《城市軌道交通變電所運(yùn)行與維護(hù)》 課件 項(xiàng)目3任務(wù)4 直流開(kāi)關(guān)柜的認(rèn)知、操作與維護(hù)

項(xiàng)目3開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)柜的認(rèn)知與維護(hù)任務(wù)4直流開(kāi)關(guān)柜的認(rèn)知、操作與維護(hù)【任務(wù)描述】認(rèn)識(shí)典型直流開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)，兩人一組進(jìn)行直流開(kāi)關(guān)柜的操作與維護(hù)。01直流開(kāi)關(guān)柜的類型直流開(kāi)關(guān)柜的類型城市軌道交通直流牽引側(cè)廣泛采用了直流開(kāi)關(guān)柜。按照電壓等級(jí)不同可分為1500V和750V直流開(kāi)關(guān)柜；按照功能不同可分為進(jìn)線柜、饋線柜、負(fù)極柜和端子柜、鋼軌電位限制裝置等類型。1.直流進(jìn)線柜進(jìn)線柜也稱為正極柜，實(shí)物如圖中的201。進(jìn)線柜有兩個(gè)，對(duì)應(yīng)著電氣主接線圖中的201和202。它是用于連接整流器正極與1500V直流正極母線間的開(kāi)關(guān)設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)整流機(jī)組向1500V直流正極母線的電能傳輸、控制和保護(hù)。進(jìn)線柜通常采用直流快速斷路器作為開(kāi)關(guān)設(shè)備，部分地鐵線路采用電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)，其合／分操作與中壓側(cè)整流變壓器開(kāi)關(guān)具有電氣聯(lián)鎖。2.直流饋線柜直流饋線柜安裝于直流正極母線與接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)之間的設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)直流母線向接觸網(wǎng)饋電的控制和保護(hù)。饋線柜有四個(gè)，對(duì)應(yīng)著電氣主接線圖中的211、212、213、214。其內(nèi)配置1500V正極母線、直流快速斷路器、分流器以及微機(jī)綜合保護(hù)控制裝置。直流快速斷路器裝于可移動(dòng)的手車上，手車能方便地拉出和推入，具有“工作”、“試驗(yàn)”、“隔離”三個(gè)明顯的位置。3.負(fù)極柜負(fù)極柜是連接于整流器閥側(cè)負(fù)極與回流鋼軌之間的開(kāi)關(guān)設(shè)備，柜內(nèi)通常裝設(shè)手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)著電氣主接線圖的2011和2021。負(fù)極柜中手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)與對(duì)應(yīng)的直流1500V進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)和中壓交流側(cè)斷路器遵循一定的聯(lián)鎖關(guān)系。柜體分高壓室和低壓室兩部分，前上方為低壓控制小室，門(mén)上有負(fù)極柜一次模擬圖及顯示操作元件，柜下方內(nèi)部為手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)室，二室之間有鋼板屏蔽隔離，有效地抑制了對(duì)二次設(shè)備造成的電磁干擾。4.端子柜端子柜的作用是匯集各開(kāi)關(guān)柜的二次接線及通訊線，實(shí)現(xiàn)聯(lián)跳、通訊、閉鎖等功能。5.鋼軌電位限制裝置在鋼軌與大地之間裝設(shè)一套鋼軌電位限制裝置,通過(guò)限制鋼軌的電位，避免超出安全許可的接觸電壓對(duì)人身和設(shè)備造成的危害。02直流開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)認(rèn)知1.