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整流器技术规格书

供电系统整流器技术规格书

2009年6月

1.总则

1.1本文件适用范围

本文件适用于北京地铁15号线一期工程整流器设备供货，并作为供应商供货设备的技术依据。

1.2供货范围内设备类型

整流器柜、备品备件和专用工具。

2.工程概况

2.1工程说明

北京地铁15号线位于北京东北部地区，主要分布在海淀、朝阳、顺义三个行政区。

线路起点位于西苑，沿颐和园路、清华西路下穿地铁4号线、穿过清华大学，沿清华东路向东，穿过八达岭高速公路，至奥林匹克中心区，沿大屯路继续向东至鼎成路转向南，穿过京承高速至望京西后，沿湖光中街进入望京核心区域，再向北至望京北扩地区，折向东沿香江北路敷设，逐渐由地下出地面，线路以高架形式沿京顺路向北，跨过机场南线、温榆河、枯柳树环岛、机场北线后转向东，沿顺于路敷设，在东六环路西侧转向地下，沿顺义区府前街敷设，向东过潮白河后到达河东地区。

全线设一座车辆段和一座停车场，在香江北路设马泉营车辆段，在河东设停车场。

一期工程从北沙滩至顺义河东，线路长度38.3km，车站17座，其中4座为高架车站，13座为地下车站，最大站间距4.58km，最小站间距0.9km，平均站间距为2.32km。

2010年开通为望京西站至后沙峪站区段。

本线控制中心设在小营线网指挥中心二期。

本工程的设计年限：

初期2016年、近期2023年、远期2038年。

车辆采用我国标准B型车，列车最高运行速度100km/h，采用6辆编组方案，系统最大通过能力按照30对/h设计。

供电系统采用10kV开闭所供电方式，直流牵引供电系统采用DC750V接触轨供电。

2.2环境条件

2.2.1海拨高度：

?

1000米

2.2.2环境温度：

-15oC~+40oC，24小时平均温度不超过35oC。

2.2.3相对湿度：

日平均值不大于95%；月平均值不大于90%（25℃）

2.2.4地震烈度：

8度

2.2.5安装场地：

户内安装

2.3系统运行方式

2.3.1整流机组运行方式

正常运行方式：

（1）牵引变电所中的两套整流机组并联工作并组成等效24脉波整流方式；与相邻牵引变电所共同对正线接触轨实行双边供电；

（2）车辆段范围内的接触轨由其牵引变电所供电。

其他运行方式：

（1）当正线各牵引变电所中的一套整流机组故障解列时，另一套整流机组继续运行。

（2）牵引变电所两套整流机组均退出运行时，由相邻牵引变电所越区大双边或单边供电。

2.4相关系统和设备参数

2.4.110kV系统

（1）标称电压：

AC10kV

（2）最高电压：

AC12kV

（3）额定频率：

50Hz

2.4.2DC750V系统

（1）标称电压：

DC750V

（2）最高电压：

DC1000V

（3）最低电压：

DC500V

（4）再生制动时：

DC1200V

2.4.3辅助电源

辅助电源：

AC220V和DC220V

整流机组总技术要求

单台变压器为六相十二脉波整流变压器，两台变压器并联运行构成等效二十四脉波整流变压器。

每个牵引变电所内并联运行的两台整流变压器一次侧绕组分别移相＋?

和－?

，并能实现互换，使任何两台同容量整流变压器二次侧电压相角差15?

，通过整流器获得24脉波整流。

整流变压器供应商与整流器供应商配合，确保整机特性，并满足下述要求。

（1）负荷特性：

电动车组。

（2）额定频率：

50Hz。

（3）整流方式：

等效二十四脉波整流。

（4）负载等级：

VI级（GB/T3859）

即：

100%额定负荷：

连续运行

150%额定负荷：

2小时

300%额定负荷：

1分钟

（5）功率因数：

在额定负荷时大于。

（6）谐波：

整流机组产生的谐波电流满足GB10236-2006标准的规定。

（7）固有电压调整率：

?

