地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法.doc

地地鐵鐵牽牽引引供供電電系系統(tǒng)統(tǒng) 短短路路試試驗(yàn)驗(yàn)調(diào)調(diào)試試工工法法 中鐵八局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 二 O 一二年八月 目錄目錄 1 1 前言 前言 1 1 2 2 工法特點(diǎn) 工法特點(diǎn) 1 1 3 3 適用范圍 適用范圍 1 1 4 4 工藝原理 工藝原理 1 1 5 5 調(diào)試工藝流程及操作要點(diǎn) 調(diào)試工藝流程及操作要點(diǎn) 2 2 5 15 1 調(diào)試工藝流程調(diào)試工藝流程 2 2 5 25 2 操作要操作要點(diǎn)點(diǎn) 3 3 5 2 15 2 1 短接點(diǎn)短接點(diǎn)選選擇擇 3 3 5 2 25 2 2 接觸網(wǎng)短路接觸網(wǎng)短路線線纜纜連連接接 4 4 5 2 35 2 3 牽引變電所測試儀牽引變電所測試儀器器安安裝裝 5 5 5 2 45 2 4 短路試驗(yàn)操作短路試驗(yàn)操作步步驟驟及及方法方法 7 7 6 6 材料與 材料與設(shè)設(shè)備備 1111 7 7 質(zhì)量控制 質(zhì)量控制 1414 8 8 安全措施 安全措施 1515 9 9 環(huán)保措施 環(huán)保措施 1717 1010 效益分析 效益分析 1717 1111 應(yīng)用 應(yīng)用實(shí)實(shí)例例 1818 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 1 頁 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 中鐵八局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 1 前言 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)是檢驗(yàn)牽引供電系統(tǒng)電氣設(shè)備穩(wěn)定性 繼電保護(hù)整定值準(zhǔn)確性和保護(hù)裝置動作可靠性的一項(xiàng)關(guān)鍵性試驗(yàn) 中鐵八局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司在成都地鐵 1 號線一期工程和成都 地鐵 2 號線一期工程短路試驗(yàn)中通過短接點(diǎn)和測試點(diǎn)選擇 加裝智能控 制箱等技術(shù)創(chuàng)新 不斷改進(jìn) 優(yōu)化試驗(yàn)方法 形成本工法 2 工法特點(diǎn) 2 1 合理選取短接點(diǎn)和測試點(diǎn) 提高數(shù)據(jù)測量準(zhǔn)確性 降低短路試 驗(yàn)次數(shù) 減少短路試驗(yàn)時(shí)間 節(jié)約試驗(yàn)成本 2 2 加裝智能控制箱 遠(yuǎn)端操作短路設(shè)備 保證操作人員安全 防 止設(shè)備不能正常保護(hù)動作情況下緊急切斷電源 降低設(shè)備故障時(shí)被損壞 的幾率 3 適用范圍 本工法主要適用于地鐵牽引供電系統(tǒng)鋼性接觸網(wǎng)分別對應(yīng)鋼軌和架 空地線短接接地方式的短路試驗(yàn)調(diào)試 4 工藝原理 4 1 考慮操作人員及設(shè)備安全性 加裝智能控制箱分別對 35kV GIS 整流變壓器饋線斷路器 短路點(diǎn)接入回路 1500V 直流開關(guān)柜饋線柜斷路 器在遠(yuǎn)端進(jìn)行控制 智能控制箱設(shè)置在遠(yuǎn)離直流開關(guān)柜室的控制室 4 2 在分流器處外接四線濾波器 對短路試驗(yàn)過程中的波形數(shù)據(jù)進(jìn) 行采集 分析 計(jì)算及判斷短路時(shí)設(shè)備所承受的短路電流峰值大小 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 2 頁 4 3 短路試驗(yàn)接線原理圖 見圖 4 3 L L 4 4 加裝智能控制單元 防止設(shè)備不能正常保護(hù)動作情況下緊急切 斷電源 降低了設(shè)備故障時(shí)被損壞的幾率 5 調(diào)試工藝流程及操作要點(diǎn) 5 1 調(diào)試工藝流程 調(diào)試工藝流程見圖 5 1 施工準(zhǔn)備 接觸網(wǎng)短路連接 控制 