母線室1500V直流開(kāi)關(guān)柜為戶內(nèi)型開(kāi)關(guān)柜。由固定的柜體和可移開(kāi)部件組成根據(jù)設(shè)計(jì)要求組合成不同的功能小室，通常分為母線室、直流斷路器手車室、電纜室、低壓室等。母線室位于開(kāi)關(guān)柜后部，設(shè)有母排、與手車上部動(dòng)觸頭相接觸的靜觸頭、避雷器等。母線室與斷路器室之間用絕緣隔板隔開(kāi)，為了方便維護(hù)人員進(jìn)入母線室維護(hù)，絕緣隔板都配有手柄。2.斷路器手車室斷路器手車室裝有導(dǎo)軌，具有“工作”、“試驗(yàn)”、“隔離”三個(gè)位置。工作位置是指將斷路器手車推入柜內(nèi)，手車上的動(dòng)觸頭與柜內(nèi)的靜觸頭構(gòu)成電氣連接，此時(shí)一次和二次回路處于連接狀態(tài)，斷路器正常工作；試驗(yàn)位置是指將斷路器手車動(dòng)、靜觸頭斷開(kāi)，并保持一定的距離，此時(shí)一次回路斷開(kāi)，二次回路仍然處于接通狀態(tài)；隔離位置是指斷路器手車完全被拉出，一次和二次回路均斷開(kāi)，斷路器手車位置信號(hào)指示燈滅。2.斷路器手車室當(dāng)斷路器斷開(kāi)后，通過(guò)一個(gè)專用操作手柄的旋轉(zhuǎn)，可以使斷路器手車在工作位置和試驗(yàn)位置變換，其位置能夠通過(guò)斷路器室門(mén)上的觀察窗看到，安裝在斷路器手車上的脈沖計(jì)數(shù)器裝置能記錄斷路器的合閘次數(shù)。當(dāng)斷路器手車位于試驗(yàn)位置時(shí)，開(kāi)關(guān)柜主回路動(dòng)、靜觸頭斷開(kāi)，活門(mén)關(guān)閉并閉鎖，由絕緣活門(mén)上的絕緣隔板將動(dòng)、靜觸頭及斷路器手車室、母線室隔開(kāi)。當(dāng)拔掉航空插頭后，斷路器手車不需要專用工具即可從柜體拉出至隔離位置，此時(shí)斷路器室是可進(jìn)入的，母線室被完全隔離以確保人員安全。注意：當(dāng)斷路器處于分位狀態(tài)且手車在試驗(yàn)位置時(shí)，才可將手車?yán)鲋凉耋w外部。3.電纜室電纜室位于開(kāi)關(guān)柜后部，設(shè)有主回路的電纜連接排，與可抽出的手車下部觸頭相接觸的固定觸頭和饋線電纜接地固定點(diǎn)。電纜室通過(guò)絕緣板與斷路器室隔開(kāi)。4.低壓室低壓室位于開(kāi)關(guān)柜上部，室內(nèi)設(shè)有微機(jī)保護(hù)裝置、輔助繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、端子排等二次設(shè)備，具有控制、保護(hù)、信號(hào)顯示和電流電壓測(cè)量等功能，并與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。低壓室有一個(gè)單獨(dú)的隔離門(mén)，測(cè)量電路后面裝有絕緣板，可保護(hù)操作人員。03直流快速斷路器結(jié)構(gòu)認(rèn)知與工作原理分析直流快速斷路器結(jié)構(gòu)認(rèn)知與工作原理分析在城市軌道交通供電系統(tǒng)的直流1500V或750V側(cè)廣泛采用了直流開(kāi)關(guān)柜，而直流開(kāi)關(guān)柜的核心部件是直流斷路器。因動(dòng)作迅速，也稱為直流快速斷路器，主要用來(lái)在正常負(fù)荷下接通和斷開(kāi)直流電路，在過(guò)載和短路時(shí)切斷故障電流。直流快速斷路器和交流斷路器構(gòu)造相似，一般由導(dǎo)電部分、滅弧部分、操作和傳動(dòng)部分等組成。1.直流快速斷路器結(jié)構(gòu)認(rèn)知直流快速斷路器的類型較多，主要有國(guó)產(chǎn)的DS系列和瑞士賽雪龍公司生產(chǎn)的UR系列與HPB系列。UR系列額定電流較小，通常在500-4000A范圍內(nèi)；而HPB系列額定電流較大，通常在4500-6000A范圍內(nèi)。1.直流快速斷路器結(jié)構(gòu)認(rèn)知UR系列斷路器是一種直流快速斷路器，自然冷卻。它在監(jiān)測(cè)到回路短路的情況下，能自由脫扣，快速分?jǐn)嘁淮位芈?