《直流電力牽引額定電壓GBT+999-2021》詳細解讀

《直流電力牽引額定電壓GB/T999-2021》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語和定義4直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓4.1電壓contents目錄4.2電壓U譜4.3電壓的變化5試驗方法5.1接觸網(wǎng)電壓的測量5.2電壓變化和中斷的測量參考文獻011范圍適用對象該標準適用于正常運行條件下直流電力牽引系統(tǒng)的供電線路電壓。1范圍“工礦企業(yè)電氣化運輸（含井下巷道運輸）。城市軌道交通，如地鐵電動車輛、輕軌列車、有軌電車、低速磁懸浮列車等。主要應用領域：1范圍城市無軌電車和雙能源電車。市郊（含衛(wèi)星城鎮(zhèn)）及地方鐵路的電氣化鐵道。1范圍不適用情況：1范圍表示或傳輸信號（測量值）的額定電壓。電氣設備中部件或設備單元的額定電壓。1范圍起重機、移動平臺、索道纜車的額定電壓。直流電壓定義：本文件涉及的直流電壓為平均值，且為無紋波直流電壓值，通常指正弦紋波含量不超過百分之十的方均根值的直流。022規(guī)范性引用文件GB/T156標準電壓：該標準定義了電力系統(tǒng)中常用的標準電壓等級，對于直流電力牽引系統(tǒng)而言，是確定額定電壓的重要參考。通過引用此標準，確保了直流電力牽引系統(tǒng)電壓的標準化和一致性。其他相關標準：根據(jù)直流電力牽引系統(tǒng)的具體需求和特點，還可能引用其他相關標準，如電氣設備的安全標準、電磁兼容標準等，以確保牽引系統(tǒng)在設計、制造、測試等各個環(huán)節(jié)均滿足相關要求。這些標準的引用，進一步增強了直流電力牽引系統(tǒng)標準的科學性和可操作性。IEC61133:2016鐵路設施—鐵路車輛—車輛組裝后和運行前的整車試驗規(guī)范：該國際標準規(guī)定了鐵路車輛在組裝完成和投入運營前的整車試驗要求，對于直流電力牽引系統(tǒng)而言，其試驗方法、測試條件等均需參照此標準執(zhí)行，以確保牽引系統(tǒng)的性能和安全性。2規(guī)范性引用文件033術語和定義3術語和定義標稱電壓指直流電力牽引系統(tǒng)在設計、制造和運行中所規(guī)定的標準電壓值，用于表征系統(tǒng)的主要工作電壓特性。額定電壓指電氣設備在正常運行條件下所承受的最大電壓值，是設備設計和選型的重要依據(jù)。直流電力牽引系統(tǒng)指由外部電源供給動力車電能的牽引系統(tǒng)，主要包括牽引變電站、變流設備、接觸網(wǎng)及動力車組合，用于實現(xiàn)電能的轉換與傳輸，為軌道交通提供持續(xù)的動力支持。030201指直流電力牽引系統(tǒng)在運行過程中，由于外部因素（如雷擊、操作過電壓等）或內(nèi)部因素（如負載突變、系統(tǒng)故障等）導致的電壓瞬時升高現(xiàn)象，可能對系統(tǒng)設備造成損害。過電壓指直流電壓中的正弦紋波含量不超過百分之十的方均根值，是衡量直流電壓質(zhì)量的重要指標之一，有利于保證電力牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。無紋波直流電壓3術語和定義044直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓系統(tǒng)標稱電壓及允許的極限值：系統(tǒng)標稱電壓：直流電力牽引系統(tǒng)的標稱電壓通常設定為750V和1500V，這兩種電壓等級在城市軌道交通和工礦企業(yè)電氣化運輸中得到廣泛應用。允許的極限值：系統(tǒng)規(guī)定了電壓的上下限值，以確保設備在正常運行條件下不會因電壓波動而受損。對于750V系統(tǒng)，電壓波動范圍通常為500V～900V；對于1500V系統(tǒng)，電壓波動范圍為1000V～1800V。4直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓4直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓010203電壓變化與調(diào)節(jié)：電壓變化：由于牽引負載、牽引電力網(wǎng)結構及公共配電等原因，電壓會發(fā)生變化。