中压能馈型再生电能利用装置技术规格书

中压能馈型再生电能利用装置技术规格书供电系统-中压能馈型再生电能利用装置北京地铁15号线一期工程西段工程供电系统技术规格书中压能馈型再生电能利用装置目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章工程概况 工程概况北京地铁15号线一期工程西起清华东路，沿大屯路向东，下穿奥林匹克中心区后，继续沿大屯路向东至鼎成路转向南，穿过京承高速至望京，沿湖光中街进入望京核心区域，再向北至望京北扩地区，折向东沿香江北路敷设，逐渐由地下出地面，线路以高架形式沿京顺路向北，跨过机场南线、温榆河、枯柳树环岛、机场北线后转向东，沿顺于路敷设，在南法信府前街前由高架过渡到地下，沿顺义区府前街敷设，向东过潮白河后到达河东地区。一期工程线路全长41.4km，共设车站20座，其中地下车站16座，高架车站4座，其中地下线27.7km，高架线13.7km。在香江北路设马泉营车辆段（与14号线共用），在顺义潮白河东设俸伯停车场。北京地铁15号线一期工程于2009年3月开工建设，分三段实施：中段：望京西（含）—后沙峪（含），长约20.2km，地下线路长10.1km，高架线路10.1km，8座车站，其中4座地下车站，4座高架车站，于2010年12月28日先期建成通车；东段：后沙峪（不含）—河东（含），长约10.8km，4座地下车站，计划于2011年12月28日开通；西段：望京西（不含）—清华东（含），长约10.4km，全部为地下线路，7座地下车站，计划于2014年年底开通。本线控制中心设在小营线网指挥中心二期。本工程的设计年限：初期2017年、近期2024年、远期2039年。车辆采用我国标准B型车，列车最高运行速度100km/h，采用6辆编组方案，系统最大通过能力按照30对/h设计。供电系统采用10kV开闭所供电方式，直流牵引供电系统采用DC750V接触轨供电。采用标准设备及材料满足所列国标要求的最新有效版本。采用除所列之外的其它被承认的相关国内、国际标准，明确提出并提供相应标准复印件，经总包方批准后方可采用。IEC60146《半导体变流器》IEC60322《电动车主电路中的欧姆电阻器规则》IEC60255《电气保护继电器》IEC60529《外壳防护等级》IEC60947《低压开关设备和控制设备》IEC60310-2004《铁路应用-车载牵引变压器和电抗器》GB/T10411-2005《城市轨道交通直流牵引供电系统》GB/T3859-1993《半导体变流器》GB1094《电力变压器》GB/T10228-2008《干式电力变压器技术参数和要求》GB/T10236-2006《半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则》GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》GB/T13422-1992《半导体电力变流器电气试验方法》JB/T5348-1991《牵引用直流斩波器基本技术条件》GB/T17626《电磁兼容试验和测量技术》设备清单设备数量序号变电所名称中压能馈装置（套）1清华东站12北沙滩13安立路14关庄1合计4具体设备清单见下表：序号设备名称规格型号单位数量1中压能馈装置HXXS-NB-750/3000套41.1直流控制柜面41.2变流柜面161.3隔离变压器柜面4主要元器件清单序号名称规格型号品牌原产地备注1直流控制柜1.1正极电动隔离开关SWS18.40MO1P70赛雪龙瑞士1.2负极电动隔离开关SWS18.40MO1P70赛雪龙瑞士1.3直流接触器BMS15.15C赛雪龙瑞士1.4充电接触器CL1115/02沙尔特宝中国1.5预充电电阻