WZTF智能牵引整流柜

1．概述
本系统设备是在井下矿山中使用的一般矿用型设备，并采用现行国家和行业标准及IEC标准 生产，以确保所生产的整流供电装置是质量可靠、性能优良、环保节能的产品。
2.  引用标准
整体设计规范：
GB50070-2009《矿山电力设计规范》
GB/T 12173-2008《矿用一般型电气设备》
GB14549-1993《电能质量 公用电网谐波》
2.1 整流变压器技术标准
整流变压器及其零部件的设计、制造、试验满足下列标准：
GB/T10411-2005  《城市轨道交通直流牵引供电系统》
GB50157-2003    《地铁设计规范》
GB1094.1-1996   《电力变压器 第1 部分：总则》
GB1094.2-1996   《电力变压器 第2 部分：温升》
GB1094.3-2003   《电力变压器 第3 部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》
GB1094.5-2008   《电力变压器 第5 部分：承受短路的能力》
GB1094.11-2007  《电力变压器 第11 部分：干式电力变压器》
GB/T 3859       《半导体变流器》
GB/T 17211-1998 《干式电力变压器负载导则》
GB/T 10228-2008 《干式电力变压器技术参数和要求》
GB/T 10236-2006 《半导体电力变流器与电网互相干扰及其防护方法导则》
GB4208-2008    《外壳防护等级（IP 代码）》
IEC600028      《铜电阻》
JB/T 10693-2007 《城市轨道交通用干式牵引整流变压器》  
JB/T7631-2005   《变压器用电子温控器》
GB/T17626      《电磁兼容 试验和测量技术》
2.2  整流器技术标准
整流器及其零部件的设计、制造、试验满足下列标准：
GB/T10411-2005  《城市轨道交通直流牵引供电系统》
GB50157-2003    《地铁设计规范》
GB/T 3859.1-1993 《半导体变流器基本要求的规定》
GB/T 3859.2-1993 《半导体变流器应用导则》
GB/T 3859.3-1993 《半导体变流器变压器和电抗器》
GB/T10236-2006  《半导体电力变流器与电网互相干扰及其防护方法导则》
GB4208-2008     《外壳防护等级（IP 代码）》
GB/T17626       《电磁兼容试验和测量技术》
GB/T13422-1992  《半导体电力变流器电气试验方法》
IEC60146        《半导体变流器》
IEC60255        《电气保护继电器》
2.3  直流开关设备技术标准
直流开关设备及其零部件的设计、制造、试验满足下列标准：
GB/T10411-2005 《城市轨道交通直流牵引供电系统》
GB3906-2006    《3.6kV～40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备》
EN50123-1     《概述》
EN50123-2     《直流断路器》
EN50123-6     《直流开关柜装配》
EN50123-7     《直流牵引系统测量、控制与保护》
GB4208-2008   《外壳防护等级（IP代码）》
2.4  数据管理系统技术标准
数据管理系统及其通讯网络的设计、制造、试验满足下列标准：
DL/T814-2002      《配电自动化系统功能规范》
Q/GDW 231-2008   《无人值守变电站及监控中心技术导则》
GB2887-1989       《计算机场地技术条件》
GB/T13730-92      《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
Q/GDW129-2005    《国家电网公司企业标准 电力负荷管理系统通用技术条件》
GB4208－1993      《外壳防护等级（IP代码）》
GB/T 2421         《电工电子产品环境试验  第 一部分 总则》
GB/T 2423.1-2001   《电工电子产品环境试验  第2部分：试验方法  试验A：低温》
