GB T 25890.7-2010 轨道交通.地面装置 直流开关设备 第7-1部分 直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置 应用指南.pdf
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1、ICS 29.280 S 35 道自中华人民ft /、和国国家标准G/T 25890. 7一2010/IEC61992千1:2006轨道交通地面装置直流开关设备第7-1部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置应用指南Railway applications-Fixed instaIlations-DC switchgear一Part 7-1 : Measurement, control and protection devices for specific use in d. c. traction systems-Application guide (IEC 61992-7-1: 20
2、06 , IDT) 2011-01-10发布2011-06-01实施量fi马/l)JfJJ中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 25890.7-2010/IEC 61992平1:2006 目次前言. III l 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义.4 测量-4. 1 概述4.2 电流.4.3 分压器5 控制系统-5. 1 概述5.2 防跳跃5. 3 具有可调时间和闭锁功能的自动重合闸.3 5.1 线路测试装置35.5 低压合闲闭锁46 保护系统.46. 1 概述.4 6.2 线路断路器(L)的保护系统6. 3 整流断路器保护系统(R)6.1 直接动作
3、(串联跳闸)6.5 间接动作.8 附录A(资料性附录)电子保护继电器特性四附录B(资料性附录)上升速率和.I继电器故障特性举例及参数设定14参考文献I GB/T 25890.7-2010/IEC 61992-7-1 :2006 目。吕GB/T 25890(轨道交通地面装置直流开关设备由以下几部分组成:一一第1部分:总则;一第2部分:直流断路器;第3部分:户内直流隔离开关、负荷开关和接地开关;一一第4部分:户外直流隔离开关、负荷开关和接地开关;一二第5部分:直流避雷器和低压限制器;一一第6部分:直流成套开关设备;一一第7-1部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置应用指南;一一一第7-2部
4、分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置隔离电流变送器和其他电流测量设备;第7-3部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置隔离电压变送器和其他电压测量设备。本部分为GB/T25890的第7-1部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分采用翻译法等同采用IEC61992-7-1:2006(轨道交通地面装置直流开关设备第7-1部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置应用指南)(英文版)。本部分由中华人民共和国铁道部提出。本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。本部分负责起草单位=中铁电气化勘测设计研究院有限公司。本部分参加起草
5、单位=中铁第四勘察设计院集团有限公司、铁道第一勘察设计院集团有限公司、天津凯发电气股份有限公司。本部分主要起草人:刘爱华、玉立天、高云霞。本部分参加起草人:汪自成、肖梓林、蒋功连、宋金JII。皿/ / GB/T 25890.7-2010/IEC 61992-7-1 :2006 1 范围轨道交通地面装置直流开关设备第7-1部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置应用指南GBjT 25890的本部分为设计直流牵引供电系统中直流开关设备的保护、控制和测量系统提供支持、指导和要求。本部分明确了直流牵引供电系统中测量、控制和保护装置的特性和参数。本部分作为电气保护系统中的应用指南。2 规范性引用文
