關于地鐵牽引整流器加裝雙溫度傳感器必要性的探討與實際應用

謝華輝

【摘 要】地鐵牽引變電所通過整流變壓器和整流器將AC33kV電源轉換成DC1500V電源向接觸網供電，為地鐵提供動力能源。其中整流器本體設置的溫度保護用于監視元件散熱器的溫度。一臺整流器配備一個PT100溫度傳感器裝置，當單個PT100溫度傳感器元件出現故障，易造成超溫報警和超溫跳閘誤觸發繼而對應的整流機組退出運行的情況，影響直流供電系統的穩定運行及可靠性，因此加裝雙溫度傳感器有利于提高整流器溫度保護的可靠性，雙溫度傳感器于現場實際應用效果良好。

【關鍵詞】整流器；雙溫度傳感器；可靠性；實際應用

引言

地鐵線網大發展的過程中，直流供電系統的穩定性尤為重要。下文通過溫度傳感器工作原理、溫度保護出口路徑等多方面來分析加裝雙溫度傳感器的必要性及可行性，同時介紹雙溫度傳感器于現場的實際應用情況。

一、事件背景

2017年5月13日運營期間某號線某站1#整流器R11觸發超溫報警（>100℃），隨后觸發超溫跳閘（>130℃），33kV系統1#整流機組106開關跳閘，1#整流機組退出運行，由2#整流機組供電，但若2#整流機組出現故障，將影響較大，影響地鐵營運。經過變電技術人員檢查及分析，判斷超溫報警及跳閘的原因為PT100溫度傳感器故障，緊急更換后設備恢復正常。

二、整流器溫度保護分析

（一）PT100溫度傳感器工作原理

PT100電阻為鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關系為：當PT100溫度為0℃時它的阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。它的工業原理：當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而勻速增長。

（二）整流器溫度保護出口路徑（以廣州地鐵七號線為例）

PT100溫度傳感器安裝在整流器上端，利用PT100熱電阻的工作原理將溫度信號轉化為電信號，傳輸至I4溫度采集模塊，I4溫度采集模塊將采集信號傳輸至I1模塊邏輯分析，繼而通過如下兩種途徑輸出保護信號。當溫度達到100℃觸發超溫報警，當達到130℃觸發超溫跳閘。

超溫跳閘動作出口：I1模塊將整流器故障總信號通過硬接線傳輸至DY2繼電器盒的，繼而通過硬線傳輸至33kV F650保護模塊，觸發33kV開關柜跳閘；

超溫報警、跳閘信息出口：I1模塊將各類保護信號通過485線直接傳輸至SCADA，在SCADA可以顯示具體哪種保護出口。

保護信息傳輸路徑如下圖所示：

三、結合實例分析加裝雙PT100傳感器可行性

廣州地鐵七號線牽引系統整流器為西安永電公司產品，該產品每個整流器柜溫度保護設置1個溫度傳感器PT100，從提高供電正常運行可靠性出發，可考慮每個整流器柜上設置雙PT100溫度傳感器，分別安裝在相近的二極管散熱器上方。

2個PT100傳感器將溫度信號傳輸至I4溫度采集模塊（I4溫度采集模塊設置有2個采集輸入口，原設計已用1個，預留1個），I4溫度采集模塊把2個PT100溫度采集信號輸入至PLC I1模塊后，超溫報警邏輯取“或”門的邏輯關系，超溫跳閘邏輯取“與”門的邏輯關系：

1）任意單個PT100溫度傳感器檢測到超溫100℃后，啟動溫度保護告警出口；

2）單PT100溫度傳感器檢測超溫130℃后，另一個PT100溫度傳感器未檢測到超溫130℃，不啟動溫度保護動作出口；

3）雙PT100溫度傳感器同時檢測超溫130℃后，啟動溫度保護動作出口。

其保護信息傳輸路徑及簡單邏輯示意圖如下：

四、雙PT100溫度傳感器的實際應用

廣州地鐵七、九號線已全面加裝雙PT100溫度傳感器，雙PT100溫度傳感器功能測試正常，整流器設備運行正常，加強了整流器可靠性及穩定性。雙PT100溫度傳感器安裝圖及人機界面顯示圖如下：

結語

綜上所述，雙溫度傳感器應用于地鐵牽引整流器，有利于保障直流供電系統的穩定運行。雙溫度傳感器已優先應用及測試于廣州地鐵七、九號線，各項功能正常，效果顯著，提高了整流器設備的可靠性及穩定性，推薦應用到各地鐵線路實際中去。

參考文獻：

[1]于松偉.城市軌道交通供電系統設計原理與應用[M].成都：西南交通大學出版社，2008.6.

[2]王靖滿.城市軌道交通供電系統技術[M].上海：科學普及出版社，2011.9.

（作者單位：廣州地鐵集團有限公司）