測試設(shè)備連接 短路合閘記錄及分析數(shù)據(jù) 拆除短路試驗(yàn)接線 清理現(xiàn)場 臨時(shí)控制箱 含時(shí)間繼電 器和控制單元 直流 1500kV 母線 直流饋線斷路器 分 流 器 架空地線或鋼軌 接觸網(wǎng) 短路接地線 圖 4 3 短路試驗(yàn)接線原理圖 四線濾波器 上網(wǎng)隔離開關(guān) 35kV GIS 2 整流變 壓器開關(guān)柜斷路器 35kV GIS 1 整流變 壓器開關(guān)柜斷路器 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 3 頁 圖 5 1 調(diào)試工藝流程圖 5 2 操作要點(diǎn) 5 2 15 2 1 接觸網(wǎng)短接點(diǎn)選擇接觸網(wǎng)短接點(diǎn)選擇 接觸網(wǎng)短接點(diǎn)的選擇應(yīng)根據(jù)理論產(chǎn)生最大短路電流及最小短路電流 的地點(diǎn)進(jìn)行選取 以圖 5 2 1 為列進(jìn)行分析 圖 5 2 1 區(qū)間長度里程圖 1 最大短路電流 選取測試點(diǎn)牽引所上網(wǎng)隔離開關(guān)外側(cè)容易發(fā)生 短路故障的地點(diǎn)進(jìn)行短接 該點(diǎn)短路電流理論為最大 可以檢驗(yàn)大電流 脫扣保護(hù)是否正確動作 2 最小短路電流 考慮到牽引所存在越區(qū)供電方式 所以選取最 長相鄰的兩個(gè)供電區(qū)間的遠(yuǎn)端容易發(fā)生短路故障的地點(diǎn)進(jìn)行短接 該點(diǎn) 作為理論上的最小短路電流 可以檢驗(yàn)過電流速斷保護(hù)或者 DDL 保護(hù)是 否正確動作 A 站站B 站站 F 站站 D 站站 E 站站 C 站站 G G 站站H 站站 3607m 3334m3524m 2995m 2173m 4164m3589m 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 4 頁 綜上所述 為了更好的體現(xiàn)短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性 選擇 H 站至 F 站區(qū)間是最優(yōu)方案 接觸網(wǎng)短接點(diǎn)和測試點(diǎn)的分布情況如下 1 接觸網(wǎng)短接點(diǎn) 越區(qū) H 站 F 站區(qū)間 下 上行線 靠近 F 站車站側(cè) 測試點(diǎn)選擇在 H 站 2 接觸網(wǎng)短接點(diǎn) 遠(yuǎn)端 G 站 F 站區(qū)間 下 上行線 靠近 F 站車站側(cè) 測試點(diǎn)選擇在 G 站 3 接觸網(wǎng)短接點(diǎn) 近端 G 站 H 站區(qū)間 下 上行線 靠近 G 站車站側(cè) 測試點(diǎn)選擇在 G 站 通過以上短接點(diǎn)和測試點(diǎn)的選擇 實(shí)現(xiàn)了所有短路試驗(yàn)程序全部集 中在了兩個(gè)相鄰的供電區(qū)間 減小了停電范圍 人員及設(shè)備轉(zhuǎn)移時(shí)間 保證了在一個(gè)停電點(diǎn) 4 小時(shí) 內(nèi)完成所有短路試驗(yàn)調(diào)試作業(yè) 5 2 25 2 2 接觸網(wǎng)短路線纜連接接觸網(wǎng)短路線纜連接 1 接觸網(wǎng)與鋼軌短接 短接接地線采用 150mm2軟銅芯電纜連接線 2 根 每根不短于 6m 接觸線導(dǎo)高 4040mm 連接示意圖見圖 5 2 2 1 所示 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 5 頁 圖 5 2 2 1 接觸網(wǎng)與鋼軌短接示意圖 2 接觸網(wǎng)與架空地線短接 接地線采用 TRJ 120mm2軟銅線連接線 2 根 每根不短于 4m 連接示意圖見圖 5 2 2 2 圖 5 2 2 2 接觸網(wǎng)與架空線短接示意圖 5 2 35 2 3 牽引變電所測試儀器安裝牽引變電所測試儀器安裝 匯流排電連接線夾 銅鋁過渡線夾 TRJ 120mm2 2 根 并勾線夾 架空地線 150mm2軟電纜 2 根 鋼軌 接地線夾 匯流排 匯流排電連接線夾 銅鋁過渡線夾 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 6 頁 見圖 5 2 3 1 所示 短路試驗(yàn)分合閘操作加裝智能控制箱 智能控 制箱設(shè)置在遠(yuǎn)離直流開關(guān)柜室的控制室 圖 5 2 3 1 短路試驗(yàn)牽引所接線平面布置圖 