额定电压的6%。

当直流负荷从%到300%范围内变化时,电压变化为线性。

（8）整流机组效率：

额定负荷时不小于98%。

2.4.4牵引直流供电系统短路电流参数

短路位置

电流参数

变电所（2X2000kVA）

出口短路

稳态短路电流

60kA

暂态短路电流峰值

100kA

3.设备数量

整流器设备数量表

一期一段工程整流器设备数量

序号

变电所名称

整流器（2500A）（台）

1

望京西站

2

2

望京站

2

3

五环路区间牵引变电所

2

4

崔各庄站

2

5

马泉营站

2

6

香江北路区间牵引变电所

2

7

孙河站

2

8

温榆河区间牵引变电所

2

9

国展站

2

10

花梨坎站

2

11

火神营区间牵引变电所

2

12

后沙峪站

2

13

马泉营车辆段

2

合计

26

一期二段工程整流器设备数量

1

顺于路区间牵引变电所

2

2

南法信站

2

3

六环路区间牵引变电所

2

4

石门站

2

5

顺义站

2

6

潮白河区间牵引变电所

2

7

俸伯站

2

8

俸伯停车场

2

合计

16

4.主要元器件清单

序号

部件名称

规格

制造厂家

产地

1

二极管

ZPA2910-30

株洲时代电气股份有限公司电力电子事业部

株洲/中国

2

快速熔断器

1100A/690V

FERRAZ-SHAWMUT

法国

3

散热器

6063-15

株洲变流技术国家工程研究中心有限公司

株洲/中国

4

吸收电容器

CBB80-8μF/DC2kV

鹤壁华信电子有限责任公司

鹤壁/中国

5

压仓电阻

20GΩ/500W

咸阳华亚电阻器有限公司

咸阳/中国

6

吸收电阻

RX20G-1Ω/200W

咸阳华亚电阻器有限公司

咸阳/中国

7

直流电压表

42C3-1kV（带倍率器）

上海浦江电表厂

上海/中国

8

交流电压表

42C3-1kV

上海浦江电表厂

上海/中国

9

电流互感器

3000/5

力源无线电器材有限公司

广元/中国

10

电压互感器

660/100

力源无线电器材有限公司

广元/中国

11

直流电流表

42C3-3kA（带分流器）

上海浦江电表厂

上海/中国

13

压敏电阻器

GGY-14,50kA

合肥潜宇电子技术有限公司

合肥/中国

14

短路保护板

株洲变流技术国家工程研究中心有限公司

株洲/中国

15

温度继电器组装

JUC-1M,常开

株洲变流技术国家工程研究中心有限公司

株洲/中国

16

控制电源

株洲变流技术国家工程研究中心有限公司

株洲/中国

17

熔断、温度保护板

株洲变流技术国家工程研究中心有限公司

株洲/中国

18

通信板

株洲变流技术国家工程研究中心有限公司

株洲/中国

19

屏柜

标准GGD柜

武汉通源电气设备结构制造公司

武汉/中国

5.备品备件、测试工具

序号

名称

单位

数量

规格型号

制造厂商

1

二极管

个

42

ZPA2910-30

株洲时代电力电子/株洲

2

快速熔断器

个

42

1100A/690V

Ferraz-Shawmut/法国

3

块状散热器

个

5

6063-15

株洲时代国变中心/株洲

4

电容器

个

25

8μF/2000VDC

鹤壁华信电子有限责任公司

5

电阻器

个

25

RX20GΩ/500W

咸阳亚华电子器材厂

6

温度继电器

个

25

JUC-1M130℃;

