕。（8）制動能耗裝置：城市軌道交通列車在制動時將向接觸網(wǎng)反饋電能，從而使接觸網(wǎng)網(wǎng)壓升高，而過高的網(wǎng)壓會影響設備的正常運行甚至損壞設備絕緣，因此利用制動能耗裝置將升高的網(wǎng)壓通過電阻進行消耗，從而維持網(wǎng)壓在設備運行允許的范圍內(nèi)，保證設備正常運行。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備3、直流1500V開關(guān)柜接線方式直流1500V開關(guān)柜接線方式：單母線不分段4、運行方式正常情況下，牽引變電所向接觸網(wǎng)供電方式有兩種：單邊供電和雙邊供電。城市軌道交通接觸網(wǎng)（或接觸軌）在每個牽引變電所附近由電分段進行電氣隔離，分成兩個供電分區(qū)，每個供電分區(qū)也稱為一個供電臂，若列車只從所在供電臂上的一個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為單邊供電；若一個供電臂同時從相鄰兩個牽引變電所獲得電能，則稱為雙邊供電。車輛段、停車場內(nèi)接觸網(wǎng)一般由車輛段或停車場變電所單邊供電。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備正線接觸網(wǎng)由相鄰牽引變電所雙邊供電，當某一牽引變電所故障退出運行時，該段接觸網(wǎng)就成為單邊供電。如圖2-70所示，正常運行時，列車從B牽引變電所和C牽引變電所以雙邊供電方式獲得電能，越區(qū)隔離開關(guān)斷開。越區(qū)隔離開關(guān)正常時斷開任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備當B牽引變電所因故障退出運行時，合上該所的越區(qū)隔離開關(guān)，通過越區(qū)隔離開關(guān)由A牽引變電所和C牽引變電所進行大雙邊供電。正線上任何牽引變電所故障退出運行時，一般由相鄰牽引變電所越區(qū)供電。在越區(qū)供電方式下，供電末端的接觸網(wǎng)（或接觸軌）電壓較低，電能損耗較大，因此，視情況要適當減少同時處在該供電區(qū)段的列車數(shù)目。越區(qū)供電只是在不得已的情況下，短時采用的一種運行方式。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備5、各開關(guān)柜基本參數(shù)（1）直流開關(guān)柜（進饋線、母排）：①額定電壓為直流1500V；最低工作電壓為直流1000V。②額定電流：主母排額定電流為5000A。③斷路器額定電流為4000A；斷路器額定短路電流為80kA/31.5ms。（2）整流器柜：①額定輸入電壓：1180V。②額定輸出電壓：1500V。③額定輸出電流：1500A。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（3）排流柜:①系統(tǒng)額定電壓：1500V。②接地支路額定電流：400A。③排流支路額定電流：200A。④支路數(shù)配置：4+1路。（4）制動能耗柜：①額定電壓：直流1500V。電網(wǎng)電壓波動范圍：直流1000~1800V。②有效電流:480A。短時電流：3000A，23s。峰值電流：6000A。（5）隔離開關(guān)：①額定電壓：直流1500V。②額定電流：3000/4000A。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備二、直流1500V開關(guān)柜設備介紹直流進饋線1500V開關(guān)柜框架采用絕緣安裝，測量直流系統(tǒng)的電流，一般采用在電路上安裝分流器來獲取信號，如圖2-71所示。對應實訓室設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（一）直流饋線柜直流饋線柜由固定的柜體和可移開部件組成。柜體為優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，經(jīng)數(shù)控加工、折彎進行鉚接而成，結(jié)構(gòu)上分各種功能小室。功能小室通常分為直流斷路器室、低壓室、母線室、電纜室四個部分。其中斷路器手車手車室和低壓室有獨立的前門，門安裝在開關(guān)柜柜體上占斷路器手車有3個位置：工作位置、試驗位置、隔離位置（檢修位置）。