由智能控制箱分別引入直流開關(guān)柜短路回路饋線斷路器分 合閘控 制回路 以及 35kVGIS 整流變壓器饋線斷路器分閘的控制回路 智能控制箱圖見圖 5 2 3 2 所示 圖 5 2 3 2 智能控制箱圖 控制室 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 7 頁 5 2 45 2 4 短路試驗(yàn)操作步驟及方法短路試驗(yàn)操作步驟及方法 1 短路試驗(yàn)前準(zhǔn)備 1 按照地鐵運(yùn)營公司停電作業(yè)程序辦理好作業(yè)票和配合協(xié)議 2 檢查確認(rèn)試驗(yàn)區(qū)段及變電所系統(tǒng)的完整性和可靠性 3 短路試驗(yàn)區(qū)間的接觸網(wǎng)處于停電狀態(tài) 電動隔離開關(guān)在斷開位 置 4 核對短路試驗(yàn)區(qū)段的保護(hù)定值及動作時(shí)間配合的正確性 5 檢查相關(guān)電動隔離開關(guān)觸頭閉合情況 必要時(shí)使用儀器測量觸 頭接觸電阻 2 短路試驗(yàn)操作步驟及方法 下面以接觸網(wǎng)和鋼軌短接對應(yīng)越區(qū)供電短路方式進(jìn)行操作分析 1 見圖 5 2 4 1 所示 短接點(diǎn)選擇在 H 站至 F 站區(qū)間下行線 F 站 附近的 2131 隔離開關(guān)饋線側(cè) 分 H 站 213 2131 2113 開關(guān) 分 G 站 213 2131 211 2111 開關(guān) 分 F 站 213 2131 開 2113 開關(guān) 圖 5 2 4 1 越區(qū)供電短路試驗(yàn)圖 連接鋼軌 測試點(diǎn) 211 鋼軌 2111 下行線 21312111213121112131 211321132113 G G 站站F 站站 H 站站 213211213211213 接觸網(wǎng) 3015 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 8 頁 2 在 H 站至 F 站區(qū)間下行線驗(yàn)電 確保在 H 站至 F 站區(qū)間下行線 應(yīng)無電 3 在 F 站 2131 隔離開關(guān)外側(cè)容易發(fā)生短路的位置將接觸網(wǎng)與鋼軌 短接好 短接線連接應(yīng)牢固可靠 4 將 G 站的聯(lián)絡(luò)開關(guān) 2113 合上 接觸網(wǎng)正線聯(lián)絡(luò)開關(guān) 3015 合上 并確認(rèn)合閘可靠 5 合 H 站隔離開關(guān) 2111 合上斷路器 211 211 斷路器采取智能 控制箱進(jìn)行合閘 其原理見圖 5 2 4 2 所示 按下合閘按鈕 SB1 1500V 直流開關(guān)柜斷路器合閘 短路回路接通 同時(shí)時(shí)間繼電器 ST 受電 此時(shí)正常情況下應(yīng)該啟動保護(hù)跳閘 若此時(shí)因保護(hù)裝置故障等原因不能保護(hù)跳閘 時(shí)間繼電器在 1 秒時(shí) 將直接啟動跳閘回路 將 1500V 直流開關(guān)柜和 35kVGIS 整流變壓器饋線 柜斷路器斷開 若時(shí)間繼電器單元也不能正常動作的前提下 人工按下 SB2 緊急分 SB1 1ZJ 1ZJ 中間繼電器 中間繼電器 2ZJ 中間繼電器 中間繼電器 ST 時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器 SB1 合閘按鈕 合閘按鈕 SB2 緊急分閘按鈕 緊急分閘按鈕 1 3 接 1500V 直流開關(guān)柜合 閘回路 接 1500V 直流開關(guān)柜 和 35kV GIS 整流變饋 線柜分閘回路 kM 圖 5 2 4 2 智能控制箱原理圖 kM 1ZJ 2ZJ 2ZJ ST SB2 ST 2 4 1 3 3 5 3 5 2 6 2 6 1ZJ 2ZJ ST 5 8 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 9 頁 閘按鈕 直接啟動跳閘回路 將 1500V 直流開關(guān)柜和 35kVGIS 整流變壓 器饋線柜斷路器斷開 6 短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和保護(hù)動作情況 短接點(diǎn)據(jù)測試點(diǎn)距離 7753m 后臺采集波形見圖 5 2 4 3 越區(qū)供 電短路試驗(yàn)波形圖所示 短路電流峰值為 7648A 保護(hù)動作數(shù)據(jù)具體見 表 5 2 4 1 