贵州航天电器股份

7

电流互感器

个

10

LMZJ1-3000/5

广元力源无线电器材厂

8

快熔温度保护板

块

10

株洲时代国变中心/株洲

9

短路保护板

块

10

株洲时代国变中心/株洲

10

通信板

块

10

株洲时代国变中心/株洲

11

压敏电阻

个

20

GGY-14，

合肥潜宇电子技术有限公司

测试工具

12

晶闸管测试仪

台

1

DBC-023

13

交直流钳形表

块

2

2009A

6.整流器技术要求

6.1采用标准

供应商提供的设备应遵循下列标准的最新版本或修订本，但不局限于这些标准。

供应商在生产过程中所采用的全部标准，均须经总包商确认。

供应商外购的设备和附件，都必须符合标准规范和准则的最新版本或修订本。

GB/《半导体变流器基本要求的规定》

GB/《半导体变流器应用导则》

GB13422-1992《半导体电力变流器电气试验方法》

GB10236-2006《半导体电力变流器与电网互相干扰及其防护方法导则》

GB/T4208-2008《外壳防护等级（IP代码）》

IEC60146《半导体变流器》

ZBK46011-88《牵引变电站用整流器》

GB/T4939-1985《普通整流管》

IEC60255《电气继电器》

JB/T7827-95《高压开关设备用电磁锁通用技术条件》

6.2技术规格及要求

6.2.1额定电流：

2500A

6.2.2网侧电压：

AC590V

6.2.3额定电压：

DC750V

6.2.4空载电压：

DC825V

6.2.5最高输出电压：

DC900V

6.2.6整流方式

单台整流器由二个三相6脉波全波整流桥组成，其中一个整流桥接至整流变压器二次侧Y型绕组，另一个整流桥接至整流变压器二次侧?

型绕组。

两个整流桥并联连接构成十二脉波整流。

在每座牵引变电所内两套整流机组并联运行构成等效二十四脉波整流。

6.2.7二极管型式：

平板式

6.2.8最大反向重复峰值电压：

≥3200V

6.2.9二极管配置数量

每臂串联二极管数：

1个

每臂并联二极管数：

2个

每个三相桥二极管总数：

12个

每台整流器二极管总数：

24个

6.2.10选用合适的二极管，并考虑整流器母排的电阻，使整流器每个臂并联二极管的电流不平衡度小于5%。

6.2.11冗余度：

满足一个二极管损坏时，继续运行，并满足整流器的过负荷要求，同时报警。

6.2.12直流侧空载情况下,整流机组网侧施加590V+7%的交流电压时,直流侧输出电压不超过900V。

6.2.13额定电流、损耗：

内容

参数

额定电流

2500A

连续额定功率损耗

10kW

承受短路能力（KA.ms）

30kA/140ms

6.2.14冷却方式：

户内、自然风冷

6.2.15工频耐压：

主回路50Hz1分钟

辅助回路50Hz1分钟

冲击电压：

12kV（50μS）

6.2.16保护要求

内部短路：

快速熔断器，电弧电压小于1500V，

外部短路：

中压断路器

过电压：

网侧RC回路

阀侧压敏电阻，RC回路

换相过电压：

一般在二极管两端并联RC电路，防止换相过电压损坏二极管。

对于二极管整流器，为了消除并联电容抬高空载电压，根据理论分析和现场使用结果可以取消二极管两端并联电容，由交流侧过电压保护装置和直流侧并联电容可兼作二极管换相过电压保护。

6.2.17温度保护

在整流器预测温度最高的元件散热器上设置温度测量元件，用于监视元件散热器的温度，并发出信号。

当散热器温度超过150℃时，发出跳闸信号；当散热器温度超过130℃时发出报警信号。

6.2.18内部保护

整流器配置反映反向电流的逆流保护，当内部短路发生逆流时，能快速发出跳闸信号。

逆流保护在每个桥臂串联一个CT，用于检测桥臂的逆流，从电流检测元件CT上得到电压信号，输入检测回路并通过保护装置中逻辑处理和放大输出故障信号，通过继电器跳闸。

逆流跳闸保护具有延时，晚于快速熔断器的动作时间。

6.2.19控制与信号回路

（1）二极管故障指示回路：

整流器设置二极管故障指示回路，当整流柜中仅有一个二极管损坏时不跳闸，将二极管故障信号在当地和远方显示，当地显示通过面板上带字指示灯显示整流管故障。

当整流器中不同整流桥的两个二极管损坏时不跳闸，将二极管故障信号在当地和远方显示。

（2）二极管故障跳闸控制回路

整流器设置二极管故障跳闸控制回路，当整流桥一个臂内的两个二极管发生故障时，发出跳闸信号，跳开整流机组两侧的交流开关和直流开关，且具有本地显示和远方显示的功能。

（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，跳开整流机组两侧的交流开关和直流开关，且具有本地显示和远方显示的功能。