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備1、斷路器斷路器采用空氣斷路器，型號為UR40。斷路器可分為電保持型和磁保持型，通常采用電保持型。斷路器室包含斷路器手車、機械閉鎖機構(gòu)、手車導軌和手車接地觸點。斷路器手車主要包括：固定絕緣框架、動靜觸頭、脫扣裝置、滅弧室、驅(qū)動裝置以及輔助觸點盒等部分。通過一個專用的操作手柄，可以很容易地使可抽出式斷路器手車在工作位置和試驗位置變換，其位置可以通過斷路器室門上的觀察窗清楚看到，安裝在斷路器手車上的脈沖計數(shù)器裝置（不可復位）能記錄斷路器的合閘次數(shù)（此項功能的記錄數(shù)據(jù)可顯示在顯示單元模塊上）。當可抽出式斷路器手車位于試驗位置時，斷路器主觸頭會安全地將主母線與饋線電纜隔開。斷路器室內(nèi)自啟動的活門作為斷路器室和電纜室之間的保護，可以防止斷路器動觸頭與固定觸頭在可抽出式斷路器手車處于試驗位置時相互接觸。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備當手車處于試驗位置時，活門關(guān)閉并閉鎖，以防止活門誤操作而從柜前碰到斷開的電纜室固定觸頭；如果活門被閉鎖，則直流斷路器手車觸頭不能插入。當拔掉航空插頭后，可抽出式斷路器手車離開試驗位置，手車不需要專用工具即可從柜體抽出并移開；此時斷路器室是可進入的，母線室被完全隔離以確保人員安全接觸；手車完全抽出后，活門關(guān)閉并閉鎖（可額外加鎖）。當斷路器處于分位狀態(tài)且在試驗位時，才可將手車拉出至柜體外部，否則斷路器是不可以操作的。測量線路饋線電壓的電壓變送器裝置安裝在柜體的固定部分，便于手車抽出時能繼續(xù)保持測量。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備2、母線室

母線室位于柜體后部，母線室包含有與手車上部動觸頭相接觸的靜觸頭和母排；凡需要有旁路隔離開關(guān)的項目，母線室也包含旁路母線和旁路隔離開關(guān)。母線室與斷路器室之間用絕緣隔板隔開，為了方便維護人員進入母線室維護，絕緣隔板都配有手柄。測量線路饋線電壓的電壓變送器裝置安裝在柜體的固定部分，便于在手車抽出時能繼續(xù)保持測量。3、低壓室

低壓室的控制設備通過一個單獨的隔離門安裝在柜體上部的低壓室內(nèi)；測量電路后面的絕緣板可保護操作人員，避免其接觸到線路電壓；低壓室不包含任何潛在的主電路（無饋線電壓/無負回流電壓）；主回路電壓總是通過適當?shù)念~定電壓變換器與二次回路隔離；低壓室通過鋼板與斷路器室隔開；就地控制裝置安裝在低壓室門板上。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備4、電纜室

電纜室位于柜體后部，它包含：主回路的電纜連接排、與可抽出式斷路器手車下部觸頭相接觸的固定觸頭和饋線電纜接地固定點。電纜室通過絕緣板與斷路器室隔開。為了方便維護人員進入電纜室維護，絕緣隔板都裝配有手柄。線路測試系統(tǒng)用于饋線斷路器。每個饋線柜中都有線路檢測裝置，在合閘前，對線路段進行測試，以防止斷路器與其近端短路故障點連通，在開關(guān)柜主母線和接觸線之間加電阻和接觸器，通過測量饋電與回流網(wǎng)之間的電壓以及回路電阻，確定是否可以合閘。如果測得的電壓值低于預定值，則表明線路過載，不能合閘。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（二）直流進線柜直流進線柜是指用于連接整流器正極母排與1500V正極母線間的開關(guān)設備；饋線柜則指用于連接150OV正極母線與接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開關(guān)/制動能耗裝置之間的開關(guān)設備，都為金屬鎧裝式結(jié)構(gòu)，雙面維護。各功能小室間經(jīng)隔板隔離，且隔板具備足夠的機械強度和防護等級，保障運行和維護的安全，進線柜裝設手車式直流快速斷路器，手車可方便地拉出和推入，開關(guān)柜上設置“運行”、“試驗”、“隔離”三個明顯位置和標志。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（三）直流1500V開關(guān)柜的操作該套直流設備采用控制中心遙控(中央級)、變電所集中控制(變電所級)和設備本體控制(就地級)三級控制。供電系統(tǒng)運行調(diào)度指揮以控制中心為主。