HXXS10B型再生制动能量吸收装置培训手册.doc

HX0.00200 HXXS10B 型再生制型再生制动动能量吸收装置能量吸收装置 培训手册培训手册 北京地铁车辆装备有限公司北京地铁车辆装备有限公司 湖南恒信电气有限公司湖南恒信电气有限公司 2009 年年 12 月月 目目 录录 1概述 _ 2. 使用环境条件_ 3 主要技术指标 _ 4 产品性能说明 _ 5.原理及操作介绍_ 6. 电路特点：_ 7. 设备配置及安装_ 8. 设备土建安装、风道及平面布置要求_ 9. 控制系统操作步骤_ 10. 系统退出_ 11. 使用注意事项_ 12. 故障及诊断_ 13. 维护维修_ 14. HXXS 型再生制动能量吸收装置监控系统_ 1概述概述 随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，地铁及轻轨电动客车控制技术也得到 长足的进步。目前应用得较为广泛的调速技术主要有直流斩波调压、再生电阻制 动系统，交流 VVVF 变频变压调速、再生电制动系统。本设备设置在供电所直流侧， 作为车辆再生制动时的总吸收装置。提供车辆再生制动功能而设置，以及满足车辆 各种性能试验。 在国外，为减少车载设备，抑制地铁洞内温度的升高，一般在车上不设置全功 率电阻制动装置，而在运营线的每个供电所设置一套总的功率吸收设备。例如日本 多摩、东京、大阪轻轨和地铁线路，加拿大多伦多轻轨，意大利米兰 3#线地铁均采 用线网吸收装置。 国外吸收装置主要采取恒压吸收和逆变吸收两种方式，恒压吸收装置采用斩波器 和吸收电阻配合，根据再生制动时线网电压的变化状态调节斩波器导通比，从而改 变吸收功率，将线网电压恒定在某一设定值范围内。逆变吸收装置则是利用电力电 子器件构成逆变器，将直流电逆变成工频交流电馈送交流电网。由于该交流电谐波 分量较大，所以必须设置谐波抑制器和功率补偿器。装置控制部分一般采用单片机 系统或用一台工控机实现控制和显示。装置均以柜式箱体布置，视吸收功率的大小 由若干个控制柜组成。 国内目前主要采用恒压电阻吸收装置。 1.11.1 车辆再生制动技术概述车辆再生制动技术概述 目前城市轨道交通车辆（地铁、轻轨、有轨电车）应用得较为广泛的调速技术 主要有直流斩波调压、再生-电阻制动系统，交流变频变压调速（即 VVVF 系统） 、再 生电制动系统。我国北京地铁已采用了上述两种调速系统的电动客车，上海、广州 地铁采用 VVVF 交流调速系统，重庆、武汉、深圳城轨车辆也均采用 VVVF 交流调速、 再生电制动系统。 采用再生回馈电制动方式是现代地铁、轻轨车节能及减少污染的最佳途径。无 论是直流斩波调压车、还是 VVVF 交流调速车均采用再生回馈电制动方式。 工作原理如下图 通常当车辆处于再生电制动时，若电网具备吸收能力，即此时另有其他车辆正 处于牵引状况，列车能稳定的再生制动。而当单列车运行时，此时电网不具备吸收 能力，列车只能采用空气或其它机械制动。因此，解决此状况的方法是在供电站附 近设置再生制动吸收设备。 1.21.2 再生制动能量吸收装置概述再生制动能量吸收装置概述 牵引电站再生制动能量吸收装置是城轨交通供电控制系统的重要组成部分，对 抑制地铁洞内温升、减少车载设备、减小车辆维修量带来了较大的便利。原地铁、 轻轨车辆电制动采用再生制动或再生电阻制动模式，对于车流密度不大的线路， 再生电制动功能得不到充分发挥，造成气制动投入频繁，使得洞内或沿线闸瓦灰尘 较多，严重污染环境，且造成地铁隧道内温度不断升高。为了减少电阻制动逸散在 洞内的温度，工程中不得不加大洞内排、通风量或增大空调功率，造成工程建设费 用及运营费用昂贵。再生制动吸收就是在牵引电站设置集中吸收设备，使车辆再生 能量消耗在地面空间。 再生制动能量吸收装置工作原理如下图所示： 当处于再生制动状况的列车回馈出去的电流不能完全被其他车辆和本车的用电 设备所吸收时，能量吸收装置立即投入工作，吸收掉多余的回馈电流，使车辆再生 电流持续稳定， 最大限度的发挥电制动功能。 通过检测供电电源的外特性及电流的极性可准确地判断能量吸收装置投入工作 的时间,检测外特性及电流图示如下。 1.3 能量吸收装置的控制及与牵引所的连接能量吸收装置的控制及与牵引所的连接 1.3.1 能量吸收装置的控制电压： 控制电压 DC220V；采用蓄电池浮充电供电方式。 1.3.2 与牵引所的连接方式： 母线或电缆直接相连，装置内设电动隔离开关、电磁接触器及避雷器等。 1.3.3 能量吸收装置的投入与分断： 1.3.3.1 远程遥控方式：中心控制室控制能量吸收装置的投入与分断。 1.3.3.2 除远程遥控外，本地也可以直接控制能量吸收装置的投入与分断。 1.3.4 监控要求： 当地计算机显示屏上应能完整的显示能量吸收装置的工作状况：如待命状况、吸 收工作状况、故障和主要开关的工作状态以及直流回路监视，当直流回路故障时装置 发出报警信号。同时，响应综合自动化系统的状态查询，将本地的工作状态上传。