地铁牵引供电系统短路试验调试工法.doc

地地铁铁牵牵引引供供电电系系统统 短短路路试试验验调调试试工工法法 中铁八局集团电务工程有限公司 二 O 一二年八月 目录目录 1 1 前言 前言 1 1 2 2 工法特点 工法特点 1 1 3 3 适用范围 适用范围 1 1 4 4 工艺原理 工艺原理 1 1 5 5 调试工艺流程及操作要点 调试工艺流程及操作要点 2 2 5 15 1 调试工艺流程调试工艺流程 2 2 5 25 2 操作要操作要点点 3 3 5 2 15 2 1 短接点短接点选选择择 3 3 5 2 25 2 2 接触网短路接触网短路线线缆缆连连接接 4 4 5 2 35 2 3 牵引变电所测试仪牵引变电所测试仪器器安安装装 5 5 5 2 45 2 4 短路试验操作短路试验操作步步骤骤及及方法方法 7 7 6 6 材料与 材料与设设备备 1111 7 7 质量控制 质量控制 1414 8 8 安全措施 安全措施 1515 9 9 环保措施 环保措施 1717 1010 效益分析 效益分析 1717 1111 应用 应用实实例例 1818 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 1 页 地铁牵引供电系统短路试验调试工法地铁牵引供电系统短路试验调试工法 中铁八局集团电务工程有限公司 1 前言 地铁牵引供电系统短路试验是检验牵引供电系统电气设备稳定性 继电保护整定值准确性和保护装置动作可靠性的一项关键性试验 中铁八局集团电务工程有限公司在成都地铁 1 号线一期工程和成都 地铁 2 号线一期工程短路试验中通过短接点和测试点选择 加装智能控 制箱等技术创新 不断改进 优化试验方法 形成本工法 2 工法特点 2 1 合理选取短接点和测试点 提高数据测量准确性 降低短路试 验次数 减少短路试验时间 节约试验成本 2 2 加装智能控制箱 远端操作短路设备 保证操作人员安全 防 止设备不能正常保护动作情况下紧急切断电源 降低设备故障时被损坏 的几率 3 适用范围 本工法主要适用于地铁牵引供电系统钢性接触网分别对应钢轨和架 空地线短接接地方式的短路试验调试 4 工艺原理 4 1 考虑操作人员及设备安全性 加装智能控制箱分别对 35kV GIS 整流变压器馈线断路器 短路点接入回路 1500V 直流开关柜馈线柜断路 器在远端进行控制 智能控制箱设置在远离直流开关柜室的控制室 4 2 在分流器处外接四线滤波器 对短路试验过程中的波形数据进 行采集 分析 计算及判断短路时设备所承受的短路电流峰值大小 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 2 页 4 3 短路试验接线原理图 见图 4 3 L L 4 4 加装智能控制单元 防止设备不能正常保护动作情况下紧急切 断电源 降低了设备故障时被损坏的几率 5 调试工艺流程及操作要点 5 1 调试工艺流程 调试工艺流程见图 5 1 施工准备 接触网短路连接 控制 测试设备连接 短路合闸记录及分析数据 拆除短路试验接线 清理现场 临时控制箱 含时间继电 器和控制单元 直流 1500kV 母线 直流馈线断路器 分 流 器 架空地线或钢轨 接触网 短路接地线 图 4 3 短路试验接线原理图 四线滤波器 上网隔离开关 35kV GIS 2 整流变 压器开关柜断路器 35kV GIS 1 整流变 压器开关柜断路器 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 3 页 图 5 1 调试工艺流程图 5 2 操作要点 5 2 15 2 1 接触网短接点选择接触网短接点选择 接触网短接点的选择应根据理论产生最大短路电流及最小短路电流 的地点进行选取 以图 5 2 1 为列进行分析 图 5 2 1 区间长度里程图 1 最大短路电流 选取测试点牵引所上网隔离开关外侧容易发生 短路故障的地点进行短接 该点短路电流理论为最大 可以检验大电流 脱扣保护是否正确动作 2 最小短路电流 考虑到牵引所存在越区供电方式 所以选取最 长相邻的两个供电区间的远端容易发生短路故障的地点进行短接 该点 作为理论上的最小短路电流 可以检验过电流速断保护或者 DDL 保护是 否正确动作 A 站站B 站站 F 站站 D 站站 E 站站 C 站站 G G 站站H 