直流供电系统在城铁试验线中的应用

董艳平，冯丽萍

(长春轨道客车股份有限公司动力厂，长春 130062)

直流供电系统在城铁试验线中的应用

董艳平，冯丽萍

(长春轨道客车股份有限公司动力厂，长春 130062)

详细介绍了城市铁路试验线直流供电系统的组成，并针对系统逻辑控制及保护进行分析与论证，从而解决了四个变电站同时或分别向三条大型试验线提供不同种类电压的技术难题，最大限度满足了城市铁路机车车辆调试需要。

直流供电系统;城铁试验线;组成及控制保护

0概述

当今社会，随着科学技术不断发展进步，不仅网络改变生活，交通也正在改变着人们的生活。城市铁路机车从时速25公里到时速120公里的飞跃，将成为城市铁路发展史上又一个里程碑。然而，随着铁路运营速度不断提升，也就对城市铁路试验基地的供电系统和线路试验能力提出更新更高的要求。目前，国内已经形成了规模最大、设施最先进、配套最完备的城市铁路试验基地，已经具备了120km/h城市轨道车辆的研发试验能力。

下面简要论述一下，750V/1500V/3000V直流供电系统在某公司城市铁路试验基地试验线中的应用。

1 试验线直流供电系统组成

750V/1500V/3000V直流供电系统是城铁试验线供电的枢纽，它的主要任务是向试验线的接触网和接触轨提供不同种类试验电压，以满足各种城市轨道机车车辆调试的需求。目前，按照城市轨道交通直流750V机车车辆最大负荷电流为6000A，直流1500V机车车辆最大负荷电流为8000A，直流3000V试验线最大工作电流为4000A，车辆最大容量为12000KVA计算，在试验基地新建1.8km试验线，3km试验线，并从3km直线出岔至其上方新建约4.5km环形试验线，同时三条试验线按接触网和接触轨设计，接触网满足直流750V、1500V、3000V调试能力、接触轨满足直流750V、1500V调试能力。

为了最大限度满足机车车辆调试要求，我们将供电系统进行合理布局，在3km直线线路中点新建由51、52和53变电站组成的三所合一的直线变电所一座，在环线上方新建54环线变电所一座。两座直流牵引变电所电源，由66/10KV总变电所馈出，与新建两直流牵引变电所组成10KV环网供电方式。其中51号变电站，52号变电站和54号变电站均通过直流隔离开关将两套整流机组进行串并联实现DC750V和DC1500V输出，53号变电站通过两套整流机组单独整流并联实现3000V电压等级输出。如图1所示:

2 直流供电系统运行逻辑关系

图1 试验线变电所平面布置图

为了实现四个变电站同时或分别向三条大型试验

线提供不同种类电压的技术难题，最大限度满足了城市铁路机车车辆调试需要，我们通过对系统进行详细的研究后，将城轨机车车辆调试方式划分为以下几种情况:

(1)当环线4.5km试验DC750V/1500V机车车辆时，由于线路比较长线路压降大，必须两个变电所同时投入，环线54所DC750/1500V变电所和直线51所或52所变电所中的一座DC750/1500V所，组成双边供电。当54所和51所或52所其中一所为环线同时供电时，52所或51所可以在相同电压等级下同时或单独对直线3km供电。

(2)当直线3km试验DC750V/1500V机车车辆时，可根据试验机车容量合理选择投入两座或一座DC750/1500V变电所为直线试验机车供电。当需要51号变电站与52号变电站同时为直线供电时，必须在相同电压等级下同分、同合;当51号变电站单独为直线供电，必须先把52号变电站相应的上网、上轨隔离开关、馈线断路器，负极开关退出;当52号变电站单独为直线供电，必须先把51号变电站相应的上网、上轨隔离开关、馈线断路器，负极开关退出。

(3)当直线3km/环线4.5km试验DC3000V机车车辆时，投入53号变电站直流牵引变电所中DC3000V系统，由于DC3000V电压等级高，在投入DC3000V变电所之前必须保证如下条件:在DC3000V为直线供电之前，首先必须保证先断开与直线相应的所有DC750/1500V接触网上网、上轨隔离开关、馈线断路器，并断开相应的负极开关;在DC3000V为环线供电之前，首先必须保证先断开与环线相应的所有DC750/1500V接触网上网、上轨隔离开关、馈线断路器，并断开相应的负极开关，防止设备绝缘损坏。

(4)当直线1.8km试验DC750V或DC1500V机车车辆时，按要求电压等级，投入51号变电站。

下面以51所和54所向环线4.5km接触网/接触轨供750V/1500V电压为例，逻辑关系图如图2所示:

图2 51所和54所向4.5km试验线供电逻辑框图

同理52所与54所双边同步分合闸、51所与52所同步分合闸、53所与51所、52所供电逻辑关系原理同上。

3 直流供电系统的控制闭锁条件

结合试验线供电系统运行逻辑关系，为解决供电系统在复杂的运行工况下能够安全可靠运行，确保机车车辆顺利调试，我们在供电系统二次控制回路，同时配置了多重控制闭锁条件。

(1)环线4.5km试验线停、供电时，在正常的手动同合、同分操作时，实现环线两所控制回路上相关的馈线断路器的同步分、合。故障状态在为环线供电时，必须实现同步断开与环线供电相关的馈线断路器。

