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城市軌道交通變電所交直流屏硅鏈回路的改進

2021-02-27

改進的原因1.1硅鏈降壓系統介紹在城市軌道交通供電系統中,變電所內通常設置交直流屏給供電設備提供AC220V和DC110V,而DC110V電源均是通過交直流轉換再經過硅鏈降壓所得。在交直流系統中,充電機的輸出電壓為DC121V左右,而元器件的額度電壓為DC110V,因此我們通常在充電機與負載間加入硅鏈進行降壓。硅鏈為5個(1D~5D)串聯運行(如圖1),每一個硅鏈降壓在3V左右,全部投入可降壓15V左右,因此通過硅鏈降壓后提供給負載的最低電壓可達到106V左右,通過投/退硅鏈的個數來達到我們所需要的電壓,以滿足元器件的正常運行。硅鏈降壓可分為手動檔和自動檔,手動檔從1至5檔,通過手動控制器選擇檔位來實現,選1檔則合上K1,選2擋則合上K1和K2,以此類推,選5檔則合上K1至K5共5個接觸器,自動檔根據控制器測量負載端電壓來自動判定合上5個接觸器的數量,從而調節硅鏈的投入個數,達到降壓的目的。圖1硅鏈降壓回路電路圖1.2硅鏈降壓系統存在的缺陷傳統的設計方案中,交直流系統降壓硅鏈由主用降壓硅鏈和備用降壓硅鏈并聯組成(如圖二),正常情況下,主用降壓硅鏈投入使用(CZ1合閘),備用降壓硅鏈作為備用(CZ2分閘)。當主用降壓硅鏈故障時,備用降壓硅鏈投入運行。經測試證明,當控制回路元器件或者主用降壓硅鏈回路硅鏈出現故障,需要切換到備用降壓硅鏈回路時,由于通過控制回路斷圖2硅鏈降壓系統改進前電路圖開CZ1和合上CZ2,因此該切換有一個時間差,會造成DC110V電源短時失電,從而引起由DC110V電源供電的設備如REF542、DPU96、SCADA等保護單元會重新啟動,造成短時監控不到設備運行狀況,直流直流開關柜會全部跳閘,停止經接觸網對列車的DC1500V電源通過對降壓硅鏈回路的研究,提出了對應的解決方案并經過現場測試,驗證了該方案的可行性。2改進方案取消控制回路對主/備用硅鏈回路的控制,使主/備用硅鏈回路間的投入/退出不會造成DC110V直流電源的短時失電(如圖3),圖3硅鏈降壓系統改進后電路圖該方案簡化了硅鏈降壓系統的設計模式。根據地鐵供電系統的運行經驗,硅鏈降壓系統運行中故障通常發生在控制回路,由于控制回路的元器件較多,接線相對復雜,導致整個控制回路的故障率升高。而硅鏈的故障率相比于整個控制回路來說非常非常低,可以忽略。該方案最大的優點在于避免了DC110V直流電源的短時失電,另一方面減少了元器件的使用,降低了成本。在日常的運行中,我們可以定期的檢查兩路硅鏈的運行狀態,只需要讓兩路硅鏈單獨給負荷供電就可以檢查硅鏈的好壞,而不必擔心某一路硅鏈故障發生后不能及時更換的情況。3改進后的功能試驗為驗證此方案的可行性,以廣州地鐵三號線番禺廣場變電所為試點,對改進后的降壓硅鏈系統進行了相關試驗。3.1硅鏈切換及自動調壓功能測試a、當主用/備用降壓硅鏈均在自動位時,此時充電機輸出電壓為121.5V,饋出母線電壓為109.3V,調節充電機的輸出電壓為115V,此時經降壓硅鏈自動調壓后輸出為109.6V。調節充電機的輸出電壓為127V,此時經降壓硅鏈自動調壓后輸出為111.3V。b、當備用降壓硅鏈在自動位,主用降壓硅鏈從自動位調節到手動位5檔時,測量經硅鏈調壓后直流饋出母排電壓和兩降壓硅鏈回路各自電流,數據見表1。表1電壓電流記錄表c、當主用降壓硅鏈在自動位,備用降壓硅鏈從自動位一直調節到手動位5檔時,測量直流饋出母排電壓和兩降壓硅鏈回路各自電流,數據見表2。

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