500Ω/800W咸阳华星中国1.6西门子避雷器3EB2（750V）西门子德国1.7直流电压传感器2000VLEM瑞士1.8直流电流传感器5000ALEM瑞士1.9交流电压传感器1000VACLEM瑞士1.10PLC6SE7216西门子德国1.11工控机PPC-L128T研华台湾1.12主控箱HXMZ4恒信中国1.13框架保护电流继电器MAS-2ELELTROBA德国1.14框架保护电压继电器RM4-UA施耐德中国2变流柜2.1NPC模块MS-750/230.A恒信中国2.2三相交流输出电抗器1mH/230A英大科特中国2.3交流断路器MT12H13P施耐德中国3隔离变压器柜3.1隔离变压器1800kVA顺特电气中国3.2温控器LD-B10-C220Y力得中国备品备件及专用工具清单序号名称规格型号单位数量1功率模块MS-750/230A套42主控制器HXMZ4套23PLC6SE7216台14模块安装提升车台4以上备品备件清单仅供参考，最终以总包商书面通知为准。设备技术要求环境条件1）环境温度：-5℃~+45℃（室内）2）相对湿度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%（25℃）3）海拨高度：≦1000米4）饱和蒸气压：日平均值不大于2.2×10-3Mpa，月平均值不大于1.8×10-3Mpa5）地震烈度：8度主要系统参数1）直流侧系统标称电压：DC750V2）直流侧空载电压：DC823V3）直流系统长期工作电压波动范围：DC500V~900V4）直流侧再生制动时电压不高于：1200V5）直流侧主回路冲击耐受电压：12kV（1.2/50μs）6）直流侧主回路工频耐受电压：3.8kV1min7）辅助回路工频耐受电压：2kV1min8）交流侧系统标称电压：AC10kV9）交流侧最高电压：AC12kV10）辅助电源电压：DC220V和AC380V(三相四线制)主要技术性能系统构成中压能馈装置系统主要由隔离变压器柜、变流柜、直流控制柜等构成。各个柜子的外形尺寸如下：直流控制柜：900×1300×2400mm（宽×深×高）；变流柜：900×1300×2400mm（宽×深×高）；隔离变压器柜：2400mm×1500mm×2400mm（宽×深×高）；轨距：1070mm×1070mm（长轨×短轨）其中关庄站隔离变压器柜：2400mm×1700mm×2400mm（宽×深×高）任何运行状态下，装置都不影响供电系统继电保护装置的工作，其中投入时的涌流变化率不大于正常机车启动时的电流变化率。任何情况下，由于装置本身产生过压导致供电系统电压升高，不影响车辆正常运行及设备正常工作。装置主要技术参数中压能馈装置1）技术参数额定功率：3000kW（30s/120s，每120s内额定功率连续工作30s）；连续工作额定功率不小于1800kW额定电压：DC750V绝缘水平：DC2000V额定吸收电流：3645A（30/120s)启动电压值：820V~950V，具备可在当地与远方根据整流变压器抽头位置连续平滑可调功能工作制：间歇工作制频率：跟踪10kV侧电网频率额定回馈功率时，10kV网侧总电流谐波畸变率参考国标《GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波》执行。外电源短路容量暂按200MVA考虑。额定工况下输出功率因数：＞0.95额定工况下整套设备效率：＞95%2）联锁与联跳隔离变压器柜：超温报警、超高温跳闸及外壳开门等信息通过无源接点方式输出，装置失电或装置故障信号有硬接点信号输出，装置至少提供两对独立的用于跳闸的接点。