站站 3607m 3334m3524m 2995m 2173m 4164m3589m 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 4 页 综上所述 为了更好的体现短路试验的数据准确性 选择 H 站至 F 站区间是最优方案 接触网短接点和测试点的分布情况如下 1 接触网短接点 越区 H 站 F 站区间 下 上行线 靠近 F 站车站侧 测试点选择在 H 站 2 接触网短接点 远端 G 站 F 站区间 下 上行线 靠近 F 站车站侧 测试点选择在 G 站 3 接触网短接点 近端 G 站 H 站区间 下 上行线 靠近 G 站车站侧 测试点选择在 G 站 通过以上短接点和测试点的选择 实现了所有短路试验程序全部集 中在了两个相邻的供电区间 减小了停电范围 人员及设备转移时间 保证了在一个停电点 4 小时 内完成所有短路试验调试作业 5 2 25 2 2 接触网短路线缆连接接触网短路线缆连接 1 接触网与钢轨短接 短接接地线采用 150mm2软铜芯电缆连接线 2 根 每根不短于 6m 接触线导高 4040mm 连接示意图见图 5 2 2 1 所示 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 5 页 图 5 2 2 1 接触网与钢轨短接示意图 2 接触网与架空地线短接 接地线采用 TRJ 120mm2软铜线连接线 2 根 每根不短于 4m 连接示意图见图 5 2 2 2 图 5 2 2 2 接触网与架空线短接示意图 5 2 35 2 3 牵引变电所测试仪器安装牵引变电所测试仪器安装 汇流排电连接线夹 铜铝过渡线夹 TRJ 120mm2 2 根 并勾线夹 架空地线 150mm2软电缆 2 根 钢轨 接地线夹 汇流排 汇流排电连接线夹 铜铝过渡线夹 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 6 页 见图 5 2 3 1 所示 短路试验分合闸操作加装智能控制箱 智能控 制箱设置在远离直流开关柜室的控制室 图 5 2 3 1 短路试验牵引所接线平面布置图 由智能控制箱分别引入直流开关柜短路回路馈线断路器分 合闸控 制回路 以及 35kVGIS 整流变压器馈线断路器分闸的控制回路 智能控制箱图见图 5 2 3 2 所示 图 5 2 3 2 智能控制箱图 控制室 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 7 页 5 2 45 2 4 短路试验操作步骤及方法短路试验操作步骤及方法 1 短路试验前准备 1 按照地铁运营公司停电作业程序办理好作业票和配合协议 2 检查确认试验区段及变电所系统的完整性和可靠性 3 短路试验区间的接触网处于停电状态 电动隔离开关在断开位 置 4 核对短路试验区段的保护定值及动作时间配合的正确性 5 检查相关电动隔离开关触头闭合情况 必要时使用仪器测量触 头接触电阻 2 短路试验操作步骤及方法 下面以接触网和钢轨短接对应越区供电短路方式进行操作分析 1 见图 5 2 4 1 所示 短接点选择在 H 站至 F 站区间下行线 F 站 附近的 2131 隔离开关馈线侧 分 H 站 213 2131 2113 开关 分 G 站 213 2131 211 2111 开关 分 F 站 213 2131 开 2113 开关 图 5 2 4 1 越区供电短路试验图 连接钢轨 测试点 211 钢轨 2111 下行线 21312111213121112131 211321132113 G G 站站F 站站 H 站站 213211213211213 接触网 3015 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 8 页 2 在 H 站至 F 站区间下行线验电 确保在 H 站至 F 站区间下行线 应无电 3 在 F 站 2131 隔离开关外侧容易发生短路的位置将接触网与钢轨 短接好 短接线连接应牢固可靠 4 将 G 站的联络开关 2113 合上 接触网正线联络开关 3015 合上 并确认合闸可靠 5 合 H 站隔离开关 2111 合上断路器 211 211 断路器采取智能 控制箱进行合闸 其原理见图 5 2 4 2 所示 按下合闸按钮 SB1 