通 过触摸屏，可在当地对能量吸收装置的工作参数进行设置和查询显示,如工作电流、 电压。 1.3.5 牵引所提供的供电电压及其他控制信号： 1.3.5.1 电网供电电压： DC750V。 变化范围：DC500VDC1100V 1.3.5.2 供电站交流侧电压信号：10kV/100V。 1.3.5.3 供电电站直流侧母线直流电流信号： 4000A2/5V2。 2. 使用环境条件使用环境条件 2.1环境温度：-5 +45（室内） ，-15 +40（室外） 。 2.2相对湿度：日平均值不大于 95%；月平均值不大于 90%（25C） 。 2.3海拔高度：1000 m 2.4地震烈度：8 度 2.5饱和蒸气压：日平均值不大于 2.2103Mpa，月平均值不大于 1.8103Mpa 3 主要技术指标主要技术指标 3.1 装置主要技术参数 3.1.13.1.1 再生制动能量混合吸收设备技术参数再生制动能量混合吸收设备技术参数 功率：20s 短时功率：2500 kW 20 s 周期 120 s 额定工作电压： DC750V； 允许电网电压波动范围： DC500V900V；最高电压不超过 1000V 额定吸收电流：1150A 短时电流：3200A/20s； 峰值电流：5000A 电网电压恒定平均吸收控制值： 850V900V； 工作制：间歇工作制 3.1.23.1.2 电阻吸收部分主要技术参数电阻吸收部分主要技术参数 短时吸收功率为 2500kW 20s 周期：120s 短时吸收电流为 3200A/20s 转换判断电压：830V900V（可调） 电阻持续发热功率：300kW 斩波器单相工作频率：200Hz 斩波器合成工作频率：600Hz 3.23.2 辅助电源电压辅助电源电压 DC220V（控制、保护和信号回路） ，在上述数值的 80%120%范围内各种电 气设备动作准确可靠。 AC220V，供柜内照明、防潮加热用。 4 产品性能说明产品性能说明 4.1 本设备电气原理为四相斩波调阻系统，每相功率器件采用 3300V/1200A IGBT。 4.2 吸收电阻 电阻： 0.18,每相电阻：1.10（6 相） ； 每相短时功率：264 Kw 每相持续功率： 50 Kw 冷却方式：自然冷却； 材料： Ni-Cr 非磁性电阻带。 电阻器组件采用无骨架长波型电阻元件，每一支路电阻由 n 个电阻器组件串 并联组合。 4.3 设备的控制、保护及信号 4.3.1 控制： 系统控制采用双微机控制方式，上位机为管理机由一台 32 位控制机组成，下位 机为控制机由一台 16 位单片机构成。 上位机承担系统的人机交互、数据采集和存贮，并且是整个系统的通讯中枢。 能自动记录各种牵引、制动电压，电流及吸收电流曲线等，能通过通信接口与变电 所综合自动化系统连接，对吸收设备实行远程监控，通过系统自带的触摸液晶显示 屏，可进行参数的设置、命令输入等工作。 下位机主要执行逻辑判断、斩波器投入条件判断、自动调节等功能。系统根据 交、直流电压的变化及受流轨电流的极性进行综合判断，在确定在线车辆已处于再 生制动状况后，开通各相斩波器。根据线网再生反馈电流的大小，自动调节斩波器 的导通角，改变各相电阻等效阻值，实现吸收功率平衡，稳定线网电压。当车辆由 再生电制动转为其它工况运行时，经系统判断，自动关断各相斩波器，使吸收设备 处于待命状态。 4.3.2 保护： 系统具有过压、过流、过热、短路欠压等保护。 故障必须经人工判断处理后，设备才能再投入工作。上述故障均为电子快速保 护。 设备具有对控制电源的监视功能，当直流控制电源发生故障时，系统迅速切断 线路接触器，通过硬接点向综合自动化发出故障报警信号。 4.3.3 信号 设备通信采用光纤 RS485 口（带光/电隔离）与变电所综合自动化系统接口，实 现远程遥控、遥信。 系统两级计算机均与变电所综合自动化系统的时钟同步，时标精确到毫秒级， 对时方式为软件对时，对时精度为 1 毫秒。所有故障信息的上报均带时标，有利于 故障现象和故障原因的分析。 制动能量吸收装置作为在线车辆再生电制动，且其能量不能被其它用电设备或 车辆消耗时，通过线网由制动能量吸收装置消耗该部分的能量，根据吸收功率的大 小自动调节导通比，维持线网电压恒定。 吸收装置在车辆处于启动、加速、惰行、停站或线网无车辆运行时，不得投入 工作。 吸收装置具有远地和当地控制功能，具有监控系统，同时还具有各数据处理、 数据传输等功能。 5.原理及操作介绍原理及操作介绍 5.1 系统原理及组成系统原理及组成(主电路原理见附图主电路原理见附图 1 所示所示)。 主电路由电动隔离开关（QS） 、线路接触器（KM1） 、滤波装置、吸收电阻 （RZ1RZ4） 、IGBT 斩波器（VT1VT4） 、续流二极管（VD1VD4） 、电流电压传感器 （SA1SA5，SV1SV2） ，微机控制系统（A7）,支路快速熔断器、支路故障隔离开 关（QS1QS4） 、温度传感器及避雷器等构成。 能量吸收装置的启动和工作过程： 1）启动时，先合上斩波柜中 DC220V 直流控制电源。 2）上位机系统投入工作，显示屏自动进入工作画面。 