6、件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GBjT 25890. 1-2010轨道交通地面装置直流开关设备第1部分:总则(lEC61992-1: 2006 ,IDT) GBjT 25890.2-2010 轨道交通地面装置直流开关设备第2部分:直流断路器(IEC 61992-2:2006 ,IDT) GBjT 25890. 8-2010轨道交通地面装置直流开关设备第7-2部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置隔离电流变送器和其他电流测量设备(IEC61992-7-2:200
7、6 ,IDT) GBjT 25890. 9-2010轨道交通地面装置直流开关设备第7-3部分:直流牵引供电系统专用测量、控制和保护装置隔离电压变送器及其他电压测量设备(IEC61992-7-3:2006 ,IDT) IEC 62128町1:2003铁路设施固定设备第1部分:电气安全与接地相关的保护性措施(Railway application-Fixed intallations-Part 1 :Protective provisions relating to巳lectricalsafcty and carthing) 3 术语和定义GBjT 25890. 1-2010中确立的术语和定义适用
8、于本文件。4 测量4. 1 概述牵引供电系统中有两种测量模式:连接设备和表计进行电流和电压测量;一一为保护装置提供电流和电压测量信号。注1:需要注意的是感性电路能改变固有di/dt响应。注2:对于有列车提供再生制动和双边供电线路的牵引供电系统,电流测量设备能测量正向和反向电流。1 GB/T 25890.7-2010/IEC 61992干1:2006 4.2 电流4.2. 1 直流分流器分流器常用于测量回路,当用于有准确度要求的保护回路时宜采用性能更高的非感应型分流器。使用隔离变送器可以允许二次设备在较低的电压下工作,额度绝缘也可以降低。比起把主回路的电压接入低压间隔室,使用隔离变送器更可取。应
9、注意到,分流器承载额定电流时温度可能很高,根据电流方向,两端温度不同。当直流分流器安装在成套开关设备内部时,做温升试验时要充分考虑该因素。4.2.2 隔离变送器见GB/T25890.8-2010和GB/T25890. 9一-20100隔离变送器需要可靠的辅助电源,当辅助电源失电时应能发出报替信号。隔离变送器的输出信号通常和输入信号的电位水平不同,这与二次倒设备的要求有关。4.2.3 霍尔效应传感器霍尔效应传感器需要可靠的辅助电源,当辅助电源失电时应能发出报警信号。霍尔效应传感辑提供隔离输出。一次侧绝缘通常由铁芯回路和传感器的封接实现。该装置有时为分离形式,以便于和主导体相匹配。分离形式的崔尔效
10、应传感器的示例见图10霍尔效应传感器的输出信号与主导体的电流成正比。该信号幅值非常小,为了给二次侧设备提供合适的输入,通常需要放大器放大,因此需要辅助电源。测量多个元件开工取平均值可改善可靠性和整体准确度。将元件放置在导体周围的不同位置可以减小邻近效应。V产IU(= 司I口)而C3 12 C2 13 (:41口PS A 图中:Cl、Cn一一霍尔效应元件;A 放大器;PS一一内部电源;11、In一铁芯回路;IEl、IE2一绝缘封装。图1分离形式的霍尔效应传感器的示例2 GB/T 25890.7-2010/IEC 61992子-1:20064.3 分压器分压器和主电路具有相同的绝缘电压要求。当二次
11、侧设备不能承受主电路绝缘水平时,应使用隔离变送器。注:分压器的输出电阻开路故障时,将导致大部分回路电压施加在分压器的输出端。在输出电阻处并联电压限制器可以防止过电压。5 控制系统5. 1 概述控制系统通常仅包含开关设备的电气合闸部分。它根据系统状态和特定需求允许或禁止合闸。5.2 防跳跃该系统允许合闸装置在合闸信号保持的情况下只响应一次。若装置元法完成合闸操作而合闸信号始终保持时,将禁止重合闸(跳跃)。防跳跃可通过机械辅助开关或者时间继电器等各种方式的合闸控制回路实现。在最初的合闸信号释放而复归之前合闸装置只接受一次合闸脉冲。防跳跃功能应由买方明确提出,并通过各种方式的开关合闸装置实现。5.3