1500V 直流开关柜断路器合闸 短路回路接通 同时时间继电器 ST 受电 此时正常情况下应该启动保护跳闸 若此时因保护装置故障等原因不能保护跳闸 时间继电器在 1 秒时 将直接启动跳闸回路 将 1500V 直流开关柜和 35kVGIS 整流变压器馈线 柜断路器断开 若时间继电器单元也不能正常动作的前提下 人工按下 SB2 紧急分 SB1 1ZJ 1ZJ 中间继电器 中间继电器 2ZJ 中间继电器 中间继电器 ST 时间继电器 时间继电器 SB1 合闸按钮 合闸按钮 SB2 紧急分闸按钮 紧急分闸按钮 1 3 接 1500V 直流开关柜合 闸回路 接 1500V 直流开关柜 和 35kV GIS 整流变馈 线柜分闸回路 kM 图 5 2 4 2 智能控制箱原理图 kM 1ZJ 2ZJ 2ZJ ST SB2 ST 2 4 1 3 3 5 3 5 2 6 2 6 1ZJ 2ZJ ST 5 8 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 9 页 闸按钮 直接启动跳闸回路 将 1500V 直流开关柜和 35kVGIS 整流变压 器馈线柜断路器断开 6 短路试验数据分析和保护动作情况 短接点据测试点距离 7753m 后台采集波形见图 5 2 4 3 越区供 电短路试验波形图所示 短路电流峰值为 7648A 保护动作数据具体见 表 5 2 4 1 所示 图 5 2 4 3 越区供电短路试验电流波形图 表 5 2 4 1 越区供电短路试验保护动作表 1 短路试验 电流增长率 di dt 短路电流计算值 峰值 实际短路开断电 流值 峰值 短路初始保护出口 电流增量动作 值 I kA7 648kA177A ms81A ms3 576kA 2 短路时保护动作类型及相关数据 保护动作类型动作电流动作时间 大电流脱扣 电流速断 UMZ di dt 3 576KA30ms 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 10 页 3 其它短路试验连接方式 212 架空地线 图 5 2 4 4 越区供电远端短路试验图 连接架空地线 2121 上行线 21412121214121212141 212421242124 G G 站站 F 站站 H 站站 214212214212214 接触网 3014 3018 211 G 站站 211213 F 站站H 站站 213211 213 2131 2131 2111 2113 2111 2111 2131 21132113 钢轨 下行线 接触网 图 5 2 4 5 远端短路试验接线图 连接钢轨 3015 212 G 站站 212214 F 站站H 站站 214 212 214 2141 2141 2121 2124 2121 2121 2141 2124 2124 架空地线 上行线 接触网 图 5 2 4 6 远端短路试验接线图 连接架空地线 30143018 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 11 页 4 远端和近端短路试验数据分析和保护动作情况 1 接触网短接点 远端 G 站 F 站区间 下 上行线 靠近 F 站车站侧 距离 3589m 短路波形见图 5 2 4 9 远端供电短路试验波形 图所示 短路电流峰值为 7809A 保护动作数据具体见表 5 2 4 2 所示 图 5 2 4 7 近端短路试验接线图 连接钢轨 211 G 站站 211 213 F 站站H 站站 213211 213 2131 2131 2111 2113 2111 2111 2131 2113 2113 钢轨 下行线接触网 3015 图 5 2 4 8 近端短路试验接线图 连接架空地线 212 212 214214 212 214 214121412121 2124 2121 2121 2141 2124 2124 架空地线 上行线 接触网 30143018 H 站站G 站站 F 站站 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 12 页 图 5 2 4 9 远端供电短路试验波形图 表 5 2 4 2 远端供电短路试验定值及保护动作表 1 短路试验 电流增长率 di dt 短路电流计算值 峰值 