所示 圖 5 2 4 3 越區(qū)供電短路試驗(yàn)電流波形圖 表 5 2 4 1 越區(qū)供電短路試驗(yàn)保護(hù)動作表 1 短路試驗(yàn) 電流增長率 di dt 短路電流計(jì)算值 峰值 實(shí)際短路開斷電 流值 峰值 短路初始保護(hù)出口 電流增量動作 值 I kA7 648kA177A ms81A ms3 576kA 2 短路時(shí)保護(hù)動作類型及相關(guān)數(shù)據(jù) 保護(hù)動作類型動作電流動作時(shí)間 大電流脫扣 電流速斷 UMZ di dt 3 576KA30ms 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 10 頁 3 其它短路試驗(yàn)連接方式 212 架空地線 圖 5 2 4 4 越區(qū)供電遠(yuǎn)端短路試驗(yàn)圖 連接架空地線 2121 上行線 21412121214121212141 212421242124 G G 站站 F 站站 H 站站 214212214212214 接觸網(wǎng) 3014 3018 211 G 站站 211213 F 站站H 站站 213211 213 2131 2131 2111 2113 2111 2111 2131 21132113 鋼軌 下行線 接觸網(wǎng) 圖 5 2 4 5 遠(yuǎn)端短路試驗(yàn)接線圖 連接鋼軌 3015 212 G 站站 212214 F 站站H 站站 214 212 214 2141 2141 2121 2124 2121 2121 2141 2124 2124 架空地線 上行線 接觸網(wǎng) 圖 5 2 4 6 遠(yuǎn)端短路試驗(yàn)接線圖 連接架空地線 30143018 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 11 頁 4 遠(yuǎn)端和近端短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和保護(hù)動作情況 1 接觸網(wǎng)短接點(diǎn) 遠(yuǎn)端 G 站 F 站區(qū)間 下 上行線 靠近 F 站車站側(cè) 距離 3589m 短路波形見圖 5 2 4 9 遠(yuǎn)端供電短路試驗(yàn)波形 圖所示 短路電流峰值為 7809A 保護(hù)動作數(shù)據(jù)具體見表 5 2 4 2 所示 圖 5 2 4 7 近端短路試驗(yàn)接線圖 連接鋼軌 211 G 站站 211 213 F 站站H 站站 213211 213 2131 2131 2111 2113 2111 2111 2131 2113 2113 鋼軌 下行線接觸網(wǎng) 3015 圖 5 2 4 8 近端短路試驗(yàn)接線圖 連接架空地線 212 212 214214 212 214 214121412121 2124 2121 2121 2141 2124 2124 架空地線 上行線 接觸網(wǎng) 30143018 H 站站G 站站 F 站站 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 12 頁 圖 5 2 4 9 遠(yuǎn)端供電短路試驗(yàn)波形圖 表 5 2 4 2 遠(yuǎn)端供電短路試驗(yàn)定值及保護(hù)動作表 1 短路試驗(yàn) 電流增長率 di dt 短路電流計(jì)算值 峰值 實(shí)際短路開斷電 流值 峰值 短路初始保護(hù)出口 電流增量動作 值 I kA7 809kA192A ms90A ms3 903kA 2 短路時(shí)保護(hù)動作類型及相關(guān)數(shù)據(jù) 保護(hù)動作類型動作電流動作時(shí)間 大電流脫扣 電流速斷 UMZ di dt 3 903 kA30ms 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 13 頁 2 接觸網(wǎng)短接點(diǎn) 近端 G 站 H 站區(qū)間 下 上行線 靠近 G 站車站側(cè) 距離 358m 短路波形見圖 5 2 4 10 遠(yuǎn)端供電短路試驗(yàn)波形 圖所示 短路電流峰值為 11760A 保護(hù)動作數(shù)據(jù)具體見表 5 2 4 3 所 示 圖 5 2 4 10 近端供電短路試驗(yàn)波形圖 表 5 2 4 3 近端供電短路試驗(yàn)保護(hù)動作表 1 短路試驗(yàn) 電流增長率 di dt 短路電流計(jì)算值 峰值 實(shí)際短路開斷電 流值 峰值 短路初始保護(hù)出口 