，在整個(gè)分?jǐn)噙^(guò)程中，通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的過(guò)電壓來(lái)快速滅弧。由于該快速斷路器設(shè)計(jì)緊湊、占用空間小，過(guò)載及短路反應(yīng)速度快，滅弧時(shí)間短，抗振動(dòng)、抗沖擊性強(qiáng)，可以安裝在牽引機(jī)車上，所以廣泛應(yīng)用于牽引變電所、城市軌道交通車輛等領(lǐng)域。1.直流快速斷路器結(jié)構(gòu)認(rèn)知UR系列斷路器主體結(jié)構(gòu)由八個(gè)部分組成。固定絕緣框架1用于不同部件之間的絕緣；主回路2用于直流回路的通斷和保護(hù)；過(guò)流脫扣裝置3用于過(guò)載和短路保護(hù)；滅弧罩4用于熄滅電??；合閘裝置5用于驅(qū)動(dòng)直流斷路器合閘；輔助觸頭6隨著斷路器主觸頭動(dòng)作而同步動(dòng)作；散熱器8用于冷卻散熱，其中核心部件是主回路2。圖3-68UR系列直流快速斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—斷路器固定絕緣框架2—主回路（由下部連接排(21)，動(dòng)觸頭(22)，上部連接排(23)和一個(gè)靜觸頭(24)組成）3—過(guò)流脫扣裝置4—滅弧罩5—合閘裝置及撥叉單元6—輔助觸頭盒7—推桿8—散熱器（僅安裝在UR40上，UR36上未安裝）2.直流快速斷路器工作原理圖3-69直流快速斷路器工作原理1—靜觸頭條2—連接條3—合閘裝置4—?jiǎng)佑|頭5—輔助觸點(diǎn)盒6—緩沖器7—滅弧柵8—外角板9—上部連接排10—靜觸頭11—下部連接排12—過(guò)流脫扣裝置13—推桿14—凹槽15—叉桿16—限位塊17—?jiǎng)佑|頭塊（1）斷路器合閘操作斷路器在接收到合閘信號(hào)后，合閘裝置3中的合閘線圈受電，動(dòng)鐵心右移，通過(guò)叉桿15，經(jīng)叉桿下方凹槽14，推動(dòng)固定在動(dòng)觸頭塊17上的棘齒限位塊16，使動(dòng)觸頭塊順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)觸頭4壓緊靜觸頭10，斷路器閉合。同時(shí)動(dòng)觸頭塊的轉(zhuǎn)動(dòng)使推桿13向左移動(dòng)，并使輔助觸點(diǎn)盒5中觸點(diǎn)變位。合閘時(shí)的振動(dòng)力被緩沖器6所吸收。一旦觸頭合上，合閘裝置中的電保持機(jī)構(gòu)或磁保持機(jī)構(gòu)將保持?jǐn)嗦菲骱祥l位置并提供觸頭壓力。2.直流快速斷路器工作原理圖3-69直流快速斷路器工作原理1—靜觸頭條2—連接條3—合閘裝置4—?jiǎng)佑|頭5—輔助觸點(diǎn)盒6—緩沖器7—滅弧柵8—外角板9—上部連接排10—靜觸頭11—下部連接排12—過(guò)流脫扣裝置13—推桿14—凹槽15—叉桿16—限位塊17—?jiǎng)佑|頭塊（2）斷路器分閘操作斷路器分閘可通過(guò)過(guò)電流脫扣自動(dòng)分閘或常規(guī)分閘命令兩種方式實(shí)現(xiàn)。1）過(guò)電流脫扣自動(dòng)分閘過(guò)電流脫扣自動(dòng)分閘動(dòng)作過(guò)程如下：當(dāng)流過(guò)斷路器的電流超過(guò)了過(guò)電流脫扣器12最大電流設(shè)定值時(shí)，脫扣器可動(dòng)銜鐵釋放桿迅速向上移動(dòng)，舉起叉桿15的一端，使凹槽14從棘齒限位塊16上脫扣，推桿13在彈簧力的作用下推動(dòng)動(dòng)觸頭塊17，使其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)觸頭迅速離開(kāi)靜觸頭，動(dòng)、靜觸頭間產(chǎn)生的電弧在電動(dòng)力的作用下通過(guò)靜觸頭條1、外角板8進(jìn)入滅弧柵，電弧被分割冷卻并迅速熄滅，電路被斷開(kāi)。脫扣器可動(dòng)銜鐵在失去過(guò)電流引起的電磁力后，向下移動(dòng)返回，為下一次分閘動(dòng)作做準(zhǔn)備。同時(shí)合閘裝置中的保持機(jī)構(gòu)被釋放，叉桿縮回，為下一次合閘操作做準(zhǔn)備。2.