电磁锁与对应变压器12kV断路器闭锁：当12kV断路器合闸后，变压器门不能打开，但可以通过钥匙强制打开，强制打开后报警；变压器门打开的情况下，12kV断路器不能合闸；变流柜门体与对应的12kV和750V断路器联锁，当12kV和750V断路器合闸后，变流柜门不能打开，但可以通过钥匙强制打开，强制打开后报警；变流柜的门打开时，12kV和750V断路器不能合闸；变流器取母线PT二次侧线电压信号，当中压能馈装置对应的10kV母线失压时，中压能馈装置在0.5s内退出。3）表计设置中压能馈系统中的直流控制柜已经通过电流传感器、电压传感器检测了直流电压和吸收总电流，并计算了直流功率，这些量全部在人机界面（工控机触摸屏）中有显示和记录，精度1%。隔离变压器柜1）技术参数额定容量：1800kVA过载能力：170%30s/120s类型：干式、户内、自冷变压器；相数：三相绕组数量：2连接方式：中压电网侧采用Δ接线，逆变器输出侧采用Y接线。中压电网侧额定电压：10.5kV最高运行电压：12kV逆变器输出侧额定电压：500V空载损耗：≤4kW负载损耗：≤13kW短路阻抗：6%（170%过载为10%）本体噪声：<60dB（声压级）承受短路电流能力：当接入短路容量为500MVA的10kV电网时，变压器（任何抽头位置）在次边完全短路持续时间2秒的情况下，不造成任何热和机械损伤、短路后线圈平均最高温度小于350℃（铜导体线圈）。冷却方式：自冷，预留强迫风冷的条件绝缘等级：F级及以上局部放电：≤10pc绝缘水平：LI75AC35/AC3变压器寿命：设计寿命、免维护使用周期、无故障使用年限在用户要求的负荷条件和环境条件下均不小于25年。2）结构要求高压绕组采用铜导线，低压绕组采用箔绕结构；铁心采用高标号、低损耗冷轧硅钢片，硅钢片叠装后表面光滑无毛刺；低压出线端子根据载流量按母线标准设计及制造；电缆进出线方式：高低压电缆均为下进下出方式；变压器的铁心和金属件有防腐蚀的保护层，并可靠接地；变压器柜体应设置接地端子，接地装置有防锈镀层，并附有明显的接地标志。变压器本体带运输轮子，并能固定安装。变压器安装就位后可去掉轮子。顶部设置能承受牵引变压器整体总重的起吊用的吊环。下部备有牵引孔及千斤顶作用点；变压器带金属外壳，外壳为拼装式，现场可方便组装/拆卸便于拆卸，材质为冷轧钢板，壳体内设有高低压电缆支架，电缆头置于壳体内。温控器与变压器外壳之间满足此防护等级要求；外壳美观坚固，前后设柜门，以便于维护清扫。柜内两侧设接地螺栓，柜门和外壳均接地；壳体的每一个门上装设一套电磁锁，以实现相关联锁；在周围空气为40℃时，设备在正常运行中人员能触及的外壳其温升不超过30K，对温升超过40K的部位，应作出明显的高温标记，以防维修人员触及，并应保证不损害周围的绝缘材料和密封材料。3）温度监控器与温度传感器连接，实时检测变压器各绕组的温度。具备绕组超温报警、绕组超高温跳闸、外壳开门监视等功能。温度模拟量信号、超温报警、超高温跳闸及外壳开门等信息采用MODBUS-RTU通信规约，通过RS485远程通信口上送至变电所综合自动化系统。可通过操作键盘设置和修改各种定值和参数，报警温度和跳闸温度定值可根据变压器的实际情况和用户的需要设置。电源回路有滤波、过压保护、抗干扰措施。温控器输入具有高压、过流保护，或对二次设备采取高绝缘措施。温控器能承受地铁运行环境下，直流牵引供电系统各种工况的电磁干扰，并保证装置不误动。温控器能够适应环境温度，无死机、误动、拒动现象。温控器内部元器件有明显的永久标识，永久标识不受更换元器件的影响。电源：DC220V，电压允许偏差15%～+10%，直流电源电压纹波系数不大于5%。抗干扰性能：满足JB/T7631-2005《变压器用电子温控器》、GB/T17626《电磁兼容试验和测量技术》中的要求。