3）“综合自动化系统”发出“启动”命令，电动隔离开关 QS“合” ，其条件是 “快开”在断开状态。由 QS 给出闭合信号连锁“快开”的合闸回路，只有 QS 闭合后， “快开”才允许闭合。 4）然后， “快开”闭合，发出“快开闭合确认信号”和“快开闭合连锁信号”给 能量吸收装置，作为能量吸收装置投入工作的必要条件。 5）能量吸收装置在接收到“快开合闸”信号后，根据电网电压及“快开闭合确 认”信号，进入正常启动程序。微机控制系统首先合上 KM2 预充接触器，给 滤波电容充电，然后合上线路接触器（KM1） ，此时完成能量吸收装置投入工 作前的准备。 6）此后微机控制系统将自动测定线网空载电压值和吸收电压值，根据各个传感 器检测信号综合判断线网上是否有列车处于再生电制动状态。一旦确认列车 处于再生制动状态并需要吸收能量时，斩波器立即投入工作，微机控制系统 进行快速的电流跟踪和恒压控制运算。当车辆制动级位较低时，即回馈电流 较小，经控制单元运算后，调节斩波器导通比，使斩波器处于低开通状态。 随着制动级位增加，控制系统经 PID 实时运算，快速调节斩波器导通比，以 维持电网电压的相对恒定，确保列车充分有效利用电制动。 7）直至线网电压值低于设定的吸收电压值后，关闭斩波器，等待下次车辆的再 生吸收。整个制动过程，可以根据线网电压变化及再生功率大小，实现实时 控制。 8）故障时，由能量吸收装置故障继电器控制“快开”跳闸。 9）当系统发生一个支路 IGBT 直通故障时，能量吸收装置故障继电器控制“快开” 和“线路接触器”跳闸，经人工将支路故障隔离开关分断后，其他支路仍可 投入工作；故障支路待设备停止工作时，进行故障处理。 本装置由四个独立的吸收电阻支路组成，每一支路由一个 IGBT 斩波器控制,构 成四相不重恒压吸收控制系统。电网电压变化由电压传感器 SV1 检测，牵引、制动 工况的信号由牵引供电站提供的母线电流信号、来自 GIS 系统的交流电压信号及 SV1 电网电压传感器检测，送给微机控制系统 A7，由微机控制系统综合判断牵引变 电所所处的工况（牵引或制动） ，确定斩波器的投入或退出，并对斩波器的导通比进 行控制。设备的启动和撤除可以由综合自动化系统遥控操作，也可以在本地人工操 纵，由斩波柜上的“当地/远方”转换开关选择。 5.25.2 控制电路系统控制电路系统 控制电路图是根据主电路的功能要求而设计的,由手动控制、远程微机控制两部 分组成。见附图 2 和附图 4。 主电路中的主开关闭合情况，可以通过其指示灯从柜面上或 LCD 屏上直观看到。 电动隔离开关 QS 是不带负荷分断的开关，因此，电路中隔离开关的分与合必须 受 KM1 接触器的常闭点连锁，即 KM1 接触器分断，QS 才能操作。 投入工作前，先合上空气自动开关。 1）微机接到系统启动命令后，微机系统将进入待吸收准备状态。即合支路电磁接触 器 KM1 等。微机通过控制继电器 KA5、KA6、KA14 来控制 KM1、KM2 的合与断。 2）主电路中的主开关闭合情况，可以在计算机显示屏上直观看到。也能通过通讯口 进行遥信，反映到中央控制室。 3）能量吸收装置的投入与分断：合上工控机电源，使工控机进入工作界面，然后通 过综合自动化系统或手动的合与断来实现。首先合控制电源，然后合隔离开关，最 后让微机控制系统自动完成后面的合闸过程。分断时相反，先发出停止指令，让微 机控制系统先分断 KM1 ，然后分断隔离开关，完成停机步骤。 4）电动隔离开关是不带负荷分断的开关，因此，电路中隔离开关的分与合必须受 KM1 接触器的常闭点连锁，即 KM1 接触器分断，QS 才能操作。 5.35.3 控制系统说明控制系统说明 微机控制系统采用双微机控制方式，上位机为系统管理及监控、接受变电所综 合自动化系统的各项指令，执行设备的投入、撤除、试验等操作，自动记录各种牵 引、制动电压、电流及吸收电流曲线等；通过通信接口与变电所自动化系统进行数 据交换，对能量吸收装置进行实行监控；通过触摸液晶显示屏，完成参数的设置、 运行状态监视、故障判断及处理、数据记忆及外部打印等功能。 下位机主要执行判断、斩波器投入、调节和撤出等功能。判断的设置和原理： 系统根据牵引变电所的电流和电压信号进行综合判断，当在线车辆处于再生制动状 况，如果没有其他设备吸收其能量时，系统首先根据交流侧电压变化与判断基准电 压进行比较，当交流侧电压检测值低于对应 DC750V 时的值，系统执行判断基准电压 与直流侧检测电压进行比较，只要直流侧检测电压大于判断基准电压，系统投入工 作状态，开通斩波器；根据牵引网再生反馈电流的大小，自动调节斩波器的导通角， 改变各相电阻等效阻值，实现吸收功率平衡，稳定网压。当交流侧电压检测值高于 对应 DC750V 时的值，系统执行判断基准电压加上交流U 作为新的判断基准值与直 流侧检测电压进行比较，只要直流侧检测电压大于该判断基准电压，系统投入工作 状态，开通斩波器；根据牵引网再生反馈电流的大小，自动调节斩波器的导通角， 改变各相电阻等效阻值，实现吸收功率平衡，稳定网压。