地铁牵引供电系统短路试验调试工法

...wd......wd......wd...地铁牵引供电系短路试验调试工法中铁八局集团电务工程二O一二年八月目录TOC\o"1-4"\h\z\u1、前言12、工法特点13、适用范围14、工艺原理15、调试工艺流程及操作要点25.1调试工艺流程25.2操作要点35.2.1短接点选择35.2.2接触网短路线缆连接45.2.3牵引变电所测试仪器安装55.2.4短路试验操作步骤及方法76、材料与设备117、质量控制148、安全措施159、环保措施1710、效益分析1711、应用实例18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，不断改良、优化试验方法，形本钱工法。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、节约试验本钱。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迫断电源，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35kVGIS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展控制，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展采集、分析，计算及判断短路时设备所承受的短路电流峰值大小。4.3短路试验接线原理图〔见图4.3〕35kVGIS1#整流变压器开关柜断路器35kVGIS2#整流变压器开关柜断路器35kVGIS1#整流变压器开关柜断路器35kVGIS2#整流变压器开关柜断路器直流1500kV母线直流1500kV母线临时控制箱〔含时间继电器和控制单元〕L+临时控制箱〔含时间继电器和控制单元〕直流馈线断路器直流馈线断路器四线滤波器分流器四线滤波器分流器上网隔离开关上网隔离开关接触网接触网短路接地线短路接地线架空地线或钢轨架空地线或钢轨图4.3短路试验接线原理图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迫断电源，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撤除短路试验接线、清理现场图5.1调试工艺流程图5.2操作要点5.2.1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展选取，以图5.2.1为列进展分析：A站A站B站F站D站E站C站G站H站3607m3334m3524m2995m2173m4164m3589m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展短接，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展短接，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。综上所述：为了更好的表达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。5.2.2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：150mm150mm2软电缆钢轨接地线夹汇流排汇流排电连接线夹铜铝过渡线夹图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：汇流排电连接线夹铜铝过渡线夹汇流排电连接线夹铜铝过渡线夹TRJ-120mm2〔2根〕并勾线夹架空地线图5.2.2-2接触网与架空线短接示意图5.2.3牵引变电所测试仪器安装见图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。控制室控制室图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5.2.4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展操作分析：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。测试点测试点211钢轨2111下行线21312111213121112131211321132113G站F站H站213211213211213接触网3015图5.2.4-1越区供电短路试验图〔连接钢轨〕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，短接线连接应结实可靠。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展合闸，其原理见图5.2.4-2所示：接1500V直流开关柜合闸回路1ZJSB1接1500V直流开关柜合闸回路1ZJSB1SB2+kM13SB2+kM13接1500V直流开关柜和35kVGIS整流变馈线柜分闸回路接1500V直流开关柜和35kVGIS整流变馈线柜分闸回路24STST24STST131ZJ131ZJ352ZJ2ZJ352ZJ2ZJ1ZJ351ZJ：中间继电器2ZJ：中间继电器ST：时间继电器SB1：合闸按钮SB2：紧急分闸按钮1ZJ351ZJ：中间继电器2ZJ：中间继电器ST：时间继电器SB1：合闸按钮SB2：紧急分闸按钮ST2ZJ26ST2ZJ2658265826-kM-kM图图5.2.4-2智能控制箱原理图按下合闸按钮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。假设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。假设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、短路试验短路电流计算值〔峰值〕实际短路开断电流值〔峰值〕电流增长率〔di/dt〕电流增量动作值(ΔI)短路初始保护出口kA7.648kA177A81A3.576kA2、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□ΔΙ□UMZ√di/dt3.576KA30ms3其它短路试验连接方式21212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21412121214121212141212421242124G站F站H站214212214212214接触网3014301821211G站211213F站H站213211213213121312111211321112111213121132113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〕301521212G站212214F站H站214212214214121412121212421212121214121242124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图图5.2.4-7近端短路试验接线图〔连接钢轨〕211G站211213F站H站213211213213121312111211321112111213121132113钢轨下行线接触网3015图5.2.4图5.2.4-8近端短路试验接线图〔连接架空地线〕212212214214212214214121412121212421212121214121242124架空地线上行线接触网30143018H站G站F站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5.2.4-9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、短路试验短路电流计算值〔峰值〕实际短路开断电流值〔峰值〕电流增长率〔di/dt〕电流增量动作值(ΔI)短路初始保护出口kA7.809kA192A90A3.903kA2、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□ΔΙ□UMZ√di/dt3.903kA30ms2〕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、短路试验短路电流计算值〔峰值〕实际短路开断电流值〔峰值〕电流增长率〔di/dt〕电流增量动作值(ΔI)短路初始保护出口kA11.670kA336A141A6.551kA2、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□ΔΙ□UMZ□di/dt6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21组为2*150mm2软电缆2辅助线120mm2米201组为2*120mm2电连接线3铜接线端子150mm2个24并沟线夹150mm2个25控制电缆kVV22-2×2.52.52.5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展控制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19800m对讲机TM-271A台6供多方现场联络使用10电工工具套2紧固扳手11高压验电器台2检测直流1500V7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]备注电流变化率〔DDL〕E[kA/s]40F[kA/s]8ΔI[A]350030ΔImin[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]备注电流保护Imax++[A]80001Imax+[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展整定。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展整定。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时间[ms]备注大电流脱扣10000A0由故