正常運行時，各級變電所運行不采用就地控制，只有在需要檢修或設備故障時，根據(jù)需要對設備進行就地控制。（1）直流1500V開關(guān)柜上的“遠方/當?shù)亍笨刂崎_關(guān)處在”遠方“位置，運營控制中心通過電力監(jiān)控系統(tǒng)對相應的斷路器進行操作。（2）直流1500V開關(guān)柜上的“遠方/當?shù)亍笨刂崎_關(guān)處在“遠方”位置，在變電所控制室內(nèi)，通過控制屏對相應的斷路器進行操作。（3）直流1500V開關(guān)柜上的“遠方/當?shù)亍笨刂崎_關(guān)處在”當?shù)亍拔恢?，通過開關(guān)柜面的分合閘旋鈕，對相應的斷路器進行操作。（4）直流15CXlV開關(guān)柜上的“遠方/當?shù)亍笨刂崎_關(guān)處在“當?shù)亍蔽恢?，通過人機界面進行合閘。（5）無論轉(zhuǎn)換開關(guān)在何種位置，都可通過緊急分閘按鈕，進行手動快速分閘。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備三、斷路器結(jié)構(gòu)及原理介紹（一）斷路器簡介UR40斷路器是一種直流快速限流斷路器，自然冷卻。其在監(jiān)測到回路短路的情況下，能自由脫扣，快速分斷其一次回路，在整個分斷過程中，通過產(chǎn)生一個持續(xù)的過電壓來快速滅弧。由于該快速斷路器具有監(jiān)測過流、短路、過載等故障的瞬時響應特性，可專用于牽引變電所及工業(yè)用直流設備的保護，如圖2-72所示任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（二）斷路器結(jié)構(gòu)斷路器結(jié)構(gòu)如圖2-73所示。當接收到一個合閘脈沖，合閘裝置1推動撥叉2使動觸頭3合上，并使動觸頭3壓緊主觸頭3、9。動觸頭3帶動推桿4移動，并使輔助觸頭5變位。合閘時的震動力會被止動器6所吸收。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（三）功能1、合閘如圖2-73b）所示，當接收到一個合閘脈沖，合閘裝置1推動撥叉2使動觸頭3合上，并使動觸頭3壓緊主觸頭3、9。動觸頭3帶動推桿4移動，并使輔助觸頭5變位。合閘時的震動力會被止動器6所吸收。2、保持一旦主觸頭合上，動觸頭壓緊觸頭的壓力將由合閘裝置1提供，即被減小的保持電流（電保持型）。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備3、分閘斷路器分閘可通過過流脫扣命令或常規(guī)分閘命令實現(xiàn)。（1）通過過流脫扣命令實現(xiàn)分閘某個電流超過了最大電流設定值，過流釋放桿7產(chǎn)生一個向上的舉起力8舉起撥叉2，從而釋放動觸頭3。（2）通過常規(guī)分閘命令實現(xiàn)分閘遠方分閘命令切斷合閘裝置（電保持）的保持電流導致?lián)懿?縮回來。于是推桿4打開動觸頭3，并使輔助觸頭5變位。產(chǎn)生在主觸頭間3、9的電弧通過角板11向上移動至滅弧室10內(nèi)，并被滅弧柵⒓分割，電離氣體在滅弧間隙13間被中和。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（四）1500V斷路器主要特點1500V斷路器的主要特點如下：（1）對地及主觸頭間均具有很高的絕緣性能。（2）具有高分斷能力。（3）具有超長使用壽命。（4）維護簡單化。（5）外形尺寸小。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（五）直流手車的操作1、搖進直流手車步驟（1）檢查所有的電源回路是關(guān)斷的。（2）檢查斷路器，準備正確地操作。（3）檢查聯(lián)鎖機構(gòu)①在解鎖位置。（4）推動手車進入柜體直至停止位置②。（5）通過兩邊的閉鎖位③鎖定閉鎖機構(gòu)。（6）插上斷路器航空插頭④。（7）關(guān)閉并鎖上斷路器柜門。（8）按住并保持手動分閘按鈕⑥a，將手柄插入操作孔⑤b。（9）逆時針旋轉(zhuǎn)手柄直到停止⑥。（10）通過控制窗⑦檢查手車的正確位置(工作位)。（11）從操作孔中⑧拿走手柄。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備2、搖出手車步驟（1）在搖出直流快速限流斷路器手車前，依據(jù)操作規(guī)程分閘斷路器。（2）按下并保持手動分閘按鈕①a，將手柄插入操作孔①b。（3）順時針旋轉(zhuǎn)手柄②直到停止(無強加壓力)。（4）通過控制窗③檢查手車的正確位置(試驗位)。（5）從操作孔中④拿走手柄。（6）此時手車位于試驗位置，并且柜門能打開。（7）打開門鎖開門。（8）拔下斷路器航空插頭。（9）通過兩邊的解鎖位⑥，打開閉鎖機構(gòu)。（10）將手車拉出柜外部。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備注意事項（閉鎖關(guān)系）

