直流供電系統在城鐵試驗線中的應用

董艷平，馮麗萍

(長春軌道客車股份有限公司動力廠，長春 130062)

直流供電系統在城鐵試驗線中的應用

董艷平，馮麗萍

(長春軌道客車股份有限公司動力廠，長春 130062)

詳細介紹了城市鐵路試驗線直流供電系統的組成，并針對系統邏輯控制及保護進行分析與論證，從而解決了四個變電站同時或分別向三條大型試驗線提供不同種類電壓的技術難題，最大限度滿足了城市鐵路機車車輛調試需要。

直流供電系統;城鐵試驗線;組成及控制保護

0概述

當今社會，隨著科學技術不斷發展進步，不僅網絡改變生活，交通也正在改變著人們的生活。城市鐵路機車從時速25公里到時速120公里的飛躍，將成為城市鐵路發展史上又一個里程碑。然而，隨著鐵路運營速度不斷提升，也就對城市鐵路試驗基地的供電系統和線路試驗能力提出更新更高的要求。目前，國內已經形成了規模最大、設施最先進、配套最完備的城市鐵路試驗基地，已經具備了120km/h城市軌道車輛的研發試驗能力。

下面簡要論述一下，750V/1500V/3000V直流供電系統在某公司城市鐵路試驗基地試驗線中的應用。

1 試驗線直流供電系統組成

750V/1500V/3000V直流供電系統是城鐵試驗線供電的樞紐，它的主要任務是向試驗線的接觸網和接觸軌提供不同種類試驗電壓，以滿足各種城市軌道機車車輛調試的需求。目前，按照城市軌道交通直流750V機車車輛最大負荷電流為6000A，直流1500V機車車輛最大負荷電流為8000A，直流3000V試驗線最大工作電流為4000A，車輛最大容量為12000KVA計算，在試驗基地新建1.8km試驗線，3km試驗線，并從3km直線出岔至其上方新建約4.5km環形試驗線，同時三條試驗線按接觸網和接觸軌設計，接觸網滿足直流750V、1500V、3000V調試能力、接觸軌滿足直流750V、1500V調試能力。

為了最大限度滿足機車車輛調試要求，我們將供電系統進行合理布局，在3km直線線路中點新建由51、52和53變電站組成的三所合一的直線變電所一座，在環線上方新建54環線變電所一座。兩座直流牽引變電所電源，由66/10KV總變電所饋出，與新建兩直流牽引變電所組成10KV環網供電方式。其中51號變電站，52號變電站和54號變電站均通過直流隔離開關將兩套整流機組進行串并聯實現DC750V和DC1500V輸出，53號變電站通過兩套整流機組單獨整流并聯實現3000V電壓等級輸出。如圖1所示:

2 直流供電系統運行邏輯關系

圖1 試驗線變電所平面布置圖

為了實現四個變電站同時或分別向三條大型試驗

線提供不同種類電壓的技術難題，最大限度滿足了城市鐵路機車車輛調試需要，我們通過對系統進行詳細的研究后，將城軌機車車輛調試方式劃分為以下幾種情況:

(1)當環線4.5km試驗DC750V/1500V機車車輛時，由于線路比較長線路壓降大，必須兩個變電所同時投入，環線54所DC750/1500V變電所和直線51所或52所變電所中的一座DC750/1500V所，組成雙邊供電。當54所和51所或52所其中一所為環線同時供電時，52所或51所可以在相同電壓等級下同時或單獨對直線3km供電。

(2)當直線3km試驗DC750V/1500V機車車輛時，可根據試驗機車容量合理選擇投入兩座或一座DC750/1500V變電所為直線試驗機車供電。當需要51號變電站與52號變電站同時為直線供電時，必須在相同電壓等級下同分、同合;當51號變電站單獨為直線供電，必須先把52號變電站相應的上網、上軌隔離開關、饋線斷路器，負極開關退出;當52號變電站單獨為直線供電，必須先把51號變電站相應的上網、上軌隔離開關、饋線斷路器，負極開關退出。

(3)當直線3km/環線4.5km試驗DC3000V機車車輛時，投入53號變電站直流牽引變電所中DC3000V系統，由于DC3000V電壓等級高，在投入DC3000V變電所之前必須保證如下條件:在DC3000V為直線供電之前，首先必須保證先斷開與直線相應的所有DC750/1500V接觸網上網、上軌隔離開關、饋線斷路器，并斷開相應的負極開關;在DC3000V為環線供電之前，首先必須保證先斷開與環線相應的所有DC750/1500V接觸網上網、上軌隔離開關、饋線斷路器，并斷開相應的負極開關，防止設備絕緣損壞。

(4)當直線1.8km試驗DC750V或DC1500V機車車輛時，按要求電壓等級，投入51號變電站。

下面以51所和54所向環線4.5km接觸網/接觸軌供750V/1500V電壓為例，邏輯關系圖如圖2所示:

圖2 51所和54所向4.5km試驗線供電邏輯框圖

同理52所與54所雙邊同步分合閘、51所與52所同步分合閘、53所與51所、52所供電邏輯關系原理同上。

3 直流供電系統的控制閉鎖條件

結合試驗線供電系統運行邏輯關系，為解決供電系統在復雜的運行工況下能夠安全可靠運行，確保機車車輛順利調試，我們在供電系統二次控制回路，同時配置了多重控制閉鎖條件。

(1)環線4.5km試驗線停、供電時，在正常的手動同合、同分操作時，實現環線兩所控制回路上相關的饋線斷路器的同步分、合。故障狀態在為環線供電時，必須實現同步斷開與環線供電相關的饋線斷路器。