電流增量動作 值 I kA11 670kA336A ms141A ms6 551kA 2 短路時(shí)保護(hù)動作類型及相關(guān)數(shù)據(jù) 保護(hù)動作類型動作電流動作時(shí)間 大電流脫扣 電流速斷10423A0ms UMZ di dt 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 14 頁 6 材料與設(shè)備 在本功法中 所使用的材料設(shè)備見表 6 1 和表 6 2 表 6 1 材料表 序號名 稱規(guī)格單位數(shù)量備 注 1 銅短接線 150mm2 組 2 1 組為 2 150mm2軟電纜 2 輔助線 120mm2 米 20 1 組為 2 120mm2電連接線 3 銅接線端子 150mm2 個(gè) 2 4 并溝線夾 150mm2 個(gè) 2 5 控制電纜 kVV22 2 2 5 2 52 5 米 200 表 6 2 設(shè)備表 序號項(xiàng) 目規(guī)格單位數(shù)量備 注 1 指揮車金杯 11 座 輛 2 人員運(yùn)輸轉(zhuǎn)移 2 軌道作業(yè)車金鷹 210輛 1 安裝短接線時(shí)使用 3 四線示波器臺 1 帶錄波功能且能打印輸出 檢測 顯示短路電流上升率 4 臨時(shí)控制箱自制臺 1 在遠(yuǎn)端對操作設(shè)備進(jìn)行控制 4 安全防護(hù)用品 安 全帽 絕緣靴 絕 緣手套等 套2 根據(jù)防護(hù)安全需要 種類要 齊全 并所有絕緣安全用具 要經(jīng)檢驗(yàn)合格 5 照明燈 200W 個(gè) 3 現(xiàn)場照明 6 滅火器個(gè) 3 備用滅火器 7 微機(jī)繼電保護(hù) P521 套 1 備用 8 直流毫伏發(fā)生器 YHS101 套 1 9 800m 對講機(jī) TM 271A 臺 6 供多方現(xiàn)場聯(lián)絡(luò)使用 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 15 頁 序號項(xiàng) 目規(guī)格單位數(shù)量備 注 10 電工工具套 2 緊固扳手 11 高壓驗(yàn)電器臺 2 檢測直流 1500V 7 質(zhì)量控制 根據(jù) 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) GB50150 2006 及設(shè)計(jì)要求 對應(yīng)越區(qū)短路 遠(yuǎn)端短路 近端短路逐步增大短路電流方 式 逐級校驗(yàn)各保護(hù)裝置保護(hù)功能 1 I 電流增量和 di dt 電流變化率保護(hù) DDL 短路試驗(yàn)前保護(hù)整定 保護(hù)名稱設(shè)計(jì)整定值設(shè)計(jì)整定時(shí)間 ms 備 注 E kA s 40 F kA s 8 I A 350030 電流 變化率 DDL Imin A 40050 該保護(hù)為接觸網(wǎng)中 遠(yuǎn)端保護(hù) 在牽引變電所近端短路時(shí) 該保護(hù) 無法動作 即不能作為大電流脫扣的后備 該保護(hù)根據(jù)牽引變電所中 遠(yuǎn)端短路時(shí)流過饋線斷路器的瞬時(shí)短路電流 以及躲過機(jī)車啟動電流 輔助設(shè)備投入沖擊電流綜合考慮而整定 2 電流保護(hù) Imax Imax 短路試驗(yàn)前保護(hù)整定 保護(hù)名稱設(shè)計(jì)整定值設(shè)計(jì)整定時(shí)間 ms 備 注 Imax A 80001電流保護(hù) Imax A 350030000 電流保護(hù)用作大電流脫扣保護(hù)及 DDL 保護(hù)的后備保護(hù) SEPCOS NG 電流保護(hù)分為定時(shí)限過流保護(hù) Imax 和限時(shí)電流速 地鐵牽引供電系統(tǒng)短路試驗(yàn)調(diào)試工法 第 16 頁 斷保護(hù) Imax 限時(shí)電流速斷保護(hù) Imax 作為直流短路近端保護(hù)的后備保護(hù) 按牽引變電所近端短路時(shí)流過饋線斷路器的最小短路電流進(jìn)行整定 定時(shí)限過流保護(hù) Imax 的電流門限時(shí)間應(yīng)大于 DDL 保護(hù)的延時(shí) 并按躲過一臺機(jī)車最大啟動電流門限 兩臺機(jī)車啟動到峰值的時(shí)間之和 作為延時(shí)進(jìn)行整定 3 大電流脫扣保護(hù) 短路試驗(yàn)前保護(hù)整定 保護(hù)名稱設(shè)計(jì)整定值設(shè)計(jì)整定