地鐵供電(diàn)系統用制動單(dān)元櫃和制動電(diàn)阻櫃

   1、技術(shù)要求及性能

   逆變(biàn)+電阻型再生制動能量吸收裝置主要由制動控制櫃、制動制動電阻櫃、逆變(biàn)控制櫃和隔離變(biàn)壓器櫃等設備(bèi)構成。

   制動控制櫃主要由IGBT制動單元(制動斬波器)、驅動器、電動隔離開關、避雷器
、電磁接觸器、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、濾波器（濾波電容及濾波電抗器）和微機控制單元等部分組成，實現吸收裝置自動投入、撤出和濾波等功能；並執行吸收裝置的控制、保護與監控；執行與上級控制系統的通信；執行吸收裝置投入與退出判斷；承擔電阻吸收時的控制。

   制動(dòng)電(diàn)阻櫃：主要由吸收電(diàn)阻組成，實現制動(dòng)能量的吸收和轉化功能。

   逆變(biàn)控制櫃：執行逆變(biàn)吸收；自動跟蹤並(bìng)網；根據直流線網電壓的變(biàn)化調節逆變(biàn)輸出電流。

   隔離變(biàn)壓器櫃：執行直流電(diàn)網與交流電(diàn)網的隔離。

   隔離變(biàn)壓器次邊(biān)與AC母線連接時通過斷路器保護
。

   所有櫃體安裝採(cǎi)用絕緣安裝方式，絕緣闆採(cǎi)用厚度爲10mm的不飽(bǎo)和聚酯玻璃纖維模塑料。所有線纜採(cǎi)用低煙無鹵阻燃型産品。

   2、制動(dòng)單(dān)元(制動(dòng)斬波器)櫃

   1）主要技術(shù)參(cān)數

   額度電(diàn)壓：DC1500V(電(diàn)壓波動(dòng)範圍1000～1800V)，最高電(diàn)壓1800V，額度絕緣電(diàn)壓3000V

最大峰值電流：4000A。爲瞭(le)保證制動電阻裝置不在過載時被損壞，當瞬時電流大於(yú)4000A時，制動電阻裝置應關斷。

   線網電(diàn)壓恒定平均吸收控制值：1630V-1780V可調(diào)。

  本裝置的短時工況(kuàng)定義爲持續時間(jiān)20s，周期120s。

   IGBT裝置按多相不重恒壓吸收控制系統進(jìn)行設(shè)置

   控制方式：PWM(導(dǎo)通比調(diào)節範圍5%～95%)

   工作制：間(jiān)隙工作制

   冷卻(què)方式：熱(rè)管自冷

   導通電壓：DC1630－1780V随交流側(cè)電壓的變(biàn)化在線自動調整，允許偏差+4%

   關斷電壓：DC1630－1780V随交流側(cè)電壓的變(biàn)化在線自動調整，允許偏差+4%

   制動(dòng)單(dān)元(制動(dòng)斬波器)合成工作頻率：600Hz

   額(é)定效率：95％

   2）主要性能要求

   制動單元(制動斬波器)採(cǎi)用高性能的IGBT作爲斬波元件，設置不少於(yú)4個斬波支路。制動單元(制動斬波器)櫃内設置控制電源模塊、微機控制系統、快速熔斷器和續流二極管等元器件。

   制動單元(制動斬波器)由多個獨立的支路組成，每一支路由一個IGBT制動單元(制動斬波器)控制,構成多相不重恒壓吸收控制系統。微機控制系統綜合判斷牽引變電所所處的工況（牽引或制動），確定制動單元(制動斬波器)的投入或退出，並(bìng)對制動單元(制動斬波器)的導通比進行控制。當電網低於(yú)1630V或高於(yú)1900V時，裝置不投入工作，微機控制系統向變電所控制信号盤發出相應的指示信号。當線網電壓回到1000V～1900V之間時，微機控制系統自動将預充接觸器開關合上，向濾波電容充電，然後閉合線路接觸器，微機控制系統自動測定牽引網空載電壓值和吸收電壓值（或接受人工功率限制檔位信号），判斷牽引網上是否有列車處於(yú)再生電制動狀态。當列車處於(yú)再生制動狀态時，制動單元(制動斬波器)立即投入工作，穩定網壓不再上升，確保列車充分有效使用再生制動。

   在線路上隻有處於(yú)制動列車而無取流列車的情況下，直流牽引供電系統的表現特征爲
：在再生制動能量吸收裝置未投入之前直流系統電壓急劇升高、本裝置系統内無電流。因此牽引變(biàn)電所再生制動能量吸收裝置是否投入的條件應根據測量出的交流側電壓與直流側空載電壓的對應關系進行判斷。當直流電壓高於(yú)導通電壓時，本裝置開始斬波消耗能量；當直流電壓低於(yú)關斷電壓且吸收電流爲0A時，IGBT停止工作。