实现电压相对判断，而且 在设定判断基准值以上进行比较，既解决了电网波动的影响，又解决了当一个牵引 电站撤除时，该电站的制动能量吸收装置仍能正常投入吸收工作。本装置还引入了 电流辅助判断方式，有效地解决了轨道电阻压降的影响。判断条件处理不好，将造 成装置不投或误投现象!当车辆由再生电制动转为其它工况运行时，自动关断各相斩 波器，使吸收设备处于待命状态。 控制关系如下： 通讯系统具有遥控、遥信功能，通过 RS485 标准通信口与变电所综合自动化系 统接口。 5.3.1 系统结构 控制系统是整个 HXXS10B 型再生制动能量吸收装置的核心。根据应用的需要 和相应设备的特点，分为上、下两级控制，组成原理如下图 1 所示。 系统总线 SCADA系统 上位机 下位机 开关量输入模拟量输入开关量输出PWM输出 RS-485 RS-485 光纤 图 1 系统结构示意图 其中下位机采用高性能的 16 位微处理器，结合其他外围器件，构成一个性能稳 定、可靠、功能强大的底层系统。完成数据采集、逻辑处理、故障判断、控制输出、 PI 调节运算、多相 PWM 输出、系统通讯等工作。 上位机采用具有高可靠性和功能强大的工业控制机，是控制系统的人机交互工 具，也是一个系统通讯中枢。主要进行状态监视、数据存贮和图形表现、系统参数 设置、运行控制、通讯处理等工作。 5.3.2 下位机系统 系统功能 通过 RS-485 通讯口响应上位机发出的系统操作和参数设置命令 12 路模拟量采集，并对采集的数据进行数字滤波 32 路开关量输入，并对其进行逻辑判断处理 根据逻辑处理结果进行 16 路开关量输出 46 相 PWM 脉冲输出，脉冲频率可调节 对所有采集的数据进行工况判断，符合吸收条件时进行 PI 调节处理，以形成 PWM 输出的控制量 系统故障处理 在系统测试条件下，系统开环运行 1). 系统组成 CPUPSD RS-485 模 拟 量 输 入 放 大 器 开关量输出开关量输出扩展 开关量输入 地址/数据总线 电网电压 吸收电流 测试给定 PWM输出 TO IGBT 图 2 下位机系统结构图 下位机以 16 位微处理为核心，配合一片大规模集成芯片 PSD，形成一个完整的 高性能智能控制器。具有结构紧凑、运行可靠的突出特点。其软件设计充分应用了 我公司在吸收设备领域的多项科研成果，尤其是吸收条件判断和控制方式以及控制 效果达到当前国际同类产品先进水平。 2). 系统软件控制流程 开始 系统初始化 输入/输出处理 故障处理 通讯处理 图 3 主程序流程图 入口 重启软件定时器 重启A/D采样 A/D采样数字滤波 开关量输出 读入外部给定 PWM输出 PI调节计算 相对电压计算 封锁PWM脉冲输出 开关量输入 中断退出 系统就绪 工作/测试 NOYES 测试工作 图 4 软件定时器中断服务子程序处理流程 3). 抗干扰措施 下位机系统的工作可靠性至关重要，直接影响到设备是否能正常工作。因此在 进行系统设计时对此作了充分考虑。在电路设计和软件设计中都采取了很多措施， 使系统能在恶劣的环境条件下长期正常运行。主要的措施有： 输入/输出与微处理器单元完全隔离 外部输入的模拟量采用线性隔离 充分的电源滤波和电源监视 内部看门狗加软件陷阱 为保证模拟采样的真实性，对所有模拟量进行多次采样并进行数字滤波 5.3.3 上位机系统 1). 系统功能 对下位机进行参数设置 从下位机读取运行数据、运行状态、开关位置状态、输出状态、故障监视 向 SCADA 系统提供数据 响应综合自动化系统的系统操作命令 向下位机系统发布控制命令 对运行数据实时保存 响应操作人员的历史数据查询并进行数值或图形表达 2). 系统通讯 上位机系统是整个吸收设备的通讯中枢，起承上启下的作用。上下通讯均采用 RS-485 方式。 3). 系统软件介绍 上位机软件采用面向对象技术开发，可运行在 Windows 95/98/NT/2000 环境下。 具有简便、直观的人机交互界面，一般情况下不需要进行任何操作。 软件采用国际通用的数据库管理系统，并能对前 7 天的数据进行简便的历史数 据查询。 5.3.4 保护 装置具有过压、过流、过热、短路欠压等保护。 直流侧过电压包括雷击过电压、操作过电压和来自地铁车辆上的过电压。当网 压超过设定值时，设备停止工作，给出过压信号，断开接触器，断开支路快速断路 器。 在斩波器元件散热器上设置温度传感器元件，用于监视元件散热器的温度，并 在当地显示屏上显示实时温度，当温度超过保护设定值时，发出 IGBT 超温故障信号， 关闭系统，保证吸收装置在无人监守的情况下自动安全运行。 电阻柜空气出口温度设定三档，当温度超过 150C 时，吸收功率自动降低到最 大设定功率的 2/3；当温度超过 170C 时，吸收功率自动降低到最大设定功率的 1/2；当温度超过 200C 时，斩波器自动关闭。 短路保护分为斩波器前短路保护和斩波器后短路保护，当短路点发生在斩波器后 一级，设备首先关断斩波器，发出相应支路短路保护信号，短路点发生在斩波器前一 级（含斩波器本身） ，快速断路器动作。