地铁变电所各个设备的作用要点

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。每个直流断路器所有辅

2、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150

3、0V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 SCADA系统进行通信的两个独立的标准通信接口。该设备

4、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、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

5、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，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

6、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。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、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

7、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。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

8、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

9、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 100V, 一股分为全绝缘（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

10、 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，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。

11、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

12、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，

13、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。3 .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

14、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。4 .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 他列车或用电设备吸收时