（4）压敏电阻报警指示回路

整流器在直流侧过电压保护中设置了压敏电阻保护，当压敏电阻动作时，熔断器熔断，发出熔断信号，信号可在本地和远方显示。

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。

6.2.20智能化数据采集装置

（1）基本要求如下：

1）温度模拟量信号、故障报警、故障跳闸及外壳开门等信息能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。

2）故障报警、故障跳闸及外壳开门等信息可通过通信的方式输出，也可通过无源接点方式输出，装置失电或装置故障信号有硬接点信号输出。

3）具有远程通信功能，通信接口采用标准RS485接口。

4）通信协议采用对用户完全开放的国际标准规约：

Modbus。

通信距离不小于100米。

通信传输速率不小于。

5）电源回路有滤波、过压保护、抗干扰措施。

6）能承受地铁运行环境下直流牵引供电系统各种工况的电磁干扰，并保证装置不误动。

7）能够适应环境温度，无死机、误动、拒动现象。

（2）基本技术参数：

1）电源：

DC220V电压允许偏差?

15%~+10%，直流电源电压纹波系数不大于5%。

2）接点容量：

控制输出接点容量：

5A/220VDC

3）防护等级不低于IP3X

6.2.21盘面表计

整流器盘面有如下表计：

（1）直流电流表（级），显示主回路直流电流。

（2）直流电压表（级），显示主回路直流电压。

（3）交流电压表（级），显示主回路交流电压。

6.3结构要求

6.3.1整流器为户内安装，整流器柜为独立式金属柜，美观坚固。

主电路采用可靠的绝缘安装方法，确保所有部件与柜体绝缘。

柜体材料为宝钢热镀锌钢板，前后门钢板厚度2.5mm，侧壁板厚度不小于2mm。

6.3.2整流器柜体与地之间安装整块绝缘板，绝缘板宽出柜体50mm，柜体的固定采用绝缘螺栓，保证安装后绝缘电阻值在1000V时不小于1MΩ。

绝缘板和绝缘螺栓由供应商提供。

6.3.3壳体的每一个门上装设一套电磁锁，整流器门体电磁锁与10kV开关柜、750V开关柜联锁，当10kV开关柜和750V开关柜进线断路器分闸后，对应整流器门才可打开；整流器门打开的情况下，10kV开关柜和750V开关柜进线断路器不能合闸。

6.3.4防护等级：

IP20。

6.3.5整流器柜正面和后面设门,各部件与柜体绝缘。

6.3.6二极管及其它元件的布置考虑通风流畅、接线方便。

同时方便维护、维修。

6.3.7整流器柜的进出线采用电缆，从底部进出。

6.3.8整流器柜前有模拟图，显示整流器的接线方式。

6.3.9二次回路采用绝缘安装方法，以与高压部分隔离，保证二次回路的安全。

6.3.10外形尺寸：

1220mm?

1250mm?

2300mm（宽?

深?