当发生过流、短路、接地故障时，迅速向对 应直流断路器发出故障跳闸信号。 以上故障必须经人工判断处理后，设备才能再投入工作。 设备具有对控制电源的监视功能，当直流控制电源发生故障时，应迅速切断接 触器，发出故障报警信号。 5.3 系统特性曲线 为方便列车试车，吸收装置还可以将各种牵引、制动电压电流曲线记录下来。 作为今后列车大修时的运行数据记录，供分析之用。 运行分析图见附图 6附图 9 所示。 6. 电路特点电路特点 6.1 系统采用 IGBT 1200A/3300V 作为主要功率器件，响应速度快，可缩小设备体积。 6.2 吸收装置采取恒压控制方式，通过检测电网电压的变化，自动调节斩波器的导通 比，根据车辆再生制动力的大小调整吸收电流。 6.3 系统采用四相不重控制、即差相斩波控制方式，减少了斩波调节时对电网电压脉 动率的影响，有效地改善了电流、电压脉动率，使电流连续平稳。 6.4 整个系统由上、下位计算机实现控制和调节，响应速度快，调节迅速。参数的改 变，根据实际工况进行调整，同时可实现人机对话和参数显示。 6.5 采用牵引所正极电流极性判别及接触网电压变化判别方式， 可准确判断车辆的 运行工况，确定吸收装置的投入时间。 7. 设备配置及安装设备配置及安装 设备由三部分组成，安装于室内干燥地方，或室外具有防护设施的地方，设备 外形图(见附图 8，附图 10)所示， 7.1 HXXS10B-1 隔离开关柜隔离开关柜 HXXS10B-1 隔离开关柜主要具有执行制动能量吸收装置与电网接通或分离， 电网滤波，系统故障保护功能。开关柜内装有隔离开关 QS，线路接触器 KM1（外 形图见图 10） ，充放电电阻 RC，电压传感器 SV1，预充电电磁接触器 KM2，电压表 PV，避雷器等。 7.1.1 开关柜额定技术参数及特点： 技术参数: 额定工作电压：DC900V； 额定工作电流：DC1200A，最大工作电流：3200A。 主要特征: 金属焊装式开关柜; 装有高可靠的直流接触器;采用瑞士赛雪龙公司产品。 装有电动隔离开关;采用瑞士赛雪龙公司产品。 装有滤波电抗器及滤波电容; 控制和保护易于柜前操作和维护; 柜体：柜体采用 2mm 厚的加强型钢板; 前后开门; 柜体喷塑处理。 功能 a)接通和分断主回路电源； b)提供主回路电压检测信号； c)完成接通前的电容预充电； 7.1.2 直流接触器： 型号：BMS08.15C 额定电压:DC900V； 额定电流:1500A。 线圈电压：DC220V 7.1.3 电动隔离开关： 为 DC900V 线网与再生电能消耗设备的隔离用,须在不带负荷的情况下分断。 额定电压:DC900V。 额定电流:4000A。 型号：SWS1840MO1P7014000 具有如下特点: 结构紧凑； 框架安装式寿命长； 机械寿命长； 开关型式：手动和电动，电动操作机构有表示开关合、分位置的指示器 动作时间：4s 辅助开关接点：8 常开+8 常闭 隔离开关装有主触头位置显示器,并可配备安全锁系统。 7.1.4 滤波装置 额定电压：DC1800V； 额定工作电流：1000A； 滤波电抗器：HXP4-3 1mH； 滤波电容：MFO 800uf/3000V 7.1.5 直流避雷器 型号：ABB 公司生产的 POLIM-DO4N 额定电压：DC1800V 残压：5.45kV/5kA 7.1.6 电压传感器和电压表 一次额定电压：DC1800V 二次检测电流：50mA 电压表量程：02000V 电压传感器采用 LEM 公司生产的霍耳传感器 设备型式：利用霍耳元件进行测量，将一次回路与二次回路隔离 电压表准确度等级：1.5 级 7.1.7 电流传感器和电流表 额定电压：DC750V 额定电流：3000A 过载能力：3 倍 二次检测电流：500mA 电流表量程：010000A 电流表准确度等级：1.5 级 电流传感器采用 LEM 公司生产的霍耳传感器 设备型式：利用霍耳元件进行测量 7.1.8 预充接触器： 额定电压:DC1500V。 额定电流:16A。 7.1.9 其他 防护等级 IP23。 见附图 5。 设备在高湿期内可能产生凝露，每面柜设置两块加热板，功率为 2100W，防 止对设备的损害。面板上设置人工控制开关，也能通过凝露控制器进行自动控制。 主电路高压部分，装置相互绝缘的带电体之间及对地应能承受交流正弦 50Hz， 试验电压为 5750V（有效值） ，1min 之耐压试验，应无击穿或闪络现象。对于控制电 路部分，相互绝缘的带电体之间及对地，应能承受交流正弦 50Hz，试验电压为 2000V（有效值）1min 之耐压试验，应无击穿或闪络现象。 设备检修后，耐压试验值按标称值的 75%进行。 图 5 开关柜外形尺寸 7.27.2 HXXS10B-2HXXS10B-2 斩波控制柜斩波控制柜 HXXS10B-2 斩波控制柜主要实现制动能量吸收装置自动转换及检测等功能。