实际短路开断电 流值 峰值 短路初始保护出口 电流增量动作 值 I kA7 809kA192A ms90A ms3 903kA 2 短路时保护动作类型及相关数据 保护动作类型动作电流动作时间 大电流脱扣 电流速断 UMZ di dt 3 903 kA30ms 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 13 页 2 接触网短接点 近端 G 站 H 站区间 下 上行线 靠近 G 站车站侧 距离 358m 短路波形见图 5 2 4 10 远端供电短路试验波形 图所示 短路电流峰值为 11760A 保护动作数据具体见表 5 2 4 3 所 示 图 5 2 4 10 近端供电短路试验波形图 表 5 2 4 3 近端供电短路试验保护动作表 1 短路试验 电流增长率 di dt 短路电流计算值 峰值 实际短路开断电 流值 峰值 短路初始保护出口 电流增量动作 值 I kA11 670kA336A ms141A ms6 551kA 2 短路时保护动作类型及相关数据 保护动作类型动作电流动作时间 大电流脱扣 电流速断10423A0ms UMZ di dt 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 14 页 6 材料与设备 在本功法中 所使用的材料设备见表 6 1 和表 6 2 表 6 1 材料表 序号名 称规格单位数量备 注 1 铜短接线 150mm2 组 2 1 组为 2 150mm2软电缆 2 辅助线 120mm2 米 20 1 组为 2 120mm2电连接线 3 铜接线端子 150mm2 个 2 4 并沟线夹 150mm2 个 2 5 控制电缆 kVV22 2 2 5 2 52 5 米 200 表 6 2 设备表 序号项 目规格单位数量备 注 1 指挥车金杯 11 座 辆 2 人员运输转移 2 轨道作业车金鹰 210辆 1 安装短接线时使用 3 四线示波器台 1 带录波功能且能打印输出 检测 显示短路电流上升率 4 临时控制箱自制台 1 在远端对操作设备进行控制 4 安全防护用品 安 全帽 绝缘靴 绝 缘手套等 套2 根据防护安全需要 种类要 齐全 并所有绝缘安全用具 要经检验合格 5 照明灯 200W 个 3 现场照明 6 灭火器个 3 备用灭火器 7 微机继电保护 P521 套 1 备用 8 直流毫伏发生器 YHS101 套 1 9 800m 对讲机 TM 271A 台 6 供多方现场联络使用 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 15 页 序号项 目规格单位数量备 注 10 电工工具套 2 紧固扳手 11 高压验电器台 2 检测直流 1500V 7 质量控制 根据 电气装置安装工程电气设备交接试验标准 GB50150 2006 及设计要求 对应越区短路 远端短路 近端短路逐步增大短路电流方 式 逐级校验各保护装置保护功能 1 I 电流增量和 di dt 电流变化率保护 DDL 短路试验前保护整定 保护名称设计整定值设计整定时间 ms 备 注 E kA s 40 F kA s 8 I A 350030 电流 变化率 DDL Imin A 40050 该保护为接触网中 远端保护 在牵引变电所近端短路时 该保护 无法动作 即不能作为大电流脱扣的后备 该保护根据牵引变电所中 远端短路时流过馈线断路器的瞬时短路电流 以及躲过机车启动电流 辅助设备投入冲击电流综合考虑而整定 2 电流保护 Imax Imax 短路试验前保护整定 保护名称设计整定值设计整定时间 ms 备 注 Imax A 80001电流保护 Imax A 350030000 电流保护用作大电流脱扣保护及 DDL 保护的后备保护 SEPCOS NG 电流保护分为定时限过流保护 Imax 和限时电流速 地铁牵引供电系统短路试验调试工法 第 16 页 断保护 Imax 限时电流速断保护 Imax 作为直流短路近端保护的后备保护 按牵引变电所近端短路时流过馈线断路器的最小短路电流进行整定 定时限过流保护 Imax 的电流门限时间应大于 DDL 保护的延时 并按躲过一台机车最大启动电流门限 两台机车启动到峰值的时间之和 作为延时进行整定 3 大电流脱扣保护 短路试验前保护整定 保护名称设计整定值设计整定