GB/T 2423.2-2001   《电工电子产品环境试验  第2部分：试验方法  试验B：高温》
GB/T 2423.9-2001   《电工电子产品环境试验  第2部分：试验方法  试验Cb：设备用恒定湿热》
GB/T 2423-2001    《电工电子产品环境试验》
GB/T 16935.1-1997 《低压系统内设备的绝缘配合  第 一部分》
GB/T 17626.2-2006 《静电放电抗扰度试验》
GB/T 17626.3-2006 《射频电磁场辐射抗扰度试验》
GB/T 17626.4-2008 《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》
GB/T 17626.5-1999 《浪涌（冲击）抗扰度试验》
GB/T 17626.8-2006 《工频磁场抗扰度试验》
GB/T 17626.10-1998 《阻尼振荡磁场抗扰度试验》
GB/T 17626.11-1999 《电源中断抗扰度试验》
GB/T 17626.12-1998 《振荡波抗扰度试验》
JB/Z19582.1-2004   《Modbus应用协议》
JB/Z19582.2-2004   《Modbus在串行链路上的实现指南》
JB/Z19582.3-2004   《Modbus在TCP/IP上的实现指南》
JB/T10308.3-2005   《测量和控制数字数据通讯工业控制系统用现场总线 (Profibus-DP) 》
3.使用条件
（1） 环境温度：            －5℃～+35℃
（2） 相对湿度：            月平均值不大于90%  日平均值不大于95%     
（3） 饱和蒸气压：          日平均值不大于2.25×10-3Mpa
                               月平均值不大于1.85×10-3Mpa有凝露
（4） 海拔高度：            -321m（井下矿山）
（5） 地震裂度：            ≤7度
4.技术参数 
4.1 系统技术参数
高压侧标称电压：10kV 3~ 50Hz
直流牵引网络标称电压：750V
单台整流变压器容量（需满足负载正常运行条件）：630kVA
4.2 整流机组参数
（1） 整流机组由两台12脉波轴向双分裂式牵引整流变压器和四组全波整流桥组成。每台变压器阀侧二套绕组分别接成d接法和y接法，其线电压天然形成30°的相差。两台变压器的网侧采用延边三角形接法，分别移相±7.5°，这样形成的两台变压器的四套阀侧绕组的线电压相量互差15°相位，分别经全波整流后，在直流侧并联运行，形成24脉波整流系统。
（2） 整流变压器的设计及参数和整流器相匹配，组成整流机组。
（3） 整流机组额定频率：50Hz。
（4） 整流机组的过负荷能力按IEC146 或JB/T 10693-2007标准中的Ⅴ级考虑（即：100%额定电流，连续运行；150%额定电流，持续运行2h；200%额定电流，持续运行1min）。
（5） 每套整流机组的功率因数在额定负荷时不小于0.95。
（6） 整流机组产生的谐波电流满足GB/T 10236-2006 标准的规定。
4.2.1  整流变压器的技术参数 
4.2.1.1 变压器基本技术参数
（1） 整流变压器类型：户内、自然空气冷却（预留风冷条件）、环氧树脂浇注干式变压器
（2） 整流变压器每相线圈数：3
（3） 额定频率：50Hz
（4） 额定容量：630kVA；容量比：高压/低压/低压 100%/50%/50%
（5） 电压比：高压/低压/低压 10/0.59/0.59kV
（6） 整流变压器采用无励磁分级调压，原边分接抽头的分接范围：±2×2.5%
（7） 两台整流变压器接线组别： 分别为Dy11d0和Dy1d2
（8） 整流变压器阀侧的两个Y、Δ接线分裂线圈的电压差≤0.2%
（9） 整流变压器的绝缘水平：按照GB1094.11-2007中的规定，高压绝缘水平按LI 75/AC 35kV，低压绝缘水平按LI 0/AC 3kV
（10） 声级：空载时≤55dB (声压级)
（11） 冷却方式：空气自然风冷。
（12） 短路阻抗百分比：Uk=6%
（13） 空载电流：≤0.5%In
（14） 局部放电：≤10pc
（15） 温升限值：75K(负载100%)在任何情况下不应产生损坏铁芯金属部件及其附近材料的温度