由 四个独立的 IGBT 斩波支路及微机控制装置等组成，每一支路 IGBT 斩波器控制其开 通或关断，差相工作,并具有电流检测。每个 IGBT 斩波器支路均装有快速熔断器和 温度传感器，对 IGBT 元件实行快速保护及温度监视。本斩波柜采用电力电子器件 IGBT 作为开关元件，响应速度快，并具有过流、过压和短路等保护。 装置设置了温度检测功能，检测吸收电阻柜空气出口温度、斩波器各热管温度， 当发现某一环节温度过高，控制系统将自动降低吸收功率，限制温度继续上升，直 至关闭系统工作，保证吸收装置在无人监守的情况下自动安全运行。 制动能量吸收装置的投入和撤出采用电压相对判断和电流判断方式。 电压判断采用交流侧电压与直流侧电压进行比较判断，电网电压 DC810V 以下， 车辆进行再生电制动时，吸收设备不进行判断，外部具备吸收能力时，由外部吸收； 如果外部没有吸收能力，则电网电压将抬高，抬高到电网电压大于 DC810V 时，吸 收设备投入工作，根据吸收电流的大小，进行恒压控制。如果交流侧电压抬高，则 基准判断值在 DC810V 基础上相应提升。 当电网电压大于 DC1000V 时，吸收设备将线路接触器分断，主电路切除，发出 过压报警信号。 每个 IGBT 串有快速熔断器进行保护，采用 Bussmann 公司生产的高品质 3BKN/1702500V/550A IGBT 专用熔断器。快速熔断器带有检测装置和接点。当熔丝 熔断后，熔断指示器上的指示红牌伸出显示，同时连锁微动开关向数据采集装置发 出故障信号，用于报警或跳闸，并在当地显示熔断器所在回路编号，使工作人员能 在现场容易发现。当一个 IGBT 支路熔丝熔断时，发出报警信号，熔断熔丝超出一个 时，发出跳闸信号。 7.2.1 主要技术参数如下： 额定工作电压：DC900V 最大工作电流：6750A 电网电压恒定平均吸收控制值：810V-870V 可调 斩波器导通比调节范围：5%95% 工作制：间隙工作制 斩波器单相工作频率：200Hz 斩波器合成工作频率：600Hz 7.2.2 结构简述 斩波柜分为前后两部，装有六相 IGBT 斩波组件，散热器采用热管散热器,自冷式， 散热效果好。柜后部由一块安装屏组成，装有 6 个电流传感器，1 个电压传 感器，6 个驱动电源，微机控制系统 HXMC2。在柜门上装有操作转换开关 和一体化工业控制计算机。 每相 IGBT、续流二极管、散热器、快速熔断器、温度传感器、驱动器、RC 吸 收等构成 IGBT 组件，便于设备的维护维修。 在供电系统容量无穷大的情况下，装置能承受由于直流侧短路而产生的短路电 流的冲击。斩波器承受的短路电流不小于 47kA（10ms） 、29kA（120ms） 。 斩波柜外形尺寸图见图 6 图 6 斩波柜外形尺寸图 7.37.3 HXXS10B-3HXXS10B-3 吸收电阻柜吸收电阻柜 HXXS10B-3 吸收电阻装置用作制动能量吸收装置功率吸收元件。 7.3.1 主要技术参数 额定电压:DC900V； 短时吸收电流： 3040A； 短时（20S）功率： 6264Kw； 额定功率：650Kw； 吸收电阻值：0.18； 工作制：间隙工作制； 支路数：6,分为 A、B、C 柜。每柜中装有 2 条独立支路； 冷却方式：自然冷却； 防护等级：户内型：IP20；户外型：IP23； 柜体采用不锈钢柜体。 电阻柜结构简述 电阻柜外形结构见附图 7 所示。 本吸收电阻装置由六条独立电阻单元组成,分别安装在三面柜中。 吸收电阻采用单元电阻组件结构，通过串、并联方式组成支路电阻，电阻元件 采用非磁性材料，结构采用框架式波形绕组，电感量低、电阻值温漂变化小、耐受 温度高；安装、维护方便,拆卸简单；调整电阻值非常方便。电阻器组件为无骨架长 波型电阻元件，吊挂结构安装。 柜体： 柜体采用 2mm 厚的加强型不锈钢板； 前后开门； 电缆连接于电阻铜母线上； 柜门与主回路带有开关锁； 柜门上有安全警告标志； 柜内装置温度传感器、实现超温报警和超温降功率控制；设置的三级温 度开关，第一级为电阻降功使用温度，第二级为报警温度，第三级为跳闸温度。 柜体上部有出风道； 柜体下部有入风口。 电阻柜外形尺寸图见图 13 图 7 电阻柜外形尺寸 HXXS10B-4负极隔离开关柜 1）主要技术参数 工作电压：DC900V 直流手动隔离开关：额定电流 4000A 型号：SWS1840MO1P7014000 主要设备数量：直流手动隔离开关 1 台 辅助开关接点：6 常开+6 常闭 辅助电源电压：DC220V 2）技术性能 负极隔离开关柜内的隔离开关采用手动操作，主要用于设备检修时断开与直流 电网负极的电气联系，保证人员安全。 隔离开关的位置状态在柜门上设置指示灯显示，并带有一次模拟图。 隔离开关的位置信息通过辅助触点进入下位机控制系统，与再生电能吸收装置 的动作连锁。当负极隔离开关分断时，再生电能吸收装置不能投入或退出运行。手 动隔离开关位置通过计算机通信传送到 SCADA 系统。 为了避免手动开关的误动作，手动隔离开关在柜内操作。