地铁变电所各个设备的作用

1、一 1500V直流开关柜概述 直流 1500V 供电系统中，由 1500V直流开关柜、整流变压器、整流器、排流柜等 主要设备组成。 1500V直流开关柜为具有标准防护等级的金属封闭结构，包含正极柜（ 进线柜） 、馈 线柜和负极柜。断路器或电动隔离开关的操作设备和控制、测量、保护元件，以及母 排、电源和辅助连接等二次元件。这些设备除完成当地控制、测量保护功能所需的必 要元件外，还装设为实现远方监控所必须的各种转换开关和数据传输、电光转换所必 须的元件，如协议转换和光电转换模块等。直流快速断路器均提供直接瞬时过电流脱 扣器和间接快速脱扣器 ，装于断路器 本体内，由综合测控保护装置 或机械装置 操控

2、。 每个直流断路器所有辅助接点均接到 低压室端子排 上，且具有“ 运行”、“ 试验”、 “移开”三个明显的 位置和标志。手车入柜后有 两个机械定位 ：试验位 和运行位，两 个位置均能由 带扭转弹簧 的 机械锁定 解锁连杆 可靠锁定。 1. 1500V 直流开关柜 （1）馈线柜 馈线柜是安装于 1500V直流正极母线 与 接触网上网隔离开关 之间的设备，其内配置 1500V正极母线 、直流快速断路器 、分流器 以及微机综合保护控制装置 Sitras Pro （该 装置为多 CPU结构方式，实现 保护、监视、控制、测量、通信 等功能 ），实现向牵引网 直流馈电的控制和保护。 （2）进线柜 （ 正极

3、柜 ） 进线柜是用于连接 整流器阀侧正极 与 1500V正极母线 间的开关设备，实现 整流机组 向1500V直流正极母线 馈电的控制。进线柜采用 电动 隔离开关，其合分操作与 35KV整 流变开关 有硬接线的 电气联锁。还有一组 PLC S7-200，可对正极柜内的电动隔离开关 进行控制，并实现各柜信号收集、电流采集及正极电动隔离开关的控制功能。 （3）负极柜 负极柜是连接于 整流器阀侧负极 与回流钢轨 之间的开关设备，柜内装设 手动 隔离 开关，开关柜前部设可锁住的金属门，上部有一个低压元件室。负极柜内还设置一套 Simatic S7-300 PLC ，用于 框架故障保护 、信息（隔离开关位

4、置等 ）采集和变电所综合 自动化系统进行通信，具有与当地 PC机和所内综合自动化 SCAD系A 统进行通信的两个独 立的标准通信接口。该设备安装在负极柜 低压小室 中。 2. 整流变压器、整流器 主要作用是将 35Kv的交流电转换成 1180v的交流电，与整流器结合在一起， 再将交流电转换成 1500v的直流电，用于列车的运行。 3. 排流柜 是杂散电流腐蚀防护系统中的重要设备，主要是由硅二极管 D1、可调节电 阻 R1、固定限流电阻 R2、自动排流部分、显示部分和保护部分组成。利用硅二 极管的正向导通反向截止的特性，实现杂散电流的极性排流。 直流接触器 CZ用于控制排流支路是否投入使用， R

5、、C回路用于抑制主回路 通断时产生的尖峰脉冲。利用硅二极管的单向导电性可以阻止从负母线到收集 网的逆向排流，快速熔断器 Fu用于出现短路负载时对排流柜及柜内元器件的保 护。 电流传感器 M用于检测排流回路中的排流电流量的大小，并通过排流柜控制 器控制 IGBT通断的占空比，以实现对排流电流大小的控制。当 IGBT关断时，排 流回路串联了电阻 R1和R2，电阻较大，排流电流较小。当 IGBT导通时，仅串入 阻值较小的 R2，排流较大。 R2用于限制排流的瞬时电流，以保护 IGBT。电阻 R1 和IGBT构成了排流支路的电阻调节电路，保证了设备既处于可靠安全的工作状 态，又能够根据设备的排流能力，

6、尽可能地将更多的杂散电流通过负母线回收。 排流柜控制器与杂散电流监测系统之间可通过通信电缆联系，以实现与杂 散电流监测系统的信息互换。杂散电流监测系统对结构钢筋进行电位检测，当 检测被保护的金属结构的极化电位处于安全状态时，杂散电流监测系统向排流 装置发出停止排流的命令。当需要排流时，监测系统确定排流量，并把排流量 的数值传给排流柜控制器。控制器检测排流电流小于给定值时，控制IGBT连续 导通；当检测排流电流大于给定值时，控制 IGBT连续关断。正常情况下， IGBT 的导通占空比将排流电流量控制在规定的数值范围内。 二 10Kv开关柜概述 设备有综合保护装置、消谐器、测控表计、继电器、温控器

7、、加热器、转 换开用来接受和分配电能的电气设备，配电装置包括控制电器（断路器、隔离 开关、负荷开关）、保护电器（熔断器、避雷器等）、测量电器（电流互感器、 电压互感器、零序电流互感器）以及母线和载流导体。 按电压等级分为：一次和二次设备，一次设备有断路器、隔离开关、负荷 开关、电流互感器、电压互感器、零序电流互感器、避雷器、接地开关、带电 显示器等；二次设备有综合保护装置、消谐器、继电器、温控器、加热器、转 换开关和按钮等。 1. 断路器 用来接通和断开有载或无载线路及电气设备，以及发生短路故障时，自动 切断故障或重新合闸，起到控制和保护两种作用。参数有额定电压、额定短路 开断电流、额定电流。

