項(xiàng)目二城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備《變電所實(shí)訓(xùn)》主講人：王吉峰

學(xué)校：廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院城市軌道交通供電系統(tǒng)整流器城市軌道交通的整流器采用成套設(shè)備，它將整流變壓器降壓后的交流1180V整流成牽引列車所需要的直流1500V電壓，如圖2-64所示。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組城市軌道交通采用的整流器作為大功率整流設(shè)備，屬于非線性負(fù)荷，從電網(wǎng)吸收非正弦電流，引起電網(wǎng)電壓的畸變，因此整流機(jī)組屬于重要的諧波源。為了抑制整流機(jī)組諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，通常的措施是將變壓器的一次繞組或二次繞組接成三角形，使勵(lì)磁電流的3次諧波或零序分量能夠流通，使3倍次諧波或3的整數(shù)倍次諧波電流不注入電網(wǎng)。因此，在確定城市軌道交通整流機(jī)組規(guī)格時(shí)，考慮帶三角形聯(lián)結(jié)的變壓器，同時(shí)盡可能地增加整流的相數(shù)，以減少諧波污染。下面將重點(diǎn)介紹常見的24脈波整流機(jī)組。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組1、整流器工作原理在牽引變電所內(nèi)，通過整流變壓器將交流35kV降到交流1180V，再經(jīng)整流器轉(zhuǎn)換成直流1500V向接觸網(wǎng)送電。每座牽引變電所，由整流變壓器和整流器組成整流機(jī)組，24脈波整流電路由兩組12脈波整流電路組成，12脈波整流由兩個(gè)6脈波三相整流橋并聯(lián)組成。其中，一個(gè)三相整流橋接向整流變壓器的二次側(cè)星型繞組，另一個(gè)三相整流橋接向整流變壓器的二次側(cè)三角形繞組。由于每臺(tái)整流變壓器二次側(cè)星型繞組和三角形繞組相應(yīng)的線電壓相位錯(cuò)開π/6，便可以得到兩個(gè)三相橋并聯(lián)組成的12脈波整流電路，當(dāng)供給兩臺(tái)12脈波整流器的整流變壓器高壓網(wǎng)側(cè)并聯(lián)的繞組分別采用±7.5°外延三角形連接時(shí)，兩套整流機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行構(gòu)成等效24脈波整流。12脈波整流電路圖如圖2-65、圖2-66所示。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組整流變壓器△形繞組線電壓滯后于Y形繞組線電壓30°，因此，并聯(lián)后，產(chǎn)生⒓脈波直流電。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組2、整流器技術(shù)條件（1）整流器設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)①額定功率：2250kW。②額定交流輸入電壓：1180V。③額定直流輸出電壓：1500V。④額定直流電流：1467A。⑤冷卻方式：空氣自然冷卻。⑥過載能力：100%時(shí)——連續(xù)；150%時(shí)——2h；300%時(shí)——1min。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組⑦整流器耐壓：主回路對(duì)地、主回路對(duì)輔助回路6kV；輔助回路對(duì)地2kV。⑧整流器臂并聯(lián)的冗余度為P-1，任一橋臂并聯(lián)的二極管有一個(gè)損壞時(shí)，能正常運(yùn)行，滿足整流器的過負(fù)荷要求及承受短路電流的要求。⑨二極管采用平板式，型號(hào)均為ZP2200-44，采用鋁型材散熱器，二極管的反向重復(fù)峰值電壓4400V，二極管的正向額定電流2200A。⑩整流器橋臂并聯(lián)二極管的電流不平衡度≤10%。⑾整流器橋臂二極管串并聯(lián)數(shù)：1串3并。⑿整流器設(shè)計(jì)壽命為30年。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組（2）整流器設(shè)備配置的保護(hù)①快速熔斷器保護(hù)（實(shí)訓(xùn)視頻）：每只二極管串聯(lián)一個(gè)快速熔斷器。②交流側(cè)過電壓保護(hù)（實(shí)訓(xùn)視頻）：壓敏電阻、特種熔浙器。③過電壓保護(hù)（實(shí)訓(xùn)視頻）：RC回路、壓敏電阻及特種熔斷器。④溫度保護(hù)：在整流器預(yù)測最熱處設(shè)置溫度傳感器元仵。