柜门设置安全连锁， 当柜门打开时，安全连锁动作，再生电能吸收装置故障跳闸，保证隔离开关在无电 流条件下操作。 柜内设置防凝露加热器和照明灯，电源采用 AC220V，功率各为 200W。照明灯与 柜门联动，柜门打开时，照明灯亮，柜门关闭时，照明灯熄灭。照明灯加设防护罩。 柜内设置 ABB 避雷器，与负极进线连接。 3）结构 柜体结构同再生电能吸收装置 外形见附图 8 图 8 负极柜外形尺寸 对于每个设备组件有明确的标识，二次回路端头有清晰的标号；柜面上有模拟 图、设备工作位置等必要的标示；柜正面及背面顶部有表示牌。 7.4微机控制装置微机控制装置 微机控制系统采用两级计算机控制。由工业级的一体化计算机和 16 位单片机系 统构成。具有故障诊断、运行监视、控制、远程通讯的功能。能根据电网状况和车 辆运行工况控制设备吸收能量的多少，自动调节电阻消耗功率，吸收车辆再生能量 的多余部分。 微机控制系统本地采集信号和遥信信号包括下列内容： 7.4.1 本地采集信号：熔断器熔断报警、熔断器熔断跳闸、超温报警、超温跳闸、 控制电源失电报警、逻辑数字、模拟信号、电流电压特性、保护信号及报警。 7.4.2 遥信信号：装置状态、熔断报警、熔断跳闸、超温报警、超温跳闸、控制电 源失电报警。 微机控制系统采用标准的数据通信口接入变电所综合自动化系统。物理接口采 用 RS485 口（带光/电隔离） ，通信速率 19.2kbps。 微机控制系统上送变电所综合自动化系统的故障信息带有时标，时标精确到毫 秒级。 .从柜门上的触摸屏可以对系统进行控制操作及手动设置有关工作参数.如:恒压电 网吸收值最大吸收电流值等;显示屏可显示整个系统的状况: 故障诊断查询结果 设备通、断电状态 实时显示电网电压（显示精度为 1.5 级） 。 实时显示车辆再生电流值或牵引工况值（显示精度为 1.5 级） 。 实时显示本装置吸收的电流值（显示精度为 1.5 级） 。 查询主要参数设定值 故障信号显示 远程通讯和控制 显示斩波器各支路熔断器熔断信号及已熔断的熔断器位置。 实时显示斩波器的温度。 显示斩波器跳闸信号。 8. 设备土建安装、风道及平面布置要求设备土建安装、风道及平面布置要求 平面土建图见附图 9 所示。 电站开关室设备平面布置图见附图 8 所示，电站电阻室设备平面布置图见附图 10。 8.1 安装及布线说明安装及布线说明 8.1.1 保证电控柜可靠接地，各柜接地螺栓均为 M12，设置在各柜后面底部，见附图 12 平面土建图。 8.1.2 所有柜的对外连线均由下部出线，布线地沟须有排积水功能，防止积水将电缆 绝缘破坏。考虑到通风要求，地沟两端应留出进风口约 0.5 米。考虑到地沟两端进风 口封闭，请在进风口处安装钢板网。 8.1.3 为了减小布线间干扰，高低压电缆要求分离布线。 8.1.4 电阻柜安装要求 安装在地下的吸收电阻柜，必须与控制柜分离安装或隔离安装，相互间空气 不能自由相通。且安装电阻柜的房间的空气流通量不低于 10.6 (M3/s)，控制 柜房间的空气流通量不低于 3M3/S; 安装于地面上的电阻柜，要求为敝开式，并有简单的挡风雨顶棚，周围装有 安全护栏等。 8.1.5 控制柜安装要求： 与电阻柜分开安装，或有热隔离措施。 对于相对封闭的安装，要有一定的空气流量要求，即大于 3M3/S 的空气流量。 8.1.6 电缆、导线规格 8.1.6.1 我方负责柜体内部电缆、导线联接，柜之间及对外电缆、导线由总施工方综 合配置。户外电阻由于离控制柜较远，为抑制分布电感的影响，建议到电阻柜每一 支路的两根电缆线两两平行布置或绞织敷设。 8.1.6.2 各柜体主电路均留有对外接口，并标注了导线号。各柜体二次控制电路导线 均由柜体内接线端子联接。 8.2 电气对外接口电气对外接口 主电路及控制电路接口见附图 1-5。 所需的检测信号有： 交流电压信号：10kV/100V（隔离信号） 。 电流信号：5000A/5V（隔离信号，由正极柜的 MIU10 提供） 。 8.2.1 直流柜提供“快开”的辅助触点 一对常开触点作为“快开”闭合确认信号 一对常开触点作为线路接触器闭合连锁 一对常闭触点作为电动隔离开关闭锁 8.2.2 再生制动能量吸收装置给直流柜“快开”的辅助触点 一对“故障继电器”的常开触点，作为“快开”跳闸分断 8.2.3 提供给综合自动化系统的接口 与综合自动化的物理接口采取 RS485，光缆连接 8.3 通讯信号表：通讯信号表： 序号信号名称过程说明 1操作指令由综合自动化系统发送到吸收设备 11投入首先由综自系统发出“投入工作”指令。设备接受 到该信号后，自动闭合“隔离开关” ，然后闭合 “快开”和“线路接触器”启动监视系统及下位机 系统，使设备处于“待命”状态。 12解除设备接受到该信号后，自动关闭各斩波器，首先断 开“线路接触器” ，然后再断开“快开”最后断开 “隔离开关” ，使设备退出工作。 2设备状态由吸收设备发送到综自系统 21隔离开关、线路接触 器状态 确认隔离开关及线路接触器闭合或分断状态 22工作就绪设备按控制逻辑关系投入工作后，确认系统处于 “工作就绪”状态，各斩波器根据判断结果自动投 入吸收或处于“待命”状态。 