斷路器處于分閘位置時，斷路器手車才能抽出或插入；手車在工作、試驗位置時，斷路器可以進行分、合閘；斷路器手車在工作位置時，二次插頭不能拔出；在二次插頭未拔出前，斷路器手車不能從開關(guān)柜中拉出。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備四、直流1500V開關(guān)柜邏輯與圖紙讀圖方法（一）直流進線斷路器合閘邏輯直流進線斷路器合閘邏輯如圖2-76所示。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（二）直流1500V開關(guān)柜圖紙讀圖方法1、圖紙編號原則所有正式圖紙和文檔都需有唯一的圖號和版本號。文件的圖號命名采用DS加6位數(shù)字表示，版本號采用大寫字母加2位數(shù)字的表示方法。（1）圖紙編號（2）版本號任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備2、開關(guān)柜的類型開關(guān)柜按其功能分類，主要有7種柜型。（1）進線柜，代號為INCOMING。（2）饋線柜，代號為FEEDER。（3）備用柜，代號為FEEDER-SP。（4）負極柜，代號為NEGEATIVE。（5）端子柜，代號為INTERFACE。（6）鋼軌電位限制裝置，代號為NPMPD。（7）靜調(diào)電源柜，代號為SAPD。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備3、常用元器件圖例符號任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備直流饋線斷路器控制原理如圖2-77示。斷路器控制的核心部件是保護裝置，斷路器采用電保持操作機構(gòu)，分合閘共用一個回路。K1、K2：插入式繼電器P1：計數(shù)器Q1：接觸器線圈R1：保持電阻S1：就地遠方轉(zhuǎn)換開關(guān)S2：分合閘旋鈕任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（1）斷路器合閘過程斷路器合閘過程如圖2-78所示。斷路器合閘成功后，K2繼電器失電，合閘回路通過R1保持電阻，使接觸器線圈持續(xù)得電，斷路器保持合位。S2任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（2）斷路器分閘過程斷路器分閘過程如圖2-79所示。遠方分閘命令任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備五、直流1500V常見保護配置（一）大電流脫扣保護

大電流脫扣保護，是高速直流斷路器自帶的一種保護類型，由開關(guān)柜生產(chǎn)廠家提供。它采用了電磁脫扣原理，主要用于快速切除近端金屬性短路故障（此時故障電流非常大，一般超過10000A）。直1500V采用的直流斷路器，在其內(nèi)部設有一個跳閘裝置(由一個鋼片層壓的固定引鐵和一個可移動引鐵組成)，可移動引鐵與一彈簧微調(diào)螺釘相連接，用于調(diào)節(jié)跳閘動作值，另外還有一個動鐵芯用于觸發(fā)跳閘。在過流（短路或過載）的情況下，主回路中的繞組在固定引鐵內(nèi)產(chǎn)生一個磁場，動鐵芯受這個磁場的作用，通過一個杠桿推動棘爪，從而釋放動觸頭，使斷路器跳閘。跳閘動作值可以通過改變磁路的位置，也就是空氣氣隙的大小而改變。電流脫扣保護可以通過調(diào)節(jié)螺栓，整定動作電流的值。整定刻度標示在整定裝置的頂上，調(diào)節(jié)螺栓用一個M6螺栓鎖定。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（二）逆流保護在直流牽引供電系統(tǒng)中，整流機組把交流電經(jīng)降壓整流后轉(zhuǎn)換成所需的直流電，經(jīng)過直流進線斷路器后送到直流母排上。