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城市轨道交通变电所交直流屏硅链回路的改进

2021-02-27

改进的原因1.1硅链降压系统介绍在城市轨道交通供电系统中,变电所内通常设置交直流屏给供电设备提供AC220V和DC110V,而DC110V电源均是通过交直流转换再经过硅链降压所得。在交直流系统中,充电机的输出电压为DC121V左右,而元器件的额度电压为DC110V,因此我们通常在充电机与负载间加入硅链进行降压。硅链为5个(1D~5D)串联运行(如图1),每一个硅链降压在3V左右,全部投入可降压15V左右,因此通过硅链降压后提供给负载的最低电压可达到106V左右,通过投/退硅链的个数来达到我们所需要的电压,以满足元器件的正常运行。硅链降压可分为手动档和自动档,手动档从1至5档,通过手动控制器选择档位来实现,选1档则合上K1,选2挡则合上K1和K2,以此类推,选5档则合上K1至K5共5个接触器,自动档根据控制器测量负载端电压来自动判定合上5个接触器的数量,从而调节硅链的投入个数,达到降压的目的。图1硅链降压回路电路图1.2硅链降压系统存在的缺陷传统的设计方案中,交直流系统降压硅链由主用降压硅链和备用降压硅链并联组成(如图二),正常情况下,主用降压硅链投入使用(CZ1合闸),备用降压硅链作为备用(CZ2分闸)。当主用降压硅链故障时,备用降压硅链投入运行。经测试证明,当控制回路元器件或者主用降压硅链回路硅链出现故障,需要切换到备用降压硅链回路时,由于通过控制回路断图2硅链降压系统改进前电路图开CZ1和合上CZ2,因此该切换有一个时间差,会造成DC110V电源短时失电,从而引起由DC110V电源供电的设备如REF542、DPU96、SCADA等保护单元会重新启动,造成短时监控不到设备运行状况,直流直流开关柜会全部跳闸,停止经接触网对列车的DC1500V电源通过对降压硅链回路的研究,提出了对应的解决方案并经过现场测试,验证了该方案的可行性。2改进方案取消控制回路对主/备用硅链回路的控制,使主/备用硅链回路间的投入/退出不会造成DC110V直流电源的短时失电(如图3),图3硅链降压系统改进后电路图该方案简化了硅链降压系统的设计模式。根据地铁供电系统的运行经验,硅链降压系统运行中故障通常发生在控制回路,由于控制回路的元器件较多,接线相对复杂,导致整个控制回路的故障率升高。而硅链的故障率相比于整个控制回路来说非常非常低,可以忽略。该方案最大的优点在于避免了DC110V直流电源的短时失电,另一方面减少了元器件的使用,降低了成本。在日常的运行中,我们可以定期的检查两路硅链的运行状态,只需要让两路硅链单独给负荷供电就可以检查硅链的好坏,而不必担心某一路硅链故障发生后不能及时更换的情况。3改进后的功能试验为验证此方案的可行性,以广州地铁三号线番禺广场变电所为试点,对改进后的降压硅链系统进行了相关试验。3.1硅链切换及自动调压功能测试a、当主用/备用降压硅链均在自动位时,此时充电机输出电压为121.5V,馈出母线电压为109.3V,调节充电机的输出电压为115V,此时经降压硅链自动调压后输出为109.6V。调节充电机的输出电压为127V,此时经降压硅链自动调压后输出为111.3V。b、当备用降压硅链在自动位,主用降压硅链从自动位调节到手动位5档时,测量经硅链调压后直流馈出母排电压和两降压硅链回路各自电流,数据见表1。表1电压电流记录表c、当主用降压硅链在自动位,备用降压硅链从自动位一直调节到手动位5档时,测量直流馈出母排电压和两降压硅链回路各自电流,数据见表2。

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