8、 2. 接触器 分为交流接触器和直流接触器。交流接触器 主要有电磁机构、触头系统、灭 弧装置等组成， 广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用 辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具 有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为 中间继电器 配合主电路使 用。直流接触器，一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触 器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。但无法开断短路电流，必 须加短路保护，一般用高压熔断器。 3. 互感器 分为 电流互感器（ CT）、电压互感器 （PT）, 主要与仪表配合测量线路上的 电流、电压、功率、电能，与继

9、电器配合对线路及变配电设备进行定量保护 （例如短路、过流、过压、欠压等故障保护），流互二次不能开路，压互二次 不能短路。由于采用了互感器，使测量仪表和继电器均接在互感器的二次侧与 系统的高压隔离，从而保证了操作人员和设备的安全。 电流互感器的二次侧额定电流为 5A 或 1A，5P20表示一次电流增大到 20 倍时， CT误差不得超过 5，流互的动热稳定性 （热稳定： CT在 1S内，承受短 路电流的热作用而无机械损伤的一次电流有效值；动稳定：一次线路发生短路 时， CT所能承受的无机机械损伤的最大电流峰值 ） ，一般动稳定电流为热稳定 电流的 2.5 倍。 电压互感器的二次侧额定电压为 100

10、V，一般分为全绝缘（试验时，可进 行工频耐压试验，包括相 -相型和相 -地型）和半绝缘（试验时，不能进行工频 耐压试验，但可进行二次侧的感应耐压，只有相 - 地型），在准确级上分为测量 级、计量级和保护级三种，一般将 0.2 级定位测量级， 0.5 级定量计量级， 3P、 6P 定位保护级。对于 35KV电压互感器，额定绝缘水平 40.5/95/185KV ，表示最 高工作电压 40.5KV，工频耐压 95KV，雷电冲击耐压 185KV。 注：零序流互一次接被保护线路的三相，正常情况下，一次上无电流，故 二次也无感应电流：当线路发生单相接地故障时，一次流互上电流增大，故二 次线圈将感应出电流，

11、从而带动继电器使保护装置动作。 4. 避雷器 是一种限制电气设备绝缘上承受过电压的保护电器。可以限制雷击过电压、 操作过电压。用来限制电压的幅值，并联在保护电器和地之间，当产生过电压 时，过压的作用使避雷器动作而放电，使导体通过电阻或直接与大地相连，雷 电流通过避雷器流入大地，达到限制过电压幅值的目的。 交流避雷器（ 避雷器额定电压 （ KV） /标称放电电流 下最大残压（ KV）+ 标称放 电电流 （ KA） ）。 5. 接地开关 电路检修时，合上接地开关，保证操作人员的人身安全。分为拉杆操作和 锥齿轮操作。 6. 带电显示器、传感器 带电显示器由传感器和显示器组成。传感器安装于电缆室内，与

12、接地相连， 作用是将带电体的高电压分压，取出一部分低压分给显示器。显示器的作用是 显示高压回路带电状况的作用，有提示性和强制闭锁性两种。该装置不但可以 指示高压回路带电状况，而且还可以与电磁锁配合，强制闭锁，从而实现带电 时无法关合接地开关、防止误入带电间隔，从而提高了配套产品的防误性能。 7 . 位置指示器 直观的显示断路器、电压互感器、隔离手车等设备的位置或状态。 8. 综合继电器保护装置 作为开关柜的核心部件之一，主要任务有：监视电力系统的正常运行， 当系统发生异常运行时，继电保护装置能作出判断并发出相应的信号或报警； 当系统发生足以损害电气设备或危及系统安全运行的故障时，继电保护装置

13、应能可靠的动作，使故障断路器分闸，防止事故的扩大；实现电力系统的自 动化和远动化，例如自动重合闸、遥信、遥测、遥调和遥控。 9. 消谐器及小电流选线装置 消除线路及设备中的一次谐波，可以有效地限制铁磁谐振现象。 10. 继电器 是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又 称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是 用小电流去控制大电流运作的一种“ 自动开关 ”。 根据电压、电流、温度、速 度或时间等物理的变化来接通或切断电路的电器。故在电路中起着自动调节、 安全保护、转换电路等作用。 11. 温控器、加热器 温控器可以根据工作环境的温度变化，在开

14、关内部发生物理形变，从而产 生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件。而加热器与 温控器结合使用，当环境温度过低时，可以加热；当环境温度达到一定值时， 它就停止工作。 三 400V供电系统 主要设备有配电变压器、 400V开关柜、温控器、加热器、按钮等。 400V开关 柜有电源滤波柜、母联柜、有源滤波柜、 400V 抽屉。主要作用是 实现对动力、照明、消防系统等 380/220V 设备进行供电。 有源滤波柜：由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。 指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号， 送入高速数字信号处理器（ DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉 宽调制（ PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动 IGBT 或 IPM 功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对 谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。 四其他设备 其他设备有蓄电池屏、交流屏、直流屏、自动化屏、再生能系统、上网柜 等。 1. 再生能系统：由直流快速断路器、电动隔离开关、斩波柜、电阻柜、逆 变器、逆变变压器等组成。当处于再生制动状态的列车回馈出去的电流不能完 全被其他列车或用