正常運行時，電流只能從整流機組經(jīng)過直流進線斷路器流向直流母排，不會從直流母排反向流向整流機組，這點和交流供電機制不同。直流進線斷路器的逆流保護，是為了防止故障發(fā)生時電流反向流動而設置的一種保護。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備逆流保護實操訓練實訓指導書項目四任務6：逆流保護觀看動畫視頻并分組完成實訓任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務6：逆流保護1.1實訓目的（1）理解正極柜逆流保護原理（2）掌握正極柜逆流保護試驗步驟1.2實訓內(nèi)容（1）逆流保護原理微機保護裝置通過信號變送器采集直流電流，保護裝置經(jīng)過計算及邏輯判斷結(jié)果發(fā)出保護跳閘信號，從而實現(xiàn)逆流保護。（2）逆流保護保護試驗操作前準備①準備繼電保護測試儀及試驗線；②檢查并配帶絕緣手套。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（3）逆流保護聯(lián)跳35kV高壓柜試驗①將正極柜斷路器合閘；②設置微機保護裝置，微機保護裝置逆流保護投入，將逆流定值設為1000A；③在端子排中找到X5:7(P705)和X5:7(P706)試驗端子，將其試驗端子的短接片撥至斷開位置并固定。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備④連接信號發(fā)生裝置模擬量1的端子和正極柜X5:7(P705)和X5:7(P706)，其中X5:7(連接信號發(fā)生裝置負極)和X5:7(連接信號發(fā)生裝置正極)如下圖所示。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備③調(diào)節(jié)第三個模擬信號發(fā)生裝置，從小到大調(diào)節(jié)；使其饋線電流調(diào)至大于1500A（舉例），直到斷路器跳閘動作。④觀察正極柜的狀態(tài)發(fā)現(xiàn)正極柜跳閘且綜保彈出故障，故障信息為逆流保護動作。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備⑤將電源模擬裝置的電壓調(diào)節(jié)到0V，從試驗端子拔掉線將其試驗端子的連接片撥至連接位置并固定。⑥點擊正極柜復位按鈕，故障被復位，試驗結(jié)束。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（三）直流饋線柜保護及功能1、DDL保護DDL保護，又稱短延時電流增量（ΔI）保護和長延時電流上升率（di/dt）保護，該保護作為饋線保護的主保護，既能切除近端短路電流，也能切除大電流脫扣保護不能切除的故障電流較小的遠端短路故障。DDL保護分為DDL+ΔI與DDL+ΔT保護。DDL保護克服了單獨di/dt保護受干擾而誤動，以及ΔI保護存在拒動現(xiàn)象的缺點。

通過電流的上升率來判別是故障電流，還是正常運行時的電流。設備運行時，保護不斷監(jiān)測饋線電流I及電流變化率di/dt。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備2、電流速斷Imax++斷路器本體大電流脫扣的后備保護，電流設定值一般小于斷路器本體的定值，主要通過分析饋線電流識別故障。電流速斷保護參數(shù)設置見表2-13。3、過電流Imax+此保護的保護原理同電流速斷Imax++，區(qū)別在于整定電流值和時間值不同。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備4、接觸網(wǎng)過負荷保護若設備長期處在過負荷運行的情況下，會導致直流饋出電纜，特別是架空接觸網(wǎng)發(fā)熱甚至癱瘓，發(fā)生此類故障時應切除過載運行的線路，待恢復冷卻后再投入運行。其工作原理是保護單元連續(xù)測量饋線電流。同時，根據(jù)接觸網(wǎng)的電阻率、電阻率修正系數(shù)、長度、橫截面積、電流，計算接觸網(wǎng)的發(fā)熱量，再根據(jù)接觸網(wǎng)和空氣的比熱等熱負荷特性及通風量等環(huán)境條仵，計算接觸網(wǎng)的溫度。如果該溫度超過設定值，保護單元發(fā)出跳閘信號分開饋線斷路器，待一段時間冷卻后，斷路器才能重新合閘。