12、 具有可调时间和闭锁功能的自动重合阁自动重合闸只适用于线路断路器L,它用于在过电流分闸操作后自动重合线路断路器。在牵引供电系统中,特别是轻轨或无轨电车系统,线路断路器的过流跳闸经常在车辆加速的同时或瞬时短路时发生。自动重合闸系统可以提高系统的可靠性。自动重合闸通常配有定时器,可起动几次重合闸,每次重合闸时间间隔可调。经过设定次数的不成功重合闸后,将闭锁重合闸。闭锁可电气复归或手动复归。买方应确定自动重合闸装置的需求,并提供以下信息:重合闸次数:如重合闸两次后闭锁;每次重合闸的时间间隔:如15S、60S、180S; 闭锁复归:就地或远方。5.4 线路测试装置在线路断路器L合闸前应用本系统对线路进
13、行测试,以防止线路断路器合闸发生过载或短路情况。典型的基本线路测试装置回路如图2所示。在开关设备的母线和接触网线路之间,通过测试接触器接入测试电阻进行线路测试。也可用辅助电源作为测试电压。负载电阻作为测试回路的输出电阻,通过测量馈线和回流回路间的电压,做出允许或禁止合闸的判断。当测量的电压低于设定值,则判定线路过载并禁止合闸;当电压高于设定值,则允许合闸。线路测试装置可以是低阻抗或高阻抗形式。由于线路测试区间外部的负载也在回流回路上产生电流,回流回路上由此产生的电压降落,会影响到线路测试结果。采用低阻抗系统以最大限度的降低这种不利因素。线路测试装置可与自动重合闸结合使用,当初次故障跳闸后,如故
14、障在限定的时间内没有自动清除,则闭锁重合闸。当线路断路器远方末端已带电时,线路测试装置可被旁路。3 G/T 25890.7-2010/IEC 61992-7-1 :2006 正极母线r-线路断路器电压测且继电器熔断器线路测试接触器线路测试电阻线路测试继叶1器线路负极回流回路图2线路测试装置基本回路买方应明确线路测试装置系统的需求并提供以下信息:一一高或低的电阻值:如包括1A400 A的电流值可选;一线路测试装置是否与自动重合闸配合。5.5 低压合闸闭锁在断路器上安装低压脱扣装置,或者利用具有精确起动和返回电压的低压继电器作用于跳闸装置和合闸闭锁,都可以实现低压合闸闭锁。对于整流器断路器,整流器
15、的输出作为电压源,当整流器不带电时,则闭锁断路器合闸。对于馈线断路器,电压源为母线,母线元压时,闭锁断路器合闸。买方应明确低压合闸闭锁的需求并提供以下信息:一一-直接脱扣低压跳闸继电器;一一间接脱扣低压继电器;一一最小起动电压(V); 最大返回电压(V)。注:直接脱扣装置要求非常宽的操作电压范围。6 保护系统6. 1 概述保护方案应满足以下需求:4 GB/T 25890.7-2010/IEC 61992-7-1 :2006 a) 适用于所有馈线运行方式:一一单边供电方式;一一变电所整流器并联馈线;双边供电(相当于整流器及与相邻变电所内整流器并联运行); 一一越区供电方式:当中间某一变电所退出运
16、行时采用的供电方式。b) 可区分牵引负荷电流和故障电流。c) 快速动作。d) 可区分主保护和后备保护。保护配置由直接安装在断路器操作机构上的装置和单独安装的保护继电器组成。需要采用适当方法检测的电气故障为:发生在轨道上的正极对负极的低阻抗短路(金属性); 一一发生在变电所内正极对地的短路,如开关柜、整流器等处;一一正极和负极对地故障(用于双极对地绝缘的系统)。通常也应考虑轨道上的正极和负极间的高阻抗(燃弧)故障。6.2 线路断路器(L)的保护系统使其可正确检测出发生在系统中所有形式的各种严重的线路故障,同时避免误跳闸。基本保护功能是直接过电流保护跳闸。根据机车特性和线路阻抗,某一线路的负载电流
17、可能会大于远端短路故障或远端燃弧故障时的电流,瞬时过流保护不能区分工作电流和远端故障电流。在这种情况下,线路断路器应配置具有以下部分或全部以下功能的保护装置:检测电流波形的保护(di/巾,I); 一一一反时限过流保护;一一带热效应的反时限过流保护;一一一低压保护;失压阻抗保护。在采用架空接触线的轻轨系统中,对非直接接触的短路故障的保护需求需特别关注,正如IEC 62128-1: 2003中4.2中所提及的。在这些系统中,线路的最大预期负荷电流应该低于该段线路中的远端故障电流。断路器应安装直接作用的大电流脱扣装置;以上所列的其他保护功能可用于极端下的故障检测,如远端燃弧故障。如果采用屏蔽馈线电缆