⑤逆流保護(hù)（實(shí)訓(xùn)視頻）：在每個(gè)撟臂串聯(lián)一個(gè)電流傳感器，檢測逆流信號(hào)。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組（3）整流器的控制與信號(hào)回路①二極管故障指示回路：整流器同一整流橋臂的一個(gè)二極管故障，或不同整流器橋臂的兩個(gè)二極管故障時(shí)均不跳閘，將二極管故障信號(hào)通過接點(diǎn)在當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方顯示。②二極管故障跳閘控制回路：整流器同一整流橋臂的兩個(gè)二極管故障時(shí)，發(fā)出跳閘信號(hào)，將二極管故障信號(hào)通過接點(diǎn)在當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方顯示。③整流器溫度報(bào)警和跳閘指示回路：當(dāng)整流器測試點(diǎn)的溫度超過設(shè)定值時(shí)，能分級(jí)發(fā)出報(bào)警和跳閘信號(hào)，在當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方顯示故障信號(hào)。④逆流保護(hù)顯示：當(dāng)每個(gè)橋臂安裝的電流傳感器檢測到逆向電流時(shí)，發(fā)出逆流跳閘信號(hào)，并在顯示屏顯示。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組3、整流器柜結(jié)構(gòu)整流器柜內(nèi)采用尺寸為1200mm×1200mm×2200mm的金屬屏柜，柜體無焊接，全部采用不銹鋼螺栓連接，在柜體的前后門下部開有進(jìn)氣網(wǎng)孔，上部設(shè)有散熱通風(fēng)孔，兩側(cè)封蓋，柜體經(jīng)電鍍鋅處理,防腐性強(qiáng),表面靜電塑料噴粉。兩個(gè)三相整流橋分別裝在柜子的上下部分，從前門開門可以清晰地看到垂直排列的三列元件分上下兩部分，前門一面放置4、6、2橋臂，后門一面放置1、3、5橋臂。兩個(gè)三相橋的對(duì)應(yīng)序號(hào)橋臂1U1和2U1、1U3和2U3?并聯(lián)在一起，共陽極或共陰極組成一組整流堆。每組整流堆由一個(gè)加工成條狀的散熱器和6個(gè)塊狀的散熱器壓裝上二極管組成，每組整流堆有6個(gè)二極管，每柜共6組整流堆。交流匯流母排L1~L6及直流輸出母排L+、L-，集中在屏柜內(nèi)下方進(jìn)、出線。每橋臂銅母線上串裝有逆流保護(hù)用電流傳感器，快速熔斷器一端接至交流母排上，另一端用銅排與塊狀(獨(dú)立)散熱器連接，柜體的防護(hù)等級(jí)為IP20，柜前有模擬圖，顯示整流器的接線方式，具體結(jié)構(gòu)如圖2-67、圖2-68所示，每個(gè)柜體質(zhì)量為1200kg。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組4、整流器保護(hù)設(shè)置整流器設(shè)置二極管報(bào)警（單個(gè)橋臂一個(gè)熔斷器熔斷或任意不同橋臂的各一個(gè)熔斷器熔斷）、熔斷器熔斷跳閘（同一個(gè)橋臂的兩個(gè)及以上熔斷器熔斷）、整流器溫度高報(bào)警及跳閘、逆流保護(hù)跳問。（1）熔斷器保護(hù)由于二極管元件的熱容量小，在過流故障狀態(tài)下必須要有快速保護(hù)。整流器快速保護(hù)的方式采用快速熔斷器保護(hù)，這是通常采用的方式?？焖偃蹟嗥骶哂信c二極管元件相類似的熱特性，是一種較為理想的保護(hù)器件。由于快速熔斷器保護(hù)分?jǐn)嗪?，一般僅有一個(gè)元件退出運(yùn)行，整流橋仍能在缺一波頭的情況下運(yùn)行，因此對(duì)于牽引供電而言，其具有優(yōu)異的可靠性。任務(wù)4城市軌道交通整流機(jī)組（2）逆流保護(hù)城市軌道交通1500V設(shè)備采用叨脈波全波整流系統(tǒng)，在二極管整流器上裝設(shè)有逆流保護(hù)。其原理為:在整流器的每一個(gè)整流橋臂上都裝有1個(gè)穿心式電流互感器，如果整流橋臂內(nèi)的某個(gè)二極管反向擊穿，則在這個(gè)二極管支路的熔斷器開始熔斷的弧前時(shí)間和燃弧時(shí)間內(nèi)，將有故障電流流經(jīng)這個(gè)橋臂，接在電流互感器二次側(cè)的逆流保護(hù)單元就有信號(hào)輸出，向整流機(jī)組35kVGIs保護(hù)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，35kV斷路器保護(hù)分閘，同時(shí)35kV保護(hù)控制輸出向1500V進(jìn)線斷路器S7-300發(fā)跳閘信號(hào)，S7-300再保護(hù)分閘1500V進(jìn)線開關(guān)。當(dāng)橋臂支路整流元件擊穿出現(xiàn)逆向電流時(shí)，電流互感器給出逆流取樣信號(hào)，通過接通