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广州地铁2号线1500V直流开关的控制保护(1)

2014-08-01 02:10 摘 要：介绍广州地铁2号线1 500 V直流开关的结构特点，阐述了控制保护原理，举2例分析有关运营故障，并提出对应措施，以确保地铁接触网供电系统的正常稳定运行。关键词：1 500 V直流开关；控制保护；故障分析；广州地铁2号线0引言
广州地铁2号线接触网采用1500V直流双边供电系统。在牵引变电所（以下简称牵引所），通过干式整流器实现24脉波整流，将33kV交流电转变为1500 V的直流电，输送到母排后通过1500 V直流开关经直流电缆输送到接触网上。广州地铁2号线采用江苏长江电器集团与瑞士SECHERON合资生产的1500 V直流开关，馈线开关采用了SIEMENS 公司的DPU96作测控保护单元，进线开关及回流柜采用S7控制器。
11500V直流开关的结构特点
1500V直流开关主要由上部连接、下部连接、驱动装置、合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧装置以及分合闸位置辅助触点组成。其中驱动装置和大电流脱扣保护装置是1500 V直流开关的核心部分。
驱动装置的作用是牵引棘轮拉动动触头使其与静触头闭合，完成合闸。驱动装置由工程塑料支架、限位缓冲弹簧、分闸辅助弹簧、传动圆钢组成。整个驱动装置在合闸线圈铁心的推动下在受限范围水平面内沿导轨方向前后运动。合闸时铁心推动驱动装置往前运动，驱动装置牵引棘轮拉动动触头运动 ；驱动装置的运动使分闸辅助弹簧压缩 ；为避免铁心向前使动触头与静触头发生猛烈冲击而损坏，驱动装置运行到限制位置后，限位缓冲弹簧受压收缩产生与铁心运动相向的力，吸收驱动装置的动能使之迅速平稳地停在与静触头密贴的位置。
大电流脱扣保护装置是直流开关上利用电磁力原理实现直流保护的一种装置。有一个由硅钢片叠成的磁扼垂直套在动触头外侧，只要开关回路中的电流达到整定值，磁扼中产生的磁场把衔铁吸合下来，衔铁带动连杆，连杆的运动顶起牵引触头的棘齿，原来在水平方向力的平衡被打破，棘轮向上顶起，轴脱扣后，动触头在分闸弹簧作用下迅速弹开（这时合闸铁心未动）。DPU96根据辅助触点的输入和主电路电流电压的测量值进行运算，输出控制使合闸线圈失电、铁心后退，驱动装置在分闸辅助弹簧作用下往回运动，DPU96发出大电流报警信息。大电流脱扣保护的整定值通过调整磁扼中的磁通路来实现。
2 1500V直流开关的控制保护
广州地铁2号线1500 V直流开关采用西门子DPU96测控保护单元，实现对开关的控制、保护、测量及通信功能。
2.1 1500V直流开关的控制
1）在开关本体上直接分闸
打开1500V开关柜门，转动小车面板前的操作手柄至分闸位，不需要经过DPU96判断条件可以直接分闸，也就是将机械转动直接作用在大电流脱扣装置上，使开关脱扣分闸。
2） 当地位分合闸
在1500V开关柜面板上用分合闸按钮发触发信号给本开关DPU96，经DPU96运算判断后进行分合闸。
3）远方位控制
牵引所内4台馈线直流1 500 V开关的DPU96、2台进线直流1 500 V开关及回流柜的S7各自通过通信模块，以PROFIBUS总线协议构成网络，经牵引所内RTU进行通信协议转换后，实现牵混所 （牵引所和降压所的统称，以下同） 中央信号屏、牵混所监控微机、 OCC控制中心对1 500 V直流开关的分合闸，并取得开关保护、电流电压量、操作记录等数据。
2.2 1500V直流开关的保护
1）大电流脱扣保护
直流进线、馈线开关设置大电流脱扣保护。大电流脱扣主要用于接触网近端短路保护，它在1 500 V直流开关上利用电磁原理实现保护分闸。进线开关整定值为12 000A，馈线开关整定值为9 000 A。
2） Imax保护
直流馈线开关设置有Imax保护，即电流速断保护。在DPU96中可设定Imax的整定值，只要DPU96检测到开关主电路中电流大于此整定值则DPU96保护分闸。馈线开关整定值Imax=8 000 A。
3） 过电流保护
直流馈线开关设置过电流保护 。当电流达到整定值3 000 A并持续30 s后DPU96保护分闸。