一种新型组合式电动检修柜

2018-06-26蒋涛

船电技术 2018年5期

关键词：残压进线变流器

蒋涛

一种新型组合式电动检修柜

蒋涛

（武汉地铁集团有限公司，武汉 430070)

本文介绍了组合式电动检修柜的组成和工作原理，记录了带载分闸试验时的实验波形，并介绍了组合式电动检修柜相对于手动检修柜的优势。

隔离开关电动检修柜带载分闸波形

0 引言

目前，地铁车辆段/停车场在对地铁车辆进行检修期间，主要采用手动检修柜对地铁车辆供电，手动检修柜内核心器件为两工位或三工位手动隔离刀[1]，其主要问题点在于：1）列车内负载未切除干净，存在残余电流情况下操作手动隔离刀，会产生进线极与接触轨极拉弧现象，影响人身和设备安全；2）在车载主回路断路器没有断开时且车载支撑电容放电未降到安全电压下时，造成车载电容反送电的情况，此时接触轨极与接地极也会产生拉弧现象，影响实际运营[2]，同样影响人身和设备安全。基于上述问题，在确保功能最优化的前提下，我们提出采用组合式电动检修柜替代原手动检修柜的方案。

1 概述

手动检修柜主要用于地铁列车的检修停送电，具有将接触轨与主回路隔离的功能和将接触轨进行接地的功能。具有接地功能的手动检修柜柜内设有一台手动单刀双掷隔离开关，隔离开关进线端接电源进线，两出线端中一端接接触轨，另一端接走行轨。单刀双掷隔离开关为双工位，正常运行时接触轨与电源接通，检修时隔离开关断开后将接触轨与走行轨相接, 主回路如下图所示[3]。

图1普通手动检修柜主回路

2 组合式电动检修柜组成和工作原理

电动检修柜采用组合开关形式，包括接触器、应急手操接口、接地排、受流排、观察窗等。其基本组成见图2。组合开关采用直流接触器并联隔离开关的方案，分合闸时先利用接触器切除残余负荷电流，再使隔离开关动作，形成明显的隔离断口。一方面通过带接地隔离的明显可视断口对进线1500 V正极、接触轨极和接地极三极的隔离；同时通过机构时序控制将负荷向直流接触器转移，保证直流接触器分断车辆取流负荷，另一方面通过增加弧触头和车载电容残压检测等手段来消除车载电容反送电影响[4]。其工作原理如图。

分闸过程：K1从A运动到B位置-J分断- K1从B运动到C位置接地。合闸过程：K1离地从C运动到B位置-J合闸- K1从B运动到A位置。组合式电动检修柜经过现场试验，具备一定带负荷分断的能力，其隔离开关的动作过程解析如图3。11500 V电源位到接地位动作过程如图所示。

接地位到+1500 V电源位动作过程：即为上述动作的反向过程。

3 组合式电动检修柜在地铁检修中应用

3.1 组合式电动检修柜应用系统图

目前本组合式电动检修柜已在武汉地铁21号线车辆段进行现场运行,位于车辆段运用库内，其分合闸可采用电动操作，也可手动操作，根据运用车库内车辆检修需求，操作隔离开关实现停送电，其系统图如图所示。

3.2组合式电动检修柜现场实验

现场运行实验由地铁建设总部、运营机电部和武汉712研究所共同组织，712所实验人员在值班人员监护下负责负荷开关柜的具体操作，712所和地铁运营人员负责记录试验数据，进行如下试运行测试项目。电动检修柜主回路供电原理如图所示，图中A点为工作位，B点为隔离位，C点为放电位，D点为接地位。

电动检修柜面板一键操作，隔离刀从A点（工作位）等电位过渡到B点（隔离位）时旁路接触器J切断+1500 VDC，启动三轨与走行轨之间的残压监测，若残压大于300 V则隔离刀暂停在B位(隔离位)，等待车内支撑电容放电至300 V后再重启动隔离刀进行接地（若车内有负载消耗电容能量或者存在高压输入失电检测断短接接触器等，则残压会快速下降至300 V以下）。在接地过程中隔离刀与滚轮C（放电位）预先接触，放电电阻快速泄放电容残余的300 V能量，最终安全接地，不损伤供电设备，不损伤车辆元件。

电动检修柜柜内放电电阻R1为5 Ω/300 W，其过载能力为15倍过载6 s。按300 V电压运动至放电位计算，接通电流最大值为60 A，远远低于车内主电路各器件的额定工作电流，而不会损坏车内器件。

电动检修柜隔离刀从放电位C点运动到接地位D点的时间为250 ms,按全车支撑电容为28 mF计算，外部放电时间常数为140 ms，则隔离刀运动到D点时残压约为50 V，残余能量仅为35 J，不会损坏受流器熔断器及接地排。

图6 电动检修柜系统原理图

3.2.1电动检修柜向接触轨送电（+1500 VDC）

完成ZP12手动配电柜、变电所馈线柜送电后，操作电动检修柜合闸，通电电动检修柜向接触轨送电，经验电送电正常，电动检修柜状态正常。

3.2.2电客车辅助变流器处于带载状态，牵引方向手柄处于零位（牵引变流器支撑电容处于隔离状态），操作电动检修柜分闸

电客车启动辅助变流器，开启全车照明、空调，待运行稳定后，直流进线侧电压与电流为DC1562V/60A，操作电动检修柜分闸，接触轨与走行轨间电压波形见图7。

试验过程中可看出接触器J分断时有蓝色弧光，隔离刀在隔离位（B位）有短暂停顿，辅变支撑电容被车内负载快速消耗，当电压低于300V时，隔离刀动作至接地位，整个过程历时1.149 s。

3.2.3电客车辅助变流器处于带载状态，牵引方向手柄处于前进位（牵引变流器支撑电容处于充电状态），操作电动检修柜分闸

电客车启动辅助变流器，开启全车照明、空调，牵引车辆后退5米，再前进5米停车，牵引方向手柄处于前进位，不回零位，直流进线侧电压与电流为DC1562 V/60 A，操作电动检修柜分闸，隔离刀动作情况见附件视频2，接触轨与走行轨间电压波形见图8。

图8辅变带载（60A）分断+主变支撑电容反送试验，接触轨与走行轨间电压波形

接触器J分断后，电动检修柜检测到残压大于300 V，隔离刀暂停运动；电压波形第一个下降沿为进行电源断开后，辅变负载迅速消化车内支撑电容能量（放电332.7 ms），当电压低于950 V时车辆检测到高压侧失电,车内短接接触器或高速断路器分断，将支撑电容与接触轨隔离；第二个下降沿为接触轨无源后电压迅速衰减，在电压低于311.6 V后隔离刀继续向下动作，先通过滚轮泄放回路残压直至无载接地，整个过程历时1.611 s。

3.2.4电客车动车、验车

电动检修柜重新向三轨送电，牵引电客车后退5米，再前进5米，检测车内设备均正常，正常收车。

3.2.5变电所断电，检查电动检修柜

断变电所馈线柜后，对电动检修柜内开关状态进行检查，见图10、图11。