接点容量：控制输出接点容量：5A/220V测量精度不大于1.0级分辨率不大于1℃控制误差：≤±0.5℃巡回温度范围：0~200℃防护等级不低于IP3X4）直流控制柜直流控制柜柜内主要包括正极隔离开关、负极隔离开关等，其中正、负隔离开关之间设置绝缘板隔离。正极隔离开关作为DC750V正母线与中压能馈装置的隔离使用，负极隔离开关作为DC750V负母线与中压能馈装置的隔离使用，在不带负荷的情况下分断。额定电压：DC900V额定绝缘电压：DC2000V额定电流：4000A过负荷能力：不小于7000A2min；不小于10000A20s额定短时耐受电流：63kA，100ms（热稳定）额定峰值耐受电流：110kA（动稳定）工频耐压（一次回路对地、合闸线圈、辅助触头；主触头间）：4.6kV50Hz1min冲击耐压：10kV（1.2/50s）机械寿命：额定操作顺序：CO操作频率：120次/小时最大操作循环次数：10000次操作机构：有表示开关合、分位置的指示器额定电压：DC220V额定合闸功率：≤90W工频耐压：2kV50Hz1min冲击耐压：采取隔离措施分、合闸时间：<6s辅助回路工频耐压：2kV50Hz1min辅助回路冲击耐压：采取隔离措施电动隔离开关需要与相应直流断路器实现连锁，确保电隔在断路器分闸时候进行操作。变流柜技术要求1）主要性能指标额定功率：3MW(30/120s，每120s内额定功率连续工作30s)，连续工作额定功率不小于1800kW交流侧额定电压：500V交流侧额定频率：50Hz额定功率损耗：≤50kW效率：＞98％（额定工况下）；功率模块间均流系数：＞92％冷却方式：采用强迫风冷方式，NPC模块根据内置NTC检测的温度值，当温度大于设定值时散热风机启动，否则风机不运行。2）电磁兼容装置在工作时的直流侧谐波电压满足相关标准的要求，谐波干扰不影响通信和信号系统的正常工作，并符合有关电磁兼容标准的规定。设备内部所有控制及二次线采取屏蔽措施，保证微机保护装置及相关设备通讯的正确性。3）IGBT性能要求IGBT选用德国infineonFF600R17ME4。4）低压断路器性能要求低压断路器采用施耐德的MT12H13P，断路器带有脱扣器和辅助接点。5）显示装置显示装置采用彩色触摸屏，通过触摸屏操作，可以实现对系统运行状态的实时显示、用户级参数修改、工厂级参数修改等功能，同时对故障进行显示和记录。欠压、过压、过流、过载、过热等保护值可以在现场通过柜体面板上的监控器进行整定。能馈装置启动阀值可在现场通过柜体面板上的监控器进行设定。6）保护功能配置变流柜设置交流电网欠压、过压保护、直流电网欠压、过压保护、功率模块过流保护、功率模块过热保护、内部断路器故障、隔离开关故障保护等保护。发生故障时，控制系统封锁IGBT驱动脉冲，断开低压交流断路器，并联跳中压交流断路器和直流断路器。变流柜内设低压交流断路器，低压交流断路器设置长延时保护、短延时保护、瞬时保护。保证逆变器回路故障时，能快速跳闸。并设置逆变器内部故障联跳低压交流断路器保护。当任意一个NPC模块发生故障时，功率模块应进行本地的故障封锁，并上传柜面人机界面和上位机。变流柜、直流控制柜设置框架泄漏保护，设备绝缘安装，供应商提供框架泄露保护装置。变流柜、直流控制柜柜体与地之间，以及直流控制柜与隔离变压器柜之间设置绝缘板，柜体采用绝缘固定，保证安装后绝缘电阻值在1000V时不小于2MΩ。框架泄露保护装置、绝缘板和绝缘螺栓由供应商提供。7）试验功能设备具备试验功能，通过供应商自备的调试软件在仅提供二次控制电源的条件下，对设备进行相关试验和校准。辅助电源电压1）DC220V：控制、保护和信号回路电源，在上述数值的90%～110%范围内各种电气设备动作准确可靠。2）AC220电源：散热风机所需电源。装置承受短路电流能力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时短路电流的冲击。