（16） 负载等级：符合JB/T 10693-2007 城市轨道交通用干式牵引整流变压器Ⅴ级负荷要求
（17） 线圈绝缘等级：F 级
（18） 承受短路电流能力：满足GB1094.5-2008 的要求，当变压器从无穷大电网取流时(在任何抽头位置)，在次边完全短路持续时间2秒的情况下，应不造成变压器任何热和机械的损伤，短路后线圈平均ZUI高温度应小于350℃ (短路前变压器为额定负荷)。
（19） 整流变压器设计寿命：不小于30 年
（20） 辅助电压（温控系统电源）：AC220V
4.2.1.2  温度监控器的性能参数
4.2.1.2.1  基本功能
（1） 与温度传感器连接，实时检测三相绕组温度和铁芯温度。
（2） 绕组超温报警、绕组超高温跳闸、铁芯超温报警、风机运行/故障、网栅开门监视（报警）等功能。
（3） 可通过键盘设置和修改各种定值和参数；报警温度和跳闸温度定值可根据变压器的实际情况和用户的需要设置。
（4） 超温报警、超高温跳闸及网栅开门等信息通过通信的方式输出，同时应有无源硬接点方式输出；装置失电或装置故障信号用无源硬接点信号输出。
（5） 具有数据存储功能，在装置故障或失电时所有数据不会丢失。
（6） 实时显示温度信息和故障信息，故障信息经当地或远方确认后方能复归。
（7） 报警、跳闸、故障等上送信息带时标，时标精确到毫秒级，并能接收变电所综合自动化系统的对时信息进行系统对时，实现与系统时钟同步。
（8） 温度模拟量信号、超温报警、超高温跳闸及网栅开门等信息通过远程通信口上送到变电所综合自动化系统及远方电力调度系统。
（9） 具有远程通信功能，通信接口采用标准接口（如RS232 或RS485 或光纤以太网）。
（10） 通信协议采用对用户完全开放的国际标准规约Modbus-RTU；现场总线通信传输速率不小于9.6Kbps，数据传输安全距离不小于600 米，并在此速率下和距离范围内安全可靠运行。
（11） 电源回路有滤波、过压保护、抗干扰措施。
（12） 温控器输入具有高压、过流保护，或对二次设备采取高绝缘措施。
（13） 温控箱内使用的端子排选用*牌产品，并考虑较多二次线绑扎后形成的重量对固定效果的影响。
（14） 温控箱二次线均有双重标号，即：本侧、对侧端子号均在二次线号管上注明。
（15） 温控箱内各类信号和测量量，提供给后台监控系统和高压断路器微机保护装置时，分别提供并有足够的硬件支持。
4.2.1.2.2  基本技术参数
（1） 电源：AC 220V 电压允许偏差-±10%
（2） 抗干扰性能： 应满足JB/T7631-94 《变压器用电阻温度计》、GB/T17626-1998《电磁兼容实验和测量技术》中的要求。
（3） 接点容量：控制输出接点容量： 10A/220V AC
（4） 测量精度不低于0.5 级
（5） 分辨率不大于0.1 ℃
（6） 巡回温度范围：0～200 ℃
（7） 防护等级不低于IP54
（8） 温控箱的感温元件采用PT100 和PTC 的双冗余设计，防止当PT100开路时误判为温度过高而误跳闸。温控器具有PT100 或PTC 开路报警功能，并能将信息传输给监控系统。
4.2.2 整流器的技术参数 
4.2.2.1 整流器基本技术参数
（1） 额定电流:DC 800A ,额定输出：DC 750V
（2） 冷却方式采用自然风冷式，户内安装。
（3） 整流器主回路正对地及负对地均能承受3kV的工频耐压1分钟；辅助回路和主回路应电气隔离，并能承受2kV 工频耐压1分钟。
（4） 整流方式：等效二十四脉波整流。
（5） 整流器空载电压：在整流变压器输入电压为590V时，24脉波整流器空载电压不大于832V。直流侧空载情况下，整流机组网侧施加10kV+5%的交流电压时，直流侧输出电压不超过900V。
（6） 整流器能承受由于直流侧短路而产生的短路电流的冲击。
耐受电压：
冲击电压： 12kV
工频耐压：主回路 3.8kV 50Hz 1min
辅助回路 2kV 50Hz 1min
（7） 整流器声级：≤50dB。
（8） 整流器设计寿命：不小于30 年。
4.2.2.2 二极管参数
（1） 二极管采用平板式二极管。
（2） 单个二极管安装在空气自然冷却的散热片上，散热片具有良好的散热特性，散热片表面已进行防腐处理以减少维护工作。
（3）  整流器的设计满足当不同桥臂二极管故障时，仍能满足额定负荷要求，同时报警。
4.2.2.3 快速熔断器参数
