城轨牵引供电系统

（1）系统参数

系统标称电压：DCV

系统最高电压：DCV

系统最低电压：DCV

系统近端短路电流：80~90kA

接地方式：正负极不接地

（2）V开关柜主要特点：

柜体构成

直流快速断路器的直流开关柜（以下简称“直流快速断路器柜”或“断路器柜”）采用金属封闭结构。安装有手动隔离开关的负极柜采用高强度型材组装而成。

自动泄压

直流快速断路器柜柜体顶部设有可靠的活门式泄压通道，可以保证在故障发生时产生的有害气体的快速正常溢出。当柜内断路器燃弧泄压时，上升的气体冲开泄压通道的活动双合页板散出；泄压完毕后，合页板会自动合上，保证柜体的防护等级。双合页板打开的方向与柜体两侧平行，冲出的气体不会危及柜前运行维护人员。

绝缘活门

当直流快速断路器柜需做维护或检查时，手车处于试验或隔离位置，绝缘活门自动将带电静触头隔离起来，确保了维护、检查人员的人身安全。

金属底板

所有直流开关柜体底部设有带有电缆出入口的金属封堵底板并在柜间设有金属隔板，整个直流开关柜体防护等级高，隔离效果好。电缆出入柜体处设有固定及防护装置，满足电缆安装要求并防止机械损伤。

绝缘垫板

绝缘安装的直流开关柜底部安装有高性能聚碳酸酯绝缘垫板和安装定位时用的聚四氟乙烯垫圈。聚碳酸酯和聚四氟乙烯均具有突出的抗冲击韧度和抗蠕变性能，有很高的耐热和耐寒性，而且吸水性较低，收缩率小，尺寸稳定，耐磨性好，并具有一定的抗腐蚀能力，绝缘性能优良，且不受环境湿度的影响，可以确保开关柜整体绝缘安装的效果。

最优保护装置

微机综合测控/保护单元是瑞士SECHERON公司生产的最新一代SEPCOS-NG型产品，各项性能指标非常优异，具体表现在：

采用功能强大的工业级微处理器（CPU），运算速度快且功耗低；保护与控制功能采用相对独立的微处理器，保证装置可靠运行；

保护模拟量采样间隔时间可达微秒级（25s），采样速率居世界同类产品的领先水平；

录波功能大幅提升，可记录电流、电压、di/dt波形，存储最近3个记录的9段故障波形，便于故障的分析与研究；故障前记录的时间ms，故障后记录的时间ms，故障前后记录的时间可调。故障录波采样间隔0.1ms。故障录波可重复下载。故障录波可通过我方提供的专用软件SEPCOS-I及设备在当地查看，并可从装置下载记录。

就地和远程通讯功能全面升级，支持PC串口和USB接口下载，便于程序升级和修改；远程通讯支持以太网TCP/IP通讯。

事件记录功能超强，可存储最近条事件记录，且最小时标分辨率可高达1ms；

大屏幕图形化人机界面和系统图实时显示功能，数据查阅和设置操作简单、方便、可靠。

（3）框架泄漏保护：

框架泄漏保护由电流元件和电压元件组成，每个牵引变电所设置两套电流元件和一套电压元件，全部安装于负极柜内。其中，一套电流元件用于保护整流器柜内的框架泄漏故障，保护动作时跳开整流机组的40.5kV中压断路器和V直流进线断路器；另一套电流元件用于保护直流开关柜内的框架泄漏故障，保护动作时跳开所内全部直流进线和馈线断路器，并联跳相邻牵引所相应的直流馈线断路器。电压元件全所共用一套，可当地投入/切除，跳闸段可进行多段整定，并可整定为反时限曲线，且可分别可整定为报警或跳闸。电流元件承受短路电流能力满足50kAms的要求。框架保护电流、电压元件有相互独立的动作出口继电器及报警信息。框架保护的动作信号可在当地/远方显示。

框架泄漏保护装置

直流开关柜为绝缘安装，柜间电气相连，与大地绝缘。全所设两套低阻抗框架泄漏保护安装于负极柜内，用于防止直流设备内部绝缘损坏闪络时造成人身危险和设备损坏。该装置能检测到采用绝缘安装的直流开关柜与保护地之间出现的电流以及开关柜与牵引系统负极之间的电位差。当检测到设备故障时，发出跳闸命令将40.5kV交流断路器和直流断路器跳闸；并用于防止直流设备内部绝缘损坏闪络时造成人身危险，同时对特殊故障进行保护。框架泄漏保护由两个电流元件和一个电压元件组成，电压元件可就地投入/切除，并可分别整定为报警和跳闸二段。框架保护动作跳闸后，闭锁被跳开的断路器的合闸；只有当故障消失，当地复归框架保护后，断路器才能合闸。

框架保护的电流保护与电压保护分别设置保护与出口继电器，在分别通过继电器扩展后，可单独或一起向变电站供电系统发出跳闸或联跳命令。

框架保护的整定值可由用户在现场进行整定，动作整定值和时间连续可调。框架保护动作后，框架保护的动作信号可在当地/远方显示。

电流元件监控直流开关柜框架与车站地之间的泄漏电流，可调的电压监控继电器用于监控柜体与车站地之间的电位差。当上述任一继电器动作，则站内直流断路器和对应交流断路器均跳闸并闭锁，同时发出报警信号。

电流元件采用分流器+测量放大器方案，监控直流开关柜框架与车站地之间的泄漏电流，可调的电压监控继电器用于监控柜体与车站地之间的电位差。当上述任一元件动作，则站内直流断路器和对应交流断路器均跳闸并闭锁，同时发出报警信号。

框架保护回路设计安全可靠，采用多种防止框架保护误动作的措施：

1.采用高强度聚碳酸酯绝缘垫，确保良好绝缘性能，保证电流元件可靠动作；

2.充分缩短分流器到测量装置间的接线，并采用屏蔽双绞线，抗干扰能力强；

3.选择SIEMENS公司SIMATICS7系列模拟量采集单元，保证测量精度；

框架泄漏保护原理图

（4）整流器结构原理介绍

1）为了降低整流变压器一次侧交流线电压波形畸变以减少对电网的干扰，以及降低输出直流电压的纹波系数，本整流器采用等效12脉波整流电路。

12脉波整流电路由两个6脉波3相全波整流桥并联组成。其中一个3相全波整流桥接向整流变压器的二次侧星形绕组，另一个3相全波整流桥接向整流变压器的二次侧三角形绕组。因为每台整流变压器二次侧星形绕组和三角形绕组相对应的线电压相位错开，于是可以得到两个三相桥并联组成的12脉波整流电路。当供给两台12脉波整流器的整流变压器高压网侧并联的绕组分别采用±7.5°外延三角形联接时，两套整流器并联运行即可构成24脉波整流。图1是12脉波整流电路和矢量图。

12脉波是由接向整流变压器星型绕组和三角形绕组的两个并联3相整流组成。

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