這些變化是電氣化鐵路的固有部分，需要系統(tǒng)具備相應的調(diào)節(jié)能力以應對。電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)：包括自動電壓調(diào)節(jié)器、機械抽頭轉換開關等設備，用于在電壓波動時自動或手動調(diào)節(jié)電壓，確保其在允許范圍內(nèi)。接觸網(wǎng)電壓測量：按照IEC61133:2016等標準的規(guī)定，對機車車輛的接觸網(wǎng)電壓進行測量，以評估電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性。地面裝置電壓監(jiān)視：在正常投入后的具有代表性的時間段對電壓進行監(jiān)視，捕捉電壓突變和接觸網(wǎng)電壓降等數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。電壓測量與監(jiān)視：4直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓4直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓電壓保護與安全措施：01欠壓自動跳閘整定：為防止電壓過低對設備造成損害，系統(tǒng)設置了欠壓自動跳閘整定值。在電壓低于整定值時，自動跳閘裝置將切斷電源，確保設備安全。02過壓保護：對于電壓過高的情況，系統(tǒng)同樣具備過壓保護功能。通過安裝過壓保護器等設備，在電壓超過允許范圍時及時切斷電源或降低電壓水平。03特殊條件下的電壓要求：預先安排的供電中斷與事故供電中斷：對于預先安排的供電中斷和事故供電中斷等情況下的電壓變化和處理措施也進行了詳細規(guī)定。通過制定合理的應急預案和操作流程，確保在系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠迅速恢復供電并減少損失。非正常運行條件：在非正常運行條件下，如短路、過載等情況下，系統(tǒng)電壓可能超出正常范圍。此時系統(tǒng)應具備一定的耐受過壓或過流能力，以確保設備在短時間內(nèi)不會受到嚴重損害。4直流牽引供電系統(tǒng)的基本電壓054.1電壓010203主電壓系統(tǒng)標稱電壓及極限值：最低恒定電壓Uma與最低非恒定電壓Umane之間的持續(xù)時間不應超過2分鐘，確保電壓穩(wěn)定性。最高恒定電壓Ua與最高非恒定電壓Uas之間的持續(xù)時間不應超過5分鐘，防止電壓過高對設備造成損害。4.1電壓空載情況下，變電站母線電壓應低于或等于最高非恒定電壓Umaa，確保供電安全。4.1電壓電壓變化范圍：4.1電壓正常運行條件下，電壓應在Uain與U.nz范圍內(nèi)波動，保證設備正常運行。非正常運行條件下，電壓在Umane與Umin之間不應導致任何損害及故障，增強系統(tǒng)魯棒性。對于非特殊周期，如電壓介于最高恒定電壓Uxr與最高非恒定電壓Umaxa之間，應按低于或等于最高恒定電壓Ua級別對待，確保電壓控制精度。4.1電壓電壓調(diào)節(jié)與保護：使用車載列車功率限制裝置可以限制架空線中低電壓的出現(xiàn)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。欠壓自動跳閘整定的推薦值設定為(85%~95%)Una，防止電壓過低引發(fā)設備故障或安全事故。最低操作電壓Unans是接觸網(wǎng)電壓的最低極限，此時機車車輛允許運行，確保在電壓波動時車輛仍能正常行駛。4.1電壓01020304064.2電壓U譜電壓U譜的重要性：電壓U譜對于確保牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、保護電氣設備以及提高運輸效率至關重要。合理的電壓U譜設計能夠減少電壓波動對設備的影響，延長設備使用壽命，同時提高運輸系統(tǒng)的可靠性和安全性。電壓U譜的分類：根據(jù)電壓變化的持續(xù)時間和幅度，電壓U譜可分為穩(wěn)態(tài)電壓譜和瞬態(tài)電壓譜。穩(wěn)態(tài)電壓譜主要關注長時間內(nèi)的電壓波動情況，而瞬態(tài)電壓譜則關注短時間內(nèi)的電壓突變和尖峰電壓現(xiàn)象。