不過這種算法比較復雜，在實際應用中一般采用反時限過負荷保護的方式，即電流過載倍數(shù)越大，允許持續(xù)的時間越短。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備5、低電壓保護低電壓保護用于機車的正常工作電壓保護。低電壓保護作為后備保護應與其他保護相互配合，而且一般不作為單獨的保護來跳閘斷路器。它的整定值ULmin和延時TULmin必須配合列車正常運行時的情況，并考慮最大負荷下列車的啟動時間、啟動電流，以及在同一供電區(qū)內(nèi)多列車連續(xù)啟動的情況。低電壓保護參數(shù)設置見表2-14。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備6、雙邊聯(lián)跳保護功能所謂雙邊聯(lián)跳保護，其實是一種設備出現(xiàn)故障后斷路器跳閘的方式，類似于變壓器本體發(fā)生短路故障后，跳開變壓器高、低壓側(cè)斷路器。該保護針對采用雙邊供電的供電系統(tǒng)，具有較為廣泛的運用。在不考慮線路末端單邊供電的情況下，在一個區(qū)內(nèi)的接觸網(wǎng)每一電分段都由兩個變電所對其供電，若其中某個牽引降壓混合變電所的饋線斷路器跳閘，與此同時會發(fā)出聯(lián)跳信號，使給同一段接觸網(wǎng)供電的直流饋線斷路器聯(lián)跳。直流雙邊聯(lián)跳保護，其功能是通過聯(lián)跳電纜及兩側(cè)直流開關(guān)柜中配置的聯(lián)跳繼電器來實現(xiàn)的。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備7、線路測試功能SEPCOS保護裝置在斷路器合閘前進行線路測試，主要監(jiān)測母線電壓Ur，饋線電壓Uf。防止斷路器合到故障線路上，進行對饋出回路電阻的測試。線路測試原理如圖2-84所示。線路測試電阻R的阻值已知，可以測量得到母線電壓Ur和饋線電壓Uf的數(shù)值。利用分壓原理，從而計算出Rx的阻值。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備8、防跳功能防止斷路器持續(xù)地合到故障回路上。防跳功能參數(shù)設定見表2-15。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備9、自動重合閘功能牽引供電系統(tǒng)故障可分為以下兩種類型。（1）瞬時性故障：在接觸網(wǎng)線路被繼電保護迅速斷開后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復，此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能恢復正常供電，因此稱這類故障為“瞬時性故障”常見的瞬時性故障有：列車逆變器換向故障、雷擊過電壓引起絕緣子表面閃絡或角隙避雷器放電、大風時的短時碰線等。（2）永久性故障：在線路被斷開以后，故障仍然存在，這時即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復正常的供電。此類故障稱為“永久性故障”

在直流饋線斷路器柜中設置了自動重合閘功能，通過線路測試回路，計算線路殘余電阻來判別故障性質(zhì)，決定是否進行自動重合聞。正常操作斷路器合閘時，能對線路進行多次測試，線路正常允許合閘，如線路存在持續(xù)性故障，閉鎖合閘。當接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，斷路器分閘，起動線路測試，并根據(jù)測試結(jié)果判別故障性質(zhì)。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備六、負極柜結(jié)構(gòu)及原理（一）負極柜結(jié)構(gòu)負極柜柜體采用敷鋁鋅板折彎而成的高強度型材組裝而成，采用模塊化設計，其不但結(jié)構(gòu)強度高，而且抗腐蝕性強，不需要采取防銹處理。如圖2-85所示為負極柜實物圖。柜體分高壓室和低壓室兩部分，前上方為低壓控制小室，門上有負極柜一次模擬圖及顯示操作元件，柜下方內(nèi)部為手動隔離開關(guān)室，二室之間有鋼板屏蔽隔離，有效地抑制了對二次設備造成的電磁干擾。開關(guān)柜前部設可鎖住的金屬門，金屬門在采取了防銹和磷化處理后，會進行靜電粉末噴涂，抗腐蝕性強。在開關(guān)柜底部配有敷鋁鋅板封板和電纜連接裝置。