   根據設置參數要求或測定參數要求，微機控制系統進行快速的電流跟蹤和恒壓控制運算。當車輛制動回饋電流較小時，經控制單元運算後，調節制動單元(制動斬波器)導通比，使制動單元(制動斬波器)處於(yú)低開通狀态。當車輛制動回饋電流較大時，控制系統經實時運算，快速調節制動單元(制動斬波器)導通比，以維持電網電壓的相對恒定，直至線網電壓值低於(yú)設定電壓值後，關閉(bì)制動單元(制動斬波器)，等待下次車輛的再生吸收。

   裝置應可以接收人工吸收電壓參數設置，也可以接受限制功率人工設定檔位。正常運行中如人工設定吸收電壓值，其值應高於(yú)線網空載電壓值。微機控制系統應能夠判定能量的來源，當能量來自牽引變電所時，裝置應立即停止工作，顯示參數設置錯誤，並(bìng)發出報警信号，如在規定的時間内不糾正，系統将自行測定參數，恢複工作。當線網電壓低於(yú)DC1000V時，裝置停止工作並(bìng)發出欠壓報警信号；當線網電壓高於(yú)DC1900V時
，裝置将直流接觸器分斷，主電路切除
，發出過壓報警信号。

   本裝置在工作時的直流側(cè)諧波電壓應滿足相關标準的要求，諧波幹擾應不影響通信和信号系統的正常工作，並(bìng)符合有關電磁兼容标準的規定。

   3）IGBT性能要求

   IGBT必須選用國際知名品牌的成熟産(chǎn)品
，並(bìng)應具有相關工程的供貨記錄（包括證明文件），且用戶評價良好。單個IGBT安裝在自然冷卻的散熱器上
，散熱器具有良好的散熱特性，散熱片表面進行陽極氧化防腐處理並(bìng)增加散熱效果和減少維護工作
。

   裝置選用合适的IGBT參數，合理設計母線路徑
，並(bìng)考慮母排的電阻，使每個支路並(bìng)聯IGBT的電流不平衡度小於(yú)8%。當任一支路的IGBT損壞時，裝置應能正常運行。

   4）快速熔斷(duàn)器性能要求

   每個IGBT均應串有快速熔斷器進行保護，快速熔斷器帶有檢測裝置和接點。當熔絲熔斷後，熔斷指示器上的指示紅牌伸出顯示，同時連鎖微動開關向數據採集裝置發出故障信号，用於(yú)報警或跳閘，並(bìng)在當地顯示熔斷器所在回路編号，使工作人員能在現場容易發現。當一個IGBT支路熔絲熔斷時
，發出報警信号，熔斷熔絲的數目超過一個時，發出跳閘信号。

   5）顯(xiǎn)示裝(zhuāng)置

   制動(dòng)單(dān)元(制動(dòng)斬波器)櫃面闆上設有顯示裝置，該裝置具有以下功能：

   顯示主回路直流電(diàn)壓（顯示精度爲1.5級(jí)）。

   顯示主回路直流電(diàn)流（顯示精度爲1.5級(jí)）。

   顯示制動(dòng)單(dān)元(制動(dòng)斬波器)各支路熔斷器熔斷信号及已熔斷的熔斷器位置。

   顯示制動單(dān)元(制動斬波器)最熱點(diǎn)的溫度。

   顯示制動(dòng)單(dān)元(制動(dòng)斬波器)跳閘信号。

   6）試(shì)驗(yàn)功能

   設備(bèi)應具有運營和試驗兩套功能，在對車(chē)輛進行試驗時，設備(bèi)可根據車(chē)輛運行狀況模拟有吸收、無吸收、瞬間有吸收和瞬間無吸收。

   3、吸收制動(dòng)電(diàn)阻櫃/電(diàn)阻箱

   3.1主要技術(shù)參(cān)數

   額(é)定工作電(diàn)壓：DC1500V；最高工作電(diàn)壓：1800V

   制動(dòng)電(diàn)阻容量及過載能力根據輸出功率的大小如表2所示。在表2中，短時工況定義爲持續時間20s，周期120s。

   再生制動(dòng)吸收電(diàn)阻按多相設置，允許偏差爲-5%～+7%

   電(diàn)阻器的最高工作溫(wēn)度：≤300℃

   冷卻(què)方式：空氣(qì)自然冷卻(què)

   工作制：間(jiān)隙工作制

   電(diàn)阻材料：Ni—Cr非磁性材料，電(diàn)阻值溫漂變(biàn)化小

   單(dān)體電(diàn)阻允許偏差：-5%～+7%

   3.2主要性能要求

   電阻器組件採(cǎi)用無骨架長波型電阻元件，吊挂結構安裝，材料選用非磁性鎳鉻合金材料，要求電感量低、電阻值溫漂變(biàn)化小
、耐受溫度高。

   吸收制動電阻櫃的前後開門，電纜連接於(yú)電阻銅母線上，櫃門與主電路帶有開關鎖，櫃門上有安全警告标志，櫃内裝有溫度傳感器、實現超溫報(bào)警，櫃體上部有出風道，櫃體下部有入風口。

   3.3保護(hù)功能要求

   制動(dòng)電(diàn)阻櫃内設置三級溫度開關，第一
、二級爲電(diàn)阻降功使用溫度，第三級爲跳閘溫度。

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