设备发热量整套设备发热量不大于65kW谐波含量整套装置注入10kV电网的谐波电流满足GB/T14549-1993标准的规定，电压畸变率和各次谐波电流含量在标准允许范围之内。控制系统控制和保护装置内部设置如下保护项：交流电网欠压、过压保护、直流电网欠压、过压保护、功率模块过流保护、功率模块过热保护、内部断路器故障保护、散热风机故障保护、变压器过热保护。设备自身发生严重故障时，联跳12kV开关柜断路器和直流馈线柜断路器。自动化数据采集、存储功能微机控制系统具有自动化数据采集、存储功能，具有人机显示、控制界面，本地和远方采集信息包括以下内容：10kV交流侧电压直流电网电压、电流、功率直流电度以上参数通过数据采集系统处理后，保存在本地装置中，存储时间大于30天，各数据项存储分辨率均不小于1秒，可实现USB等传输方式转存。微机控制系统对设备运行状态信息进行处理、显示。设备运行状态信息包含开关状态和系统故障信息。其中开关状态包括12kV开关柜断路器、装置逆变部分低压断路器、负极隔离开关、线路接触器、直流馈线柜断路器等；系统故障信息包括交、直流电网电压异常、功率模块异常、变压器异常等。通信功能微机控制系统采用标准的数据通信口，采用RS485接口，数据通信协议采用Modbus-RTU协议。实现开关位置、故障信号遥信；隔离开关的遥控。与综合自动化系统的通信点表在项目实施时确定。数据通信规约采用国际标准的Modbus-RTU协议，具有良好的通用性和开放性。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，并具有与综合自动化系统进行时钟同步功能，对时方式为软件对时。装置与外部连接的报警、跳闸信号连接方式装置与外部连接的报警、跳闸信号连接方式采用接点方式。电磁兼容及电能质量设备中所采用的电子设备均考虑防电磁干扰措施。装置的运行不受所在城市、地铁电磁环境、车站和变电所电磁环境干扰及高温和高湿等恶劣的运行环境的影响，装置产生的电磁辐射不会影响变电所和车站其它设备系统的正常运行。保证所提供设备的电磁兼容和供电系统的电能质量满足相关国家标准的要求。柜体结构1）每套中压能馈装置由隔离变压器柜、变流柜、直流控制柜等构成，设备均按照设置在变电所内考虑，均为独立式金属柜。2）设备安装结束后，底部开口可进行封堵。正面和后面有门，中压能馈装置内各带电部件与柜体绝缘。3）柜体采用1.5mm九折型材制造并经过（除锈、去油、清洗、磷化、干燥，喷塑防腐）处理。门板厚度为2mm。所有柜体外壳所采用的结构和材料具有足够的机械强度和防腐性能，且不能使装在柜体内的开关、操动机构及其它元件改变其固有的机械特性和电气性能。充分考虑柜内空气的流动顺畅，以防止冷空气在柜内的凝结，同时在故障时使其它有害气体逸出。4）所有柜体均采取防止小动物进入的措施。5）所有柜体考虑通风散热措施，若顶部有通风散热孔，则采取防止凝露进入柜内的措施。6）各柜体在结构设计充分考虑到设备在正常运行、监视和维护工作能安全方便地进行，其中维护工作包括元件的检修、试验、故障的寻找和处理。7）柜内设备和元件，除了符合各自的标准外，在金属封闭柜设备的设计中，充分考虑了下列因素的影响：外壳具有足够的机械强度，使得装在外壳内的开关、操动机构及其它元件具有它们原来的机械特性和电气性能。每个小室内的元件，当发生故障时，不影响相邻设备，在运行中也便于操作员巡视和检查；任何可移开部件与固定部分的解除，在正常使用条件下，特别是在短路时，不会由于电动力的作用而被意外地分开。开关柜的结构已经采取必要的措施，以减少由于开关分、合闸时产生的振动影响及电磁干扰影响，保证各种仪表和继电器的可靠运行。