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備負極柜采用手動隔離開關(guān)，選用SW系列直流隔離開關(guān)，其工作可靠。負極柜中手動隔離開關(guān)與對應的直流1500V進線柜中的斷路器和35kV斷路器之間的閉鎖通過電磁鎖方式實現(xiàn)。負極柜正面布置圖如圖2-86所示，負極柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-87所示，負極柜內(nèi)部二次元件圖如圖2-88所示。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備2021任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（二）負極柜框架保護原理

框架保護適用于直流設備的正極對機柜外殼（與大地相連），或接觸網(wǎng)對架空地線短路時的情況?？蚣鼙Ｗo包括電壓型框架保護（測量負極對地電壓，又分為報警和跳閘）和電流型框架保護（測量框架對地電流，又分為進出線框架保護和整流器負極柜框架保護）。框架保護動作后，必須在負極柜上才能進行復位。通常，電流檢測元件作為框架保護的主保護，電壓檢測元件作為框架保護的后備保護。為了防止直流牽引供電設備內(nèi)部絕緣降低時造成人身危險，每個牽引降壓變電所內(nèi)設置了一套直流系統(tǒng)框架泄漏保護裝置。該保護包含反映直流泄漏電流的過電流保護和反映接觸電壓的過電壓保護，而過電壓保護還與車站的鋼軌電位限制裝置相配合，作為鋼軌電位限制裝置的后備保護。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（三）控制功能及聯(lián)鎖功能保護、報警信號的遠方/當?shù)貜蜌w功能。負極柜中手動隔離開關(guān)采用電磁鎖方式，實現(xiàn)與本整流機組的1500V直流進線斷路器和對應35kV整流變饋線斷路器之間的閉鎖。只有當本整流機組的1500V直流進線斷路器和35kV斷路器處于分閘位置時，負極柜手動隔離開關(guān)才能操作；只有當負極手動隔離開關(guān)處于合位時，1500V進線斷路器才能合閘。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備七、鋼軌電位結(jié)構(gòu)及原理介紹鋼軌電位限制裝置基本原理如圖2-89所示。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（一）鋼軌電位限制裝置原理在直流牽引系統(tǒng)中，由于操作電流和短路電流的存在，可能會引起回流回路和大地間產(chǎn)生超過安全許可的接觸電壓。在此情況下，就需要在回流回路與大地之間裝設一套鋼軌電位限制裝置，以限制運行軌電位，避免出現(xiàn)超出安全許可的接觸電壓。當超出安全許可的接觸電壓時，鋼軌電位限制裝置將鋼軌與大地快速短接，從而保證人員和設施的安全，如圖2-90所示。（二）鋼軌電位限制裝置的組成鋼軌電位限制裝置主要包含下列元件：（1）復用開關(guān)，由晶閘管元件和直流接觸器組成。（2）電壓測量元件。（3）PLC邏輯控制模塊。任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備任務2城市軌道交通供電系統(tǒng)設備（三）鋼軌電位限制裝置工作原理（1）在正常情況下，直流接觸器的觸頭是斷開的，同時晶閘管處于截止狀態(tài)。鋼軌與大地之間的電壓由電壓表檢測并顯示，而由電壓測量元件U>、U>>、U<和晶閘管模塊，來判斷電壓并執(zhí)行相應動作。（2）當走行鋼軌與大地間的電壓值小于U>的設定值，在這種情況下，直流接觸器是開斷的，即主觸頭斷開；當測得的電壓值大于或等于電壓測量元件U>的閾值（90V），經(jīng)過一段設定的延時，0.8s)后，該裝置將回流回路有效短接，動作的延時確保在短期的允許電壓最大值下，不會發(fā)生不必要的短路。如果當時的電壓值小于U>的閾值，則鋼軌電位限制裝置經(jīng)過一段可調(diào)整的延時（10s）后，再進入正常狀態(tài)。如果電壓值又大于U>，則鋼軌電位限制裝置再次發(fā)生短路。當兩次動作時間不超過60s時，累計計數(shù)，當計數(shù)達到3次時，短路裝置即會閉鎖。當閉鎖時，需按復位按鈕將其復歸。當測得的電壓值大于或等于U>>的閾值（150V），鋼軌與大地被無延時短接，短路裝置即會閉