每个二极管支路串有快速熔断器，快速熔断器带有检测装置和接点。当熔丝熔断后，熔断指示器将可靠动作，同时发出故障信号，并且熔断器上具有明显的标记，使工作人员能在现场容易发现。
4.2.2.4  照明
每个整流器柜内设有照明灯，并配备柜门连动开关，当柜门打开时，照明灯处于工作状态；当柜门闭合时，照明灯自动熄灭。照明灯电源采用220V 的交流电。
4.2.2.5 整流器保护
在每台整流器内设置下述保护：内部短路保护、换相过电压保护、交流侧过电压保护、直流侧过电压保护、外部短路保护、温度保护。
4.2.2.5.1 内部短路保护
每个整流二极管串联一个快速熔断器，当二极管失去单向导通性能时产生变压器二相短路，回路中将产生短路电流，此时由二极管熔丝熔断来保护。快速熔断器带有接点，熔断后能给出信号用于报警或跳闸。当一个臂内只有一个熔丝熔断时，发出报警信号，超出一个时发出跳闸信号。
4.2.2.5.2 换相过电压保护
用阻容吸收电路防止换相过电压损坏二极管。
4.2.2.5.3 交流侧过电压保护
在交流侧加RC 过电压抑制回路，防止交流侧开关操作或变压器感应产生过电压损坏二极管。
4.2.2.5.4 直流侧过电压保护
在直流侧加装RC 过电压抑制回路和放电回路，防止直流快速开关或断路器开合时产生操作过电压损坏二极管，并在整流器输出端并联一个压敏电阻，抑制残余的过电压。
4.2.2.5.5 外部短路保护
当直流侧短路，直流快速开关正常分断时，整流器中硅元件及快速熔断器均不会损坏；如直流快速开关拒动，由牵引变压器一次侧的交流断路器开断短路电流，整流器中硅元件及快速熔断器也不会损坏。
4.2.2.5.6 温度保护
在整流器元件散热器上设置温度传感器，用于监视元件散热器的温度，并发出报警信号。
4.2.2.6  控制与信号回路
4.2.2.6.1 二极管故障指示回路
整流器同一整流桥的二极管故障，或不同整流桥的二极管故障时均不跳闸，不影响整流器100%额定电流运行，将二极管故障信号通过接点在当地和远方显示。
4.2.2.6.2 二极管故障跳闸控制回路
整流器同一整流桥的两个二极管故障时牵引变压器一次侧断路器跳闸，发出跳闸信号，将二极管故障信号通过接点在当地和远方显示。
4.2.2.6.3 整流器温度报警和跳闸指示回路
整流器设置温度报警和跳闸控制回路，当温度超过设定的报警或跳闸值时，发出报警和跳闸信号，且具有本地显示和远方显示的功能。
4.2.2.6.4 上述各种指示均采用带字指示灯方式，并对每个支路的故障能够分别显示。
4.2.2.7 与数据管理系统的接口
4.2.2.7.1 基本要求
（1） 故障报警、故障跳闸及外壳开门等信息通过远程通信口上送到变电所电气监控管理系统。
（2） 故障报警、故障跳闸及外壳开门等信息通过通信的方式输出，同时有无源硬接点方式输出；装置失电或装置故障信号有硬接点信号输出。
（3） 具有数据存储功能，在装置故障或失电时所有数据不会丢失。
（4） 能实时显示温度信息和故障信息，故障信息经当地或远方确认后方能复归。
（5） 具有远程通信功能，通信接口采用标准RS485接口。
（6） 通信协议 采用 Modbus-RTU；现场总线通信传输速率不小于9.6Kbps，数据传输安全距离不小于600 米，并在此速率下和距离范围内安全可靠运行。
（7） 能接收变电所综合自动化系统的对时信息进行系统对时，实现与系统时钟同步。
（8） 电源回路有滤波、过压保护、抗干扰措施。
 
4.2.2.7.2 基本技术参数
（1） 电源：AC220V 电压允许偏差-±10%
（2） 接点容量：控制输出接点容量：10A/220V AC
（3） 柜体满足GB/T 12173-2008 《矿用一般型电气设备》的制造要求。
4.2.2.8 盘面表计
整流器盘面有如下表计：
智能直流电流表（1.5 级）一只，显示主回路输出直流电流，量程0-2000A
智能直流电压表（1.5 级）一只，显示主回路输出直流电压，量程0-1000V
智能交流电压表（1.5 级）两只。显示主回路输入交流电压，量程0-600V
        所选用仪表采用RS485接口，MODBUS-RTU协议，通讯端口通过屏蔽线接至端子。
4.2.2.9 辅助电源
控制、信号和保护等电路辅助电源为：AC220V
4.3 直流开关设备的技术要求及性能参数
4.3.1 直流进线柜