8）在设计中充分考虑到母线的温升因素，可保证母线的允许温度或温升不超过与绝缘材料相连接触头和金属部件所允许的温度或温升，以防维修人员触及，并保证不损害周围的绝缘材料和密封材料。9）在周围空气为40℃时，设备在正常运行中人员能触及的外壳其温升不超过30K，对温升超过40K的部位，应作出明显的高温标记，以防维修人员触及，并应保证不损害周围的绝缘材料和密封材料。10）柜体内的端子排标志正确、完整、清楚和牢固。二次回路导线使用铜导线，其电流回路截面不小于2.5mm2，电压回路不小于1.5mm2。二次接线端子采用WAGO产品。11）柜体边缘光滑，柜体上有铭牌。12）板材连接采用不锈钢自固螺栓，不得采用焊接方式。13）装置内一次回路连接用的紧固件一律采用钢件，连接螺栓采用8.8级。同时柜内所有连接紧固件采用不锈钢。14）各柜的进出线均采用电缆，从底部进出。15）隔离变压器柜体防护等级不低于IP20，其余各柜的防护等级均不低于IP3X。16）直流控制柜、变流柜前面有显示接线方式的模拟图。材料、元件其他要求1）用途相同的设备，其所有的元器件和零部件具有互换性。2）备品备件的材料和原设备的材料相同，备品备件可使用于所有相同的设备。3）装置采取了可靠的防腐措施，金属柜体及门板喷塑，柜内金属联接件先镀锌再喷塑，双重防护。绝缘安装用环氧玻璃布板、绝缘子，所有绝缘件均作表面阻燃漆处理，可阻燃、防潮、不吸水。散热器非电联结表面进行阳极氧化处理，母排表面镀铬，所有强电联结表面涂导电脂。印制电路、器件焊点双面均有防潮覆盖层。4）工艺加工的风格和方式，在生产过程中保持一致。5）所有材料具有阻燃低烟无卤特性。6）制作结构用的钢材是冷轧钢板，柜体颜色采用RAL7035。不进行喷塑或喷漆的钢部件，采取镀锌处理后再喷塑的双重防护。7）所用铜材料符合有关国家标准。辅助连线采用多股镀锡阻燃导线，接线端子、插头、插座端部加热塑套管防护。铭牌每面柜安装有不受气候影响的铭牌。铭牌装在柜体前门明显的位置。铭牌上的各项标志内容永久保持清晰。试验设备具有型式试验、出厂试验及现场试验，各类试验均根据GB3859、IEC60146等相应规定和方法进行。设备型式试验提供型式检验报告（提供省部级以上检测中心出具的型式试验检验报告），每套装置均进行出厂试验，并提供各种试验的项目、试验报告及试验合格的验收标准供审核。型式试验中压能馈装置各设备的型式试验报告包括（但不限于）以下试验内容：隔离变压器柜绝缘耐压试验温升试验绕组电阻测量短路阻抗和负载损耗测量空载电流和空载损耗测量电压比测量和联接组标号检定中压能馈系统一般检查绝缘性能试验静态联动试验保护功能测试控制系统电磁兼容测试监控、通讯功能测试功能（轻载）试验满负荷性能试验温升试验输出特性测试（1）直流控制柜：主回路电阻测量短路时耐受电流和峰值耐受电流试验动、热稳定试验机械特性和机械操作试验机械寿命试验出厂试验中压能馈装置各设备的出场试验包括（但不限于）以下试验内容，隔离变压器柜绝缘耐压试验绕组电阻测量短路阻抗和负载损耗测量空载电流和空载损耗测量电压比测量和联接组标号检定中压能馈系统一般检查绝缘试验静态联动试验控制系统测试保护功能测试功能（轻载）试验满负荷试验（1）直流控制柜：成套设备检查绝缘耐压试验机械操作联锁及保护试验主回路电阻测量联调试验供应商负责在工厂进行中压能馈装置各设备之间联调试验。供应商确定联调试验地点，并在联调试验前2周正式通知总包方。工厂联调试验包括（但不限于）以下试验内容，供应商负责编制出厂联调试验大纲，并经总包方签订后实施。功能试验（轻载试验）功率因数测定稳定性能的试验交流侧谐波电流测量负载试验现场试验现场试验由施工单位执行，供应商按照总包方的试验计划、现场试验规格书的需求提供支持。现场试验包括（但不限于）以下试验内容：设备交接试验系统联调试验全功率试验带车回馈功能试验直流电压及纹波测试试验验收报告由建设