電壓U譜的監(jiān)測與控制：為了確保牽引系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，需要對電壓U譜進行實時監(jiān)測和控制。通過采用先進的電壓監(jiān)測設備和控制策略，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理電壓異?，F(xiàn)象，確保牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，還需要定期對電壓U譜進行分析和評估，以便優(yōu)化系統(tǒng)設計，提高運輸效率。電壓U譜定義：電壓U譜是指直流電力牽引系統(tǒng)中，電壓隨時間變化的特性曲線或范圍。它反映了供電系統(tǒng)在不同工況下的電壓穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)能力。4.2電壓U譜074.3電壓的變化電壓變化的范圍電壓變化是電氣化鐵路由于牽引負載、牽引電力網(wǎng)結構及公共配電等因素引起的固有部分。電壓降可能由接觸網(wǎng)或公共配電系統(tǒng)的故障引起，其中絕大多數(shù)壓降持續(xù)時間不足1秒，且降幅不超過電壓平均值的一半。電壓變化的分類電壓變化可分為預先安排的供電中斷和事故供電中斷。預先安排的供電中斷是事先通知用戶，以便在配電系統(tǒng)上執(zhí)行計劃好的工作。事故供電中斷則是由持久或瞬時的故障引起，大多數(shù)與極端事件、設備故障或干擾有關。4.3電壓的變化短時中斷的處理在正常運行狀況下，電壓的短時中斷一般由斷路器跳閘和故障檢測后自動重合閘引起。全年發(fā)生電壓短時中斷的頻次從數(shù)十次到數(shù)百次不等，其中約70%的短時中斷持續(xù)時間可能小于10秒。電壓畸變與突變電壓畸變是由牽引系統(tǒng)、輔助負載、變流設備和公共配電系統(tǒng)引起的。電壓突變則是指在兩個連續(xù)電壓級之間的電壓平均值的單個突變，這種突變可能對電力牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。4.3電壓的變化“085試驗方法接觸網(wǎng)電壓的測量：機車車輛接觸網(wǎng)電壓測量：按照IEC61133:2016標準中第9章的規(guī)定進行，確保測量結果的準確性和可重復性。地面裝置電壓測試：在電壓投入后，對電壓質(zhì)量進行監(jiān)視，特別關注電壓突變和接觸網(wǎng)電壓降，捕捉低于最低非恒定電壓的電壓數(shù)據(jù)，并分析其對系統(tǒng)運行的影響。5試驗方法非正常運行條件下電壓變化：測試電壓在Umane≤U≤Umin范圍內(nèi)時系統(tǒng)的響應和恢復能力，確保系統(tǒng)在電壓波動時不會發(fā)生故障或損害。電壓變化范圍的測試：正常運行條件下電壓變化：測試在Uain≤U≤U.nz范圍內(nèi)的電壓變化對系統(tǒng)性能的影響，確保系統(tǒng)能在正常電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。5試驗方法010203電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)測試：5試驗方法機械抽頭轉換開關測試：測試電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)（如機械抽頭轉換開關）在不同負載和條件下的調(diào)節(jié)性能和穩(wěn)定性。欠壓自動跳閘整定測試：測試欠壓繼電器或車載設備的設定值，確保在電壓低于設定值時能自動跳閘，保護系統(tǒng)安全。5試驗方法電壓畸變和突變的測試：01電壓畸變測試：分析由牽引系統(tǒng)、輔助負載、變流設備和公共配電系統(tǒng)引起的電壓畸變，確保系統(tǒng)能耐受一定程度的電壓畸變而不受影響。02電壓突變測試：測試在兩個連續(xù)電壓級之間的電壓平均值的單個突變對系統(tǒng)性能的影響，確保系統(tǒng)能迅速響應并恢復穩(wěn)定狀態(tài)。03故障模擬與恢復測試：斷路器跳閘與自動重合閘測試：模擬斷路器跳閘和故障檢測后自動重合閘的情況，測試系統(tǒng)對電壓短時中斷的響應和恢復能力。供電中斷測試：模擬持久故障引起的長期中斷和瞬時故障引起的短期中斷，測試系統(tǒng)對電壓長時間中斷的耐受能力和恢復策略的有效性。