高）。

6.3.11重量：

不大于1000Kg。

6.4设备的互换性

整流器其所有的元器件和零部件都具有互换性。

二极管按技术参数分为三档，相同档内的二极管可进行互换，且不影响整流机组的性能。

同一变电站的两台整流器由于进出线方式都相同，也可以互换，不影响整个整流机组的性能。

6.5铭牌

铭牌装整流柜明显的位置。

铭牌上的各项标志内容必须永久保持清晰。

铭牌内容如下：

6.5.1型号和产品出厂序号

6.5.2输入相数

6.5.3额定输入电压

6.5.4额定输入电流

6.5.5额定频率

6.5.6额定输出电压

6.5.7额定输出电流

6.5.8负载等级

6.5.9重量

6.5.10制造厂商及制造日期

6.6试验内容

6.6.1型式试验、出厂试验

序号

类别

项目

型式试验

出厂试验

1

绝缘试验

√

√

2

轻载（功能）试验

√

√

3

额定电流试验

√

4

均流试验

√

√

5

损耗功率测定

√

6

温升试验

√

7

一般性检验

√

√

8

辅助装置检验

√

√

9

冲击电压试验

√

10

保护系统性能检验

√

12

保护器件协调检验

√

13

过电流试验

√

6.6.2二极管试验

每只二极管出厂时必须通过出厂试验。

每批二极管抽样5只按型式试验的项目进行试验，抽样试验后的二极管不能再用于本工程的设备中。

序号

类别

项目

型式试验

出厂试验

1

正向浪涌电流

√

2

正向特性

√

√

3

反向特性

√

√

4

反向重复峰值电压

√

√

5

反向恢复电荷

√

6

热阻及瞬态热阻抗

√

7

热循环试验

√

8

负载试验

√

9

机械试验

√

6.6.3智能化数据采集装置试验

序号

类别

项目

型式试验

出厂试验

1

功能试验

√

√

2

绝缘性能试验

√

√

3

高低温试验

√

4

温度贮存试验

√

5

抗干扰试验

√

6

湿热试验

√

7

机械振动试验

√

8

连续冲击试验

√

说明：

智能化数据采集装置的部分试验项目已通过整流柜整体试验得到验证。

6.6.4整流变压器和整流器的联调试验

（1）功能试验（轻载试验）

（2）功率损耗测定

（3）功率因数测定

（4）固有电压调整值测量

（5）稳定性能的试验

（6）交流侧谐波电流及直流侧纹波电压测量

（7）负载试验

（8）额定电压下的冲击合闸试验

6.6.5现场试验

（1）供应商对现场试验的项目和内容提出建议，由总包商审核和确认。

（2）供应商按照工期安排、试验计划要求提供技术支持。

（3）试验验收报告由相关人员签字。

（4）供应商有责任帮助总包商解决试验中发生的技术问题。

6.7接口

6.7.1与12kV开关柜、DC750V开关柜接口

接口：

整流器柜内二次保护端子排的出线端子。

供应商责任：

（1）提供整流器内部故障、预告开关量信号（接点）。

（2）提供整流器柜内部二次原理图。

（3）提供出口继电器的型号、容量参数。

6.7.2与变电所综合自动化接口

接口：

整流器数据采集装置通信接口端子排。

供应商责任：

（1）按变电所综合自动化提供的通信规约编制接口通信软件。

（2）提供各种事故、预告、测量数据内容及数量（包括：

性质、发生时间等）。

（3）提供内部主回路及二次原理图。

（4）提供接口端子排图。

（5）配合变电所综合自动化的工厂软件接口试验。

（6）负责接口设备安装、试验、调试，向综合自动化供货商提供相关接口设备用于试验，负责运送到综合自动化供货商指定地点。

综合自动化供货商接口试验结束后归还。

6.7.3与总包商的接口

（1）提供整流器绝缘安装材料。

（2）提供进、出线电缆整流器柜内终端安装紧固件。

（3）负责所供设备的安装督导、调试。

（4）解决相关设备安装、调试过程中的技术问题。

7.设备其它要求

7.1工艺要求和防锈

（1）用途相同的设备，其所有的元器件和零部件必须具有互换性。

（2）生产备品备件的材料和生产原设备的材料必须相同，备品备件可使用于所有相同的设备。

（3）设备柜体进行防锈蚀处理，且不影响任何设备的运行安全。

（4）所有连接、紧固件采用热镀锌处理。

7.2可靠性、可维护性、电磁辐射及兼容

（1）可靠性

设备在设计时采用高可靠性措施。

这些措施通过利用如下的技术以降低系统故障概率和有关影响正常运行的随机性：

如采用冗余措施；使用已证明具有高可靠性的元件。

（2）可维护性

设备设计成只需最少的调整和预防性维护，以及运行维护。

产品设计包括故障隔离及诊断措施，以减少设备修复时间、维护材料和人工成本。

通过制定合理的维修/更换策略、维修支持设备的最佳运用来减少停机时间。

电子设备维修到板级。

（3）电磁辐射及兼容

电子设备考虑防电磁干扰措施。

任何子系统的运行都不受其它子系统产生之电磁辐射的影响，或根据经验所知的城市电磁环境及地铁环境的影响。

7.3柜体的颜色

柜体的颜色选用国际标准色标。

7.4标示

柜内每个设备组件有明确的标识，二次回路端头有清晰的标号；柜面上有模拟图、设备工作位置等必要的标示；柜正面及背面顶部有表示牌。