何发武副教授课件

《城市轨道交通高电压设备测试》主讲人：何发武（副教授）4.6直流开关柜通常轨道交通的供电系统是将35

kV（33

kV）高压交流电通过变压器和高负荷牵引整流器转换为1

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V直流电压，然后将1

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V直流电压引入直流开关柜，通过开关柜分配到各个供电母排，通过第三轨或者接触网对机车进行供电。直流开关柜是城轨直流供电系统中重要的一个环节，目前最常用的是1

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VDC架空接触网双边供电方式的供电方式。直流开关柜作为城市轨道交通直流牵引系统主电路、过载保护之用。直流开关柜按照用途可以分为：进线柜（又称正极柜）、馈线柜（备用柜）、负极柜和轨电位保护柜四种基本类型。目前主流的直流开关柜的额定工作电压为DC

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V及DC1

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V，额定工作电流为6000

A以下。常见的直流开关柜有：断路器手车进线柜（馈线柜）、电动隔离开关进线柜（馈线柜、负极柜）、带隔离开关的手车进线柜（馈线柜）等。DC1500V直流开关柜直流开关柜属于快速开断设备，它是空气绝缘、户内安装的封闭分隔式成套设备。开关柜由一系列标准化单元组合，开关柜内按用户要求可隔成不同的功能小室，功能小室通常有低压控制室、断路器手车室、主母线室、一次电缆室、隔离开关室等。如图所示为DC

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V开关柜。直流系列开关设备按结构分类，可分为两大类：（1）由断路器手车组成的抽出式开关柜；（2）由隔离开关组成的固定式开关柜。直流开关柜主要由断路器、隔离开关、隔离器变送器和终端保护（又称继保）四大部件组成。一、城轨直流设备概述直流1

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V供电系统由1

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V直流开关柜、整流变压器、整流器、排流柜等主要设备组成。直流开关柜主要用于DC

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V的电能分配，通过正线柜及馈线柜给接触网供电，再通过列车回流到负极柜，最后回到负极。直流开关柜可通过开关对接触网的供电进行控制，合理分配电能。1

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V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需的各种转换开关和数据传输、电光转换所必需的元件。如图4-24所示为城轨直流开关柜组成。1.1

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V直流开关柜1）馈线柜馈线柜是安装于1

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V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1

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V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，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1

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V正极母线间的开关设备，实现整流机组向1

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V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35

kV整流变开关有硬接线的电气联锁。还有一组PLC，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SimaticPLC，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。2.整流变压器、整流器整流变压器的主要作用是将35

kV的交流电转换成1

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V的交流电，与整流器结合在一起，再将交流电转换成1

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V的直流电，用于列车的运行。牵引变电所的两套整流机组接于同一段35

kV母线，两套整流机组并列运行。两进线隔离开关合闸，所有馈线柜断路器合闸，分别给不同区间的接触网区段供电，两台负极隔离开关合闸。3.排流柜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。直流开关设备为标称工作电压直流1

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V及以下、户内安装、空气绝缘的金属封闭式成套设备。结构上分各种功能小室。功能小室通常有：低压室、断路器手车室、母线室、电缆室。其主要用于直流牵引供电系统，作为直流电能分配，实现对馈线，接触网或接触轨等设备的测控、保护和上位监控设备的总线通信。直流开关设备除了带有完成当地控制测量、保护功能所必需的元器件外，还配置了为实现远方监控用的转换开关及数据传送用的界面接口。二、1

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V直流开关柜试验城轨直流设备主要设备为1

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V直流开关柜，断路器采用直流快速断路器。如表4-26所示为1

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V直流开关柜试验项目。四、排流柜试验排流柜的主要作用是减少杂散电流对金属结构的腐蚀和对人身的危害，利用排流柜内二极管的单向导通性能为杂散电流提供一条从结构钢到负母线的通路。排流柜安装于正线牵引变电所内，排流柜的一端接负极柜内的直流负母排，另一端接牵引变电所地母排、地下车站结构排流端子、地下段整体道床排流端子或高架段轨道梁排流端子，使结构钢筋中的杂散电流单方向流回牵引变电所内的负极柜，防止杂散电流对结构钢筋的腐蚀。排流柜主要由负荷开关、快速熔断器、二极管、限流电阻、IGBT调阻单元、显示单元、