5試驗方法095.1接觸網(wǎng)電壓的測量測量方法：5.1接觸網(wǎng)電壓的測量按照IEC61133:2016標準第9章的規(guī)定進行機車車輛的接觸網(wǎng)電壓測量。使用高精度電壓表或電壓傳感器在接觸網(wǎng)的不同位置進行多點測量，確保數(shù)據(jù)的準確性和代表性。測量應在正常供電條件下進行，確保接觸網(wǎng)電壓穩(wěn)定。測量過程中應注意安全，遵守相關操作規(guī)程，避免觸電事故發(fā)生。測量要求：5.1接觸網(wǎng)電壓的測量測量數(shù)據(jù)應記錄詳細，包括測量時間、地點、電壓值等信息，便于后續(xù)分析和處理。5.1接觸網(wǎng)電壓的測量分析電壓波動情況，判斷是否存在電壓突變和接觸網(wǎng)電壓降等問題。數(shù)據(jù)分析：對測量得到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算平均值、最大值、最小值等指標。5.1接觸網(wǎng)電壓的測量010203根據(jù)分析結果制定相應的改進措施，確保接觸網(wǎng)電壓穩(wěn)定可靠。5.1接觸網(wǎng)電壓的測量改進措施：對于接觸網(wǎng)電壓降較大的區(qū)段，可以采取加強接觸網(wǎng)結構、提高導電性能等措施。針對電壓波動較大的情況，可以采取調(diào)整供電參數(shù)、增加穩(wěn)壓設備等措施。加強接觸網(wǎng)的日常維護和檢修工作，確保接觸網(wǎng)設備處于良好狀態(tài)。5.1接觸網(wǎng)電壓的測量105.2電壓變化和中斷的測量5.2電壓變化和中斷的測量010203電壓變化測量：接觸網(wǎng)電壓突變監(jiān)測：在正常運行條件下，監(jiān)測并記錄接觸網(wǎng)電壓的瞬時變化，特別是電壓突變現(xiàn)象，以評估供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。電壓降分析：分析由于牽引負載變化、系統(tǒng)故障等原因導致的電壓降，確定電壓降的持續(xù)時間、幅度及其對系統(tǒng)運行的影響。電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能評估對電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)（如機械抽頭轉換開關）的性能進行測試，確保其在不同負載條件下能夠有效維持電壓穩(wěn)定。5.2電壓變化和中斷的測量“5.2電壓變化和中斷的測量電壓中斷測量：01預先安排的供電中斷記錄：對于計劃性的供電中斷，記錄中斷時間、持續(xù)時間及恢復時間，評估其對系統(tǒng)運行的影響。02事故供電中斷分析：分析由設備故障、極端事件等原因導致的事故供電中斷，記錄中斷類型（長期中斷或短期故障）、頻率及對系統(tǒng)的影響。035.2電壓變化和中斷的測量電壓恢復策略評估在電壓中斷后，評估系統(tǒng)電壓恢復策略的有效性，確保系統(tǒng)能夠快速恢復正常供電。測量方法和標準：數(shù)據(jù)記錄與分析：詳細記錄電壓變化和中斷的數(shù)據(jù)，包括時間、幅度、持續(xù)時間等關鍵信息，為后續(xù)的系統(tǒng)優(yōu)化和改進提供依據(jù)。電壓質(zhì)量監(jiān)視：在電壓投入后，對電壓質(zhì)量進行持續(xù)監(jiān)視，特別是在電壓波動較大的時間段內(nèi)，捕捉并分析電壓異?，F(xiàn)象。參照IEC61133:2016標準：機車車輛的接觸網(wǎng)電壓測量應按照IEC61133:2016標準中的相關規(guī)定進行，確保測量結果的準確性和可靠性。5.2電壓變化和中斷的測量0102030411參考文獻參考文獻標準發(fā)布與實施：GB/T999-2021《直流電力牽引額定電壓》由中華人民共和國國家市場監(jiān)督管理總局和國家標準化管理委員會于2021年12月31日發(fā)布，并于2022年7月1日正式實施。歸口與主管部門：該標準歸口于中國電器工業(yè)協(xié)會，并由其負責執(zhí)行和監(jiān)督。參考文獻引用文件：標準中規(guī)范性引用了GB/T156標準電壓及IEC61133:2016鐵路設施—鐵路車輛—車輛組裝后和運行前的整車試驗規(guī)范等文件，以確保標準的科學性和先進性。標準修訂：GB/T999-2021標準是對GB/T99