3故障状态由吸收设备发送给综自系统 31过流设备发生过流后，先关闭斩波器，并发出“故障” 信号给综自系统，同时设备控制系统中“故障继电 器”闭合，发出触发脉冲给快开的“电子快速脱扣 装置” ，迅速断开快速断路器。 32过压同上 33IGBT 故障同上 34控制电源故障当直流控制电源不正常时，设备迅速关断斩波器后 断开线路接触器，发出故障报警信号。 35短路同时跳线路接触器和快速断路器 36过热当 IGBT 温度超过允许值时，关闭斩波器，断开线 路接触器，故障报警，断开快开；当电阻温度超过 允许值时，先降低功率使用，若仍上升，将关闭斩 波器，故障报警。 8.4 再生制动能量吸收装置上位机与再生制动能量吸收装置上位机与 SCADA 系统通讯规约系统通讯规约 8.4.1 概述 本规约用于再生制动能量吸收装置上位机与综合自动化系统（SCADA）的通讯。 向 SCADA 系统提供本装置的输入/输出状态、工作状态、故障状态等信息。也接收来 自 SCADA 系统的工作指令。 8.4.2 物理接口 系统采用的是 IEC60870-5 规定4种信息格式中的FTl.2，即异步、1位起始位、 1位停止位、偶校验。电气接口为EIA RS-485，通信速率19.2kbps。 8.4.3 信号点表： 测点名称逻辑 1 表示逻辑 0 表示规约变量名规约变量位序号(如有) 1 过压保护动作复归flag_status1Bit0 过流保护动作复归flag_status1Bit1 短路保护动作复归flag_status1Bit2 接触器故障故障正常flag_status1Bit6 下位机通讯故障故障正常flag_status1Bit7 电动隔离开关合闸分闸合闸flag_status2Bit0 电动隔离开关分闸合闸分闸flag_status2Bit1 接触器 KM1 位置分闸合闸flag_status2Bit2 接触器 KM2 位置分闸合闸flag_status2Bit3 熔断器熔断报警异常正常flag_status2Bit4 熔断器熔断跳闸异常正常flag_status2Bit5 工作/测试状态工作测试flag_status2Bit6 IGBT1 超温动作复归flag_status3Bit0 IGBT2 超温动作复归flag_status3Bit1 IGBT3 超温动作复归flag_status3Bit2 IGBT4 超温动作复归flag_status3Bit3 电阻柜温度一段异常正常flag_status3Bit5 电阻柜温度二段异常正常flag_status3Bit6 电阻柜温度三段异常正常flag_status3Bit7 IGBT1 过流动作复归flag_status4Bit0 IGBT2 过流动作复归flag_status4Bit1 IGBT3 过流动作复归flag_status4Bit2 IGBT4 过流动作复归flag_status4Bit3 IGBT1 支路退出投入flag_status5Bit0 IGBT2 支路退出投入flag_status5Bit1 IGBT3 支路退出投入flag_status5Bit2 IGBT4 支路退出投入flag_status5Bit3 当地/远方控制选择停机远方控制flag_status5Bit6 当地/远方控制选择停机当地控制flag_status5Bit7 9. 控制系统操作步骤控制系统操作步骤 详见“使用说明书” 。 10. 系统退出系统退出 按照系统开机逆过程处理！按照系统开机逆过程处理！ 11. 使用注意事项使用注意事项 11.1 产品在使用前应检查产品的型号是否与铭牌数据相符。 11.2 产品在使用前应检查产品的绝缘是否完好：产品的主回路对地绝缘应能承受 5750V 工频试验电压（有效值） ，历时 1min，应无击穿或闪络现象。主回路对二次回 路绝缘应能承受 5750 工频试验电压（有效值） ，历时 1min，应无击穿或闪络现象。 二次回路对地绝缘应能承受 1500V 工频试验电压（有效值） ，历时 1min，应无击穿或 闪络现象。 11.3 产品在安装前应检查产品的外形尺寸及安装尺寸是否符合图纸。 11.4 产品在使用前及使用期间，应检查各紧固件不应有松动现象，螺钉或螺母均应 拧紧；弹簧垫圈应压平，绝缘应无损坏，元器件应无损坏或破损等现象。 11.5 使用中若发现零部件有损坏现象应设法及时更换。 11.6 在使用前，请详细阅读本使用说明书，已确保设备操作正确。 12. 故障及诊断故障及诊断 项故障现象可能出现的问题处理方法 1 设备不能启动 1. 控制开关 2.直流电源无或者不正常 3.操作程序不对 1.更换按钮开关 2.检查.直流电源及各电源值 3.重新启动 2 IGBT 保护 1.IGBT 坏 2.续流管坏 3.驱动电源 1.检查 IGBT 2.检查续流管 3.检查驱动电源电压是否正常 3 过流、过压 1.电流、电压传感器输出值不正确 2.传感器电源坏 3.控制板坏 1.检