(2)直线3km试验线停、供电时，在正常的手动同合、同分操作时，实现直线两所在控制回路上相关的馈线断路器的同步分、合。故障状态在为直线供电时，必须实现同步断开与直线供电相关的馈线断路器。

(3)环线同步操作柜的闭锁条件是进线断路器合闸、DC3000V环线退出、在相同的电压等级下、相应的进线及馈线断路器在工作位置、在相同的上网或上轨状态，选择同步操作环线的51与52，52与54，51与54变电站的馈线断路器。

(4)直线同步操作柜的闭锁条件是进线断路器合闸，DC3000V直线退出，在相同的电压等级下，相应的进线及馈线断路器在工作位置，在相同的上网或上轨状态，选择同步操作直线的51，52变电站的馈线断路器。

(5)直线单独操作的闭锁条件:进线断路器合闸，DC3000V直线退出，另一所对应的上网、上轨隔离开关、馈线断路器、负极开关退出，相应的进线及馈线断路器在工作位置，在相同的上网或上轨状态，选择独立操作。

(6)DC3000V变电所投入联锁条件:先断开与直线/环线相应的所有DC750/1500V接触网上网、上轨隔离开关、馈线断路器，并断开相应的负极开关，选择供电线路断路器。

(7)四个变电所的两组整流机组必须共同运行，不允许单独运行，以保证电压质量。

(8)在进线柜设置逆流保护，当发生逆流保护动作时，跳逆流所的直流进线断路器及10kV馈出断路器，并且将与本所相关的同合、同分馈线断路器断开。

(9)单极隔离开关电压转换柜转换时，相应的10KV整流机组馈线断路器断开、直流开关柜进线断路器断开、单极隔离开关的手柄未插入。

(10)DC1500V进线断路器的运行条件为桥并或桥串正常。

(11)DC750V进线断路器的闭锁条件为桥并正常。

(12)DC1500V馈线断路器运行条件为桥串正常。

(13)DC750V馈线断路器运行条件为桥并正常。

(14)负极隔离开关的闭锁条件:相应的10KV整流机组馈线断路器断开、直流开关柜进线断路器断开、单极隔离开关的手柄未插入、负极隔离开关的手柄未插入。

(15)外部控制条件在直流所控制室和区间设备间分别设有紧急分闸控制箱，将对应的环线、直线、1.8 km馈线断路器分闸信号分别汇总后送入紧急分闸控制箱。箱上分别设有直线紧急分闸按钮、环线紧急分闸按钮和1.8km紧急分闸按钮，当在危机到人身设备及车辆安全的紧急情况下，通过操作上述按钮人为切断相关线路的所有馈线断路器。

4 直流供电系统的保护

在整个直流供电系统中，我们还采用各种微机测控保护装置，来进一步完善提高系统运行的安全性、可靠性。

(1)在10KV供电系统中，主要采用施耐德SEPAM保护装置，集电流速断保护、方向性过流保护、零序电流保护、整流器熔断器单只/双只熔断保护于一体，并具备设置自投与失压跳闸功能。

(2)牵引整流变压器设置了变压器本体保护如超温告警、高温跳闸保护。

(3)直流750V/1500V供电系统，采用德国DCP106综合保护装置，配置了大电流脱扣保护、逆流保护、DIDT保护、双边联跳保护、定时限过流保护和低电压保护。

(4)直流3000V供电系统，采用西门子S7系列微机测控保护单元，保护集保护、控制、显示、测量与一身，对开关位置、事故、预告信息、波形记录进行实时监控。

总之，城铁试验线直流供电系统的建成，完全实现了四个变电站同时或分别向三条试验线安全、可靠提供不同等级电压的功能，最大限度上满足了城市轨道机车车辆调试的需要，为公司的生产规模、产品水平、研发试验能力能够达到世界一流水平奠定坚实基础。放眼世界，城铁带来的生活改变，已经在眼前，它将给人们的出行带来更多方便、更多快捷。

4 结语

［1］吴锦青.电气化铁道接触网［M］.北京:中国电力出版社，2004.

［2］刘介才.工厂供电［M］.北京:机械工业出版社，1984.

［3］关长祥.进网作业电工技术基础［M］.北京:机械工业出版社，2000.

［4］陈家斌.变电运行与管理技术［M］.北京:中国电力出版社，2007.

责任编辑:吴旭云

The application of DC power supply system in test lines of urban railways

DONG Yan-ping，FENG LI-ping
(Power Plant of Changchun Limited Liability Company Track Passenger Train，Changchun 130062，China)

This paper introduces the composition of DC power supply system in test lines of urban railways in detail，analyzes and demonstrates the logic control and protection of the system，which solves the technical problem that the four power substations simultaneously or respectively send different voltages to the three big test lines so as to meet the need of debugging for locomotive vehicles to the utmost.

direct current supply system;test line of urban railway;composition and control protection

U231+.8

A

1009－3907(2011)06－0013－03

2011-05-09

董艳平(1961-)，女，吉林九台人，高级工程师，主要从事工厂电气技术方面的研究。