高压隔离器在地铁直流开关柜中的应用_轨道交通_直流开关柜

高压隔离器在地铁直流开关柜中的应用

2012/8/22 10:59:10

近几年来，轨道交通因其运载能力大、运行快速准时、噪音废气污染小等优势,在我国获得蓬勃发展，也带来中国轨道交通供电设备需求的日益增长。越来越多的城市加入到修建地铁的行列当中来。目前全国已有11个城市拥有了地铁，另外计划在建地铁的城市20多个。直流开关柜作为地铁供电系统中不可缺少的重要组成部分，也随着轨道交通行业蓬勃发展。

本文主要是介绍了1500V直流开关柜在轨道交通供电系统中的应用以及高压模拟信号隔离器在直流开关柜中的应用。

轨道交通的变电系统

通常轨道交通的供电系统是将5KV-38KV高压交流电通过变压器和高负荷牵引整流器转换为1500V直流电压，然后将1500V直流电压引入直流开关柜，通过开关柜分配到各个输电轨或者顶部接触供电系统对机车进行供电，示意图如图1：

直流开关柜的组成

直流开关柜按照用途可以分为：进线柜（又称正极柜）、馈线柜、负极柜和轨电位保护柜四种基本类型。目前主流的直流开关柜的额定工作电压DC750V及DC1500V，额定工作电流为6000A及6000A以下。

直流开关柜属于快速开断设备它是空气绝缘、户内安装的封闭分隔式成套设备。开关柜由一系列标准化单元组合，开关柜内按用户要求可隔成不同的功能小室，功能小室通常有低压控制室、断路器手车室、主母线室。一次电缆室、隔离开关室等。

直流开关柜主要由4大部分组成：

l 断路器

l 隔离开关

l 继电保护装置

l 高压隔离放大器

图2，图3是直流开关柜的示意图：

直流高压隔离放大器的作用

继电保护装置是直流开关柜关键装置之一，它集成了测控、保护、自诊断、故障录波、事件顺序记录和总线通讯等功能，可实现对馈线柜、进线柜、负极柜等设备的全面监控和保护。

轨道交通使用的直流电压高达上千伏，这对二次仪表或其他检测设备带了危险。所以必须将上千伏的电压安全隔离转换成可以接收和测量的标准模拟信号，完成对低压设备的保护。此时就非常需要能将高压信号转换成标准信号的隔离器放大器，同时还应该具备强大的耐压能力和截止频率。隔离器的可靠性和稳定性对轨道交通的供电系统故障的监控和数据分析及其的重要。

图4，图5是馈线保护示意图，分别测量了馈线电阻的电流和馈线电压。隔离变送后的低压模拟信号输入到2次回路的继电保护系统。

l 进线柜和馈线柜的被测电压高，需要使用工作电压2200V甚至3600V的高压型隔离器；

l 负极柜监控的钢轨回流电流较小，故可以使用耐压相对较低的隔离器来监测电流；

l 框架保护柜监控整个系统的框架电位，同样电压较小，也可以使用低压的隔离器。

目前广泛使用的高压隔离器都是德国Knick（科尼克）公司生产的P41000（测电流）和P42000（测电压）系列直流高压隔离器。目前世界上唯一能直接输入3600V DC信号的隔离器是Knick公司生产的，它的三端测试电压可达15KV，截止频率5KHZ。目前全球闻名的赛雪龙（MIU10对应P41000；VM10对应P42000）、西门子、ABB等直流开关柜厂家的高压隔离器都是由KNICK提供。