4.3.1.1 进线柜为安装在整流器正极与750V正极母线间的开关设备。柜内主要由断路器、分流器组成。直流快速断路器为固定式安装。
4.3.1.2 进线柜主要技术性能参数

4.3.2 直流馈线柜
4.3.2.1 用于牵引供电的馈线柜接于750V正极母线与牵引网上网点之间，柜内主要由断路器、分流器、测量与控制单元组成。直流快速断路器为固定式。
4.3.2.2 馈线柜主要技术性能参数

4.3.3 负极柜
4.3.3.1 负极柜安装于整流器负极与钢轨之间，柜内装有两台电动隔离开关，直流牵引供电设备的低阻抗框架泄漏保护装置装于负极柜内。
4.3.3.2 负极柜主要技术性能参数

 
4.3.4 微机综合测控/保护单元的功能
4.3.4.1 保护功能
（1） 反映电流上升率和电流增量的保护
装置能利用电流上升率和电流增量作为判据，在被保护系统发生短路故障初期及时的切断短路电流，从而更加有效地保护整个供电系统和机车的安全运行。
上升率保护分为近端短路电流上升率保护和远端短路电流上升率保护。当保护装置安装点附近发生短路故障时，电流的上升率很大，稳态短路电流值较大；当远端发生短路故障时，电流的上升率较小，稳态短路电流也小很多，通常与电车启动或通过接触网分段时的电流瞬时峰值相近，甚至小于该电流。
（2） 过电流速断保护
针对触网或直流馈线段发生的瞬时或*久金属性直流正负级短路时装置能进行速断保护，并且其定值设定可以和断路器自带瞬动保护配合。
（3） 过电流延时保护
针对触网上发生较大负荷短时间运行导致触网过热退火时，装置能作出判断，并根据设定的过流延时保护定值进行保护，且同时具有兼顾非金属性短路和部分远区短路保护功能。
（4） 热过载保护
装置能用于消除热过负荷故障，而非短路故障。即根据接触网上流过的电流来计算接触网的发热量，根据接触网的热负荷特性及环境条件推算出接触网的温度。当测量的累积热量超过阈值，保护装置给出相应的报警信息或跳闸指令并闭锁断路器合闸回路。断路器跳闸后，接触网逐渐冷却，当温度进一步下降，低于返回热容量，则解除热过载保护闭锁断路器合闸回路。
（5） 框架泄漏保护功能
负极柜内设置低阻抗框架保护装置。框架保护装置用于保护直流牵引供电系统设备，即整流器、直流进线柜、直流馈线柜。框架泄漏保护装置由一套电流元件（包括电流采集装置）和一套电压元件（包括电压采集装置）组成。
框架保护装置ZUI大耐受容量满足10kA、200ms的要求，电压元件可当地投入/切除，并可分别整定为报警和跳闸二段。
框架保护动作跳闸后，跳开的交流10kV馈线开关、直流750V进线开关和直流750V馈线开关，并闭锁上述开关的合闸功能。只有当故障消失，当地复归框架保护后，断路器才能合闸。
 框架保护的电流保护与电压保护分别设置保护出口和出口继电器。
4.3.4.2 自动重合闸功能
根据上述所装设的几种保护，一旦保护动作后可通过自动重合闸进行矫正。如果导致保护动作的故障是瞬时性的，则可通过自动重合闸来保证触网供电的连续性。如果存在的是*久性或长时间短路故障，自动重合闸多次动作失败后闭锁合闸回路，防止在故障状态下对断路器进行合闸，只有进行人工复归后才能解除闭锁。
4.3.4.3 信息采集功能
（1） 采集断路器和隔离开关的位置信号
（2） 电流、电压等模拟量采集
（3） 断路器过流故障指示
（4） 开关柜内的事故、报警信号
4.3.4.4 控制功能
可在当地/远方对断路器进行操作控制 
4.3.5  数据管理系统柜
       见页面图和逻辑图  
5．安装调整
5.1   本设备在出厂前已进行了系统的调试与整定，在使用前一般不需要重调。
5.2   设备安装前应清查整机部件及附属元件，并检查各部件及接线紧固螺钉有无松动和损坏。
5.3   接线时，主回路和控制回路的相序要接对，输出线不能接错，否则，会引起短路事故或造成设备损坏。
5.4  手动轻载试车，无异常后，再作负荷试验。
6．包装运输和保存
6.1  产品包装应防潮，防尘，不受机械损伤。
6.2  产品在运输中，不应有剧烈振动，撞击和倒放，产品不能存放在潮湿和有各种腐蚀性气体的地方。
7．产品成套性
7.1  整流变压器2台 ， 整流柜2台，进线柜2台，馈出柜4台，负极柜1台，数据管理柜1台。
7.2  文件：说明书一份，合格证一套。
6．产品展示

定货须知
 定货须注明产品名称、型号、数量、设备规格，如有特殊要求须先向本厂说明，
从而尽量满足用户要求。
本厂可代为客户设计一、二次系统方案。