直流快速斷路器工作原理圖3-69直流快速斷路器工作原理1—靜觸頭條2—連接條3—合閘裝置4—?jiǎng)佑|頭5—輔助觸點(diǎn)盒6—緩沖器7—滅弧柵8—外角板9—上部連接排10—靜觸頭11—下部連接排12—過(guò)流脫扣裝置13—推桿14—凹槽15—叉桿16—限位塊17—?jiǎng)佑|頭塊2）常規(guī)分閘斷路器接收到分閘命令后時(shí)，控制電路切斷合閘裝置的保持電流(電保持)或施加一個(gè)逆向脈沖電流(磁保持)，在彈簧力的作用下導(dǎo)致叉桿15縮回，推桿13在彈簧力的作用下推動(dòng)動(dòng)觸頭塊17，使其逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)觸頭4迅速離開(kāi)靜觸頭10，開(kāi)斷電路。04直流饋線柜的面板認(rèn)識(shí)與斷路器手車操作1.直流饋線柜面板認(rèn)識(shí)1—微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置2—母線3—斷路器小車位置信號(hào)指示器4—斷路器代號(hào)5—直流斷路器位置指示器6—故障總信號(hào)復(fù)位按鈕7—斷路器分合閘控制開(kāi)關(guān)（HSCB）8—遠(yuǎn)方/就地控制模式選擇開(kāi)關(guān)9—斷路器小車操作說(shuō)明書(shū)10—斷路器小車觀察窗11—緊急分閘按鈕12—部件使用說(shuō)明（依次為緊急分閘、手車解鎖、試驗(yàn)位置、工作位置）13—解鎖開(kāi)關(guān)14—搖把操作孔15—開(kāi)關(guān)柜銘牌2.斷路器手車的操作步驟（1）進(jìn)車1）確認(rèn)斷路器處于分閘位置。4）閉鎖手車兩側(cè)的鎖定機(jī)構(gòu)。5）插上斷路器航空插頭。6）關(guān)閉斷路器室柜門(mén)。7）按下手動(dòng)緊急分閘按鈕，向左拉開(kāi)操作孔。8）將操作手柄插入操作孔。9）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)操作手柄，直至手車到工作位置。10）通過(guò)觀察窗確認(rèn)手車處于工作位置。11）取下操作手柄，關(guān)閉操作孔。2）確認(rèn)手車兩側(cè)的鎖定機(jī)構(gòu)在解鎖位置。3）將手車推進(jìn)柜體到試驗(yàn)位置。2.斷路器手車的操作步驟（2）退車1）確認(rèn)斷路器處于分閘位置。012）按下手動(dòng)緊急分閘按鈕，向左拉開(kāi)操作孔。023）將操作手柄插入操作孔。034）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)操作手柄，直至手車到試驗(yàn)位置。045）通過(guò)觀察窗確認(rèn)手車處于試驗(yàn)位置。056）取下操作手柄，關(guān)閉操作孔。067）打開(kāi)斷路器室柜門(mén)。078）拔下斷路器航空插頭。089）解鎖手車兩側(cè)的鎖定機(jī)構(gòu)。0910）將手車?yán)龉耋w。10斷路器手車的操作步驟注意：斷路器處于分閘位置時(shí)，斷路器手車才能抽出或插入；手車在工作、試驗(yàn)位置時(shí)，斷路器可以進(jìn)行分、合閘；斷路器手車在工作位置時(shí)，二次插頭不能拔出；在二次插頭未拔出前，斷路器手車不能從開(kāi)關(guān)柜中拉出。05直流饋線柜、進(jìn)線柜、負(fù)極柜的聯(lián)鎖

（以中壓為35kV為例）直流饋線柜、進(jìn)線柜、負(fù)極柜的聯(lián)鎖（以中壓為35kV為例）負(fù)極柜中裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)，進(jìn)線柜中裝設(shè)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)。直流開(kāi)關(guān)柜在操作時(shí)需要遵循各聯(lián)鎖關(guān)系，保證隔離開(kāi)關(guān)任何時(shí)候不能帶負(fù)荷操作。1．饋線柜操作時(shí)分/合閘均無(wú)聯(lián)鎖。2.