(2)直線3km試驗線停、供電時，在正常的手動同合、同分操作時，實現直線兩所在控制回路上相關的饋線斷路器的同步分、合。故障狀態在為直線供電時，必須實現同步斷開與直線供電相關的饋線斷路器。

(3)環線同步操作柜的閉鎖條件是進線斷路器合閘、DC3000V環線退出、在相同的電壓等級下、相應的進線及饋線斷路器在工作位置、在相同的上網或上軌狀態，選擇同步操作環線的51與52，52與54，51與54變電站的饋線斷路器。

(4)直線同步操作柜的閉鎖條件是進線斷路器合閘，DC3000V直線退出，在相同的電壓等級下，相應的進線及饋線斷路器在工作位置，在相同的上網或上軌狀態，選擇同步操作直線的51，52變電站的饋線斷路器。

(5)直線單獨操作的閉鎖條件:進線斷路器合閘，DC3000V直線退出，另一所對應的上網、上軌隔離開關、饋線斷路器、負極開關退出，相應的進線及饋線斷路器在工作位置，在相同的上網或上軌狀態，選擇獨立操作。

(6)DC3000V變電所投入聯鎖條件:先斷開與直線/環線相應的所有DC750/1500V接觸網上網、上軌隔離開關、饋線斷路器，并斷開相應的負極開關，選擇供電線路斷路器。

(7)四個變電所的兩組整流機組必須共同運行，不允許單獨運行，以保證電壓質量。

(8)在進線柜設置逆流保護，當發生逆流保護動作時，跳逆流所的直流進線斷路器及10kV饋出斷路器，并且將與本所相關的同合、同分饋線斷路器斷開。

(9)單極隔離開關電壓轉換柜轉換時，相應的10KV整流機組饋線斷路器斷開、直流開關柜進線斷路器斷開、單極隔離開關的手柄未插入。

(10)DC1500V進線斷路器的運行條件為橋并或橋串正常。

(11)DC750V進線斷路器的閉鎖條件為橋并正常。

(12)DC1500V饋線斷路器運行條件為橋串正常。

(13)DC750V饋線斷路器運行條件為橋并正常。

(14)負極隔離開關的閉鎖條件:相應的10KV整流機組饋線斷路器斷開、直流開關柜進線斷路器斷開、單極隔離開關的手柄未插入、負極隔離開關的手柄未插入。

(15)外部控制條件在直流所控制室和區間設備間分別設有緊急分閘控制箱，將對應的環線、直線、1.8 km饋線斷路器分閘信號分別匯總后送入緊急分閘控制箱。箱上分別設有直線緊急分閘按鈕、環線緊急分閘按鈕和1.8km緊急分閘按鈕，當在危機到人身設備及車輛安全的緊急情況下，通過操作上述按鈕人為切斷相關線路的所有饋線斷路器。

4 直流供電系統的保護

在整個直流供電系統中，我們還采用各種微機測控保護裝置，來進一步完善提高系統運行的安全性、可靠性。

(1)在10KV供電系統中，主要采用施耐德SEPAM保護裝置，集電流速斷保護、方向性過流保護、零序電流保護、整流器熔斷器單只/雙只熔斷保護于一體，并具備設置自投與失壓跳閘功能。

(2)牽引整流變壓器設置了變壓器本體保護如超溫告警、高溫跳閘保護。

(3)直流750V/1500V供電系統，采用德國DCP106綜合保護裝置，配置了大電流脫扣保護、逆流保護、DIDT保護、雙邊聯跳保護、定時限過流保護和低電壓保護。

(4)直流3000V供電系統，采用西門子S7系列微機測控保護單元，保護集保護、控制、顯示、測量與一身，對開關位置、事故、預告信息、波形記錄進行實時監控。

總之，城鐵試驗線直流供電系統的建成，完全實現了四個變電站同時或分別向三條試驗線安全、可靠提供不同等級電壓的功能，最大限度上滿足了城市軌道機車車輛調試的需要，為公司的生產規模、產品水平、研發試驗能力能夠達到世界一流水平奠定堅實基礎。放眼世界，城鐵帶來的生活改變，已經在眼前，它將給人們的出行帶來更多方便、更多快捷。

4 結語

［1］吳錦青.電氣化鐵道接觸網［M］.北京:中國電力出版社，2004.

［2］劉介才.工廠供電［M］.北京:機械工業出版社，1984.

［3］關長祥.進網作業電工技術基礎［M］.北京:機械工業出版社，2000.

［4］陳家斌.變電運行與管理技術［M］.北京:中國電力出版社，2007.

責任編輯:吳旭云

The application of DC power supply system in test lines of urban railways

DONG Yan-ping，FENG LI-ping
(Power Plant of Changchun Limited Liability Company Track Passenger Train，Changchun 130062，China)

This paper introduces the composition of DC power supply system in test lines of urban railways in detail，analyzes and demonstrates the logic control and protection of the system，which solves the technical problem that the four power substations simultaneously or respectively send different voltages to the three big test lines so as to meet the need of debugging for locomotive vehicles to the utmost.

direct current supply system;test line of urban railway;composition and control protection

U231+.8

A

1009－3907(2011)06－0013－03

2011-05-09

董艷平(1961-)，女，吉林九臺人，高級工程師，主要從事工廠電氣技術方面的研究。