負(fù)極柜聯(lián)鎖1)負(fù)極柜隔離開(kāi)關(guān)合閘條件：負(fù)極柜隔離開(kāi)關(guān)處于分位，對(duì)應(yīng)的進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)（裝設(shè)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)）處于分位，對(duì)應(yīng)35kVGIS（送往本整流機(jī)組）的斷路器處于分位。2)負(fù)極柜隔離開(kāi)關(guān)分閘條件：負(fù)極柜隔離開(kāi)關(guān)處于合位，對(duì)應(yīng)的進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)處于分位，對(duì)應(yīng)的35kVGIS的斷路器處于分位。3.只裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)的進(jìn)線柜聯(lián)鎖1）進(jìn)線柜隔離開(kāi)關(guān)分閘條件：進(jìn)線柜隔離開(kāi)關(guān)處于合位，對(duì)應(yīng)的負(fù)極隔離開(kāi)關(guān)處于合位，所有饋線斷路器均處于分位，對(duì)應(yīng)的35kVGIS的斷路器處于分位。2）進(jìn)線柜隔離開(kāi)關(guān)合閘條件：進(jìn)線柜隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)處于分位，對(duì)應(yīng)的負(fù)極隔離開(kāi)關(guān)處于合位，所有饋線斷路器均處于分位，對(duì)應(yīng)的35kVGIS的斷路器處于分位。06直流饋線柜、進(jìn)線柜、負(fù)極柜的操作

（以中壓35kV為例）直流饋線柜、進(jìn)線柜、負(fù)極柜的操作（以中壓35kV為例）直流開(kāi)關(guān)柜可采用控制中心遙控(中央級(jí))、變電所集中控制(變電所)和設(shè)備本體控制(就地)三級(jí)控制。供電系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度指揮以控制中心為主。正常運(yùn)行時(shí)，變電所運(yùn)行不采用就地控制，只有在需要檢修或設(shè)備故障時(shí)，根據(jù)需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行就地控制。直流開(kāi)關(guān)柜上的“遠(yuǎn)方/就地”控制開(kāi)關(guān)處在“遠(yuǎn)方”位置時(shí)，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)控制中心可通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)的斷路器進(jìn)行操作；在變電所控制室內(nèi)，可通過(guò)綜自系統(tǒng)監(jiān)控后臺(tái)機(jī)或控制屏對(duì)相應(yīng)的斷路器進(jìn)行操作。直流開(kāi)關(guān)柜上的“遠(yuǎn)方/就地”控制開(kāi)關(guān)處在“就地”位置時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)柜面板的分合閘旋鈕或顯示屏的人機(jī)界面，對(duì)相應(yīng)的斷路器進(jìn)行操作。無(wú)論轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處在何種位置，都可通過(guò)緊急分閘按鈕，進(jìn)行手動(dòng)快速分閘。1.饋線柜的就地操作1)分閘操作：先將“遠(yuǎn)方/就地”控制模式選擇開(kāi)關(guān)打至“就地”位，利用面板上分閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘或在顯示屏選擇斷路器后在彈出的菜單中點(diǎn)擊分閘并確認(rèn)，執(zhí)行分閘操作。2)合閘操作：先將“遠(yuǎn)方/就地”控制模式選擇開(kāi)關(guān)打至“就地”位，利用面板上合閘開(kāi)關(guān)進(jìn)行合閘或在顯示屏選擇斷路器后在彈出的菜單中點(diǎn)擊合閘并確認(rèn)，執(zhí)行合閘操作。