18、,则需按IEC62128-1: 2003中6.3.4要求增设电缆保护装置。实际上,单向保护仅适用于过负荷范围内的电流保护。双向保护原则上适用于每个接触网区间两端的直接短路故障(断路器近端故障),因为线路远端永远也不可能提供一个很大的反向短路电流。断路器一般选择U2型断路器见GB/T25890.2-2010中5.2d)。如果远端变电所的距离不远,能为线路断路器提供足够大的反向电流,使其具有高整定值的反向电流保护动作,则该线路断路器应选用U1型断路器。注:线路断路器通常不采用B型,因为该类断路器有额外的试验要求。B型断路器只用于当断路器需要切断双向短路和负载电流时,比如中继互联断路器1.6.3 整
19、流断路器保护系统(R)当整流器断路器R和线路断路器L串联使用时,保护系统应能判别线路故障导致的线路断路器跳闸。常规的供电方式中,使用整流断路器作为线路故障中线路断路器的备用没有实际意义。在两种情况下,整流器断路器只安装单向保护,动作于检测整流器故障的反向电流故障。5 GB/T 25890.7-2010/IEC 61992-7-1 :2006 由于线路断路器和整流器断路器都属串联跳闸型,它们元法区分大故障电流。因此,整流器断路器不用于正向直接跳闸。该断路器称为U型见GB/T25890.2-2010中5.2d)J。整流器断路器的短时额定电流至少应等于整流器的短时额定电流值,耐受极限时间至少应大于或
20、等于,当线路近端发生故障交流断路器作为线路断路器后备保护时的故障清除时间。6.4 直接动作(串联跳闸)6.4. 1 概述该保护系统使用主回路电流,通过机械连接和/或电磁回路直接动作于断路器机构,该配置提供过流和/或过负荷保护。注:H型和S型断路器中,这两种设备的典型形式是在断路器内部的载流导体上装设一个能对电流形成的磁场做出反应的吸引电枢铁心回路。该电枢被校准弹簧抑制,当电流产生的电磁力矩大于抑制力矩时电枢移动,断路器跳阁。电枢的移动与电流方向元关,其因有操作是双向的。当一个极化线阂被固定在磁路中且被永久激励去抑制电枢时,电枢的运动能反作用于抑制电流使装置具有单向性。该装置的另一种形式是电保持
21、的电枢,由反作用于脱扣校准弹簧的极化线圈永久激励。当电流产生的电磁力矩大于保持力矩时电枢释放,断路器跳闸。该装置固有单向性且在极化线罔失压时跳开断路器,这使得它也适用于低压跳闹。6.4.2 可调整定值的瞬时直接动作该装置安装在线路断路器L和互联断路器I上,能快速切除断路器近端线路故障的大故障电流。互联断路器I的跳闸装置采用双向B型。对于线路断路器L,跳闸装置通常也是双向的,即使来自线路远端的反向短路电流较小,不能使其反向保护动作。线路断路器L的跳闸装置采用U型(见6.2)。H型和S型断路器(见GB/T25890.2-2010)都需要安装该装置,V型断路器装有与之等同的装置。买方需确定整定值的范
22、围:如150%200%。6.4.3 逆流保护该装置安装在U型整流断路器R上,为整流器故障提供保护。对于半导体型整流器,整定值通常设定为50%,以往使用的水银弧整流器则为10%。整定值越高,则正方向发生误动的可能性越小,可靠性越高。买方需确定该反向保护整定值:如50%。6.4.4 低压跳闸母线失压时将导致连接在其上的所有线路断路器自动跳闸。该功能通常通过在断路器上安装一个低压跳闸线圈实现,或者用带有精确起动和返回电压值的低压继电器动作于跳闸并闭锁合闸也可得到类似效果。该装置的延时响应特性可以防止因瞬时电压降引起的误跳闸,该延时对直接动作装置持续时间较短,不超过0.1s,长延时的防误跳闸可以通过带
23、延时元件的低压继电器来实现。买方需确定za) 装置额定电压;b) 最小起动电压;c) 最大返回电压Ed) 最小返回延时。6 GB/T 25890.7-2010/IEC 61992-7-1 :2006 6.4.5 并联跳闸该装置附加在机械闭锁断路器的操作机构上,通过控制系统或保护继电器进行电气跳闸。通过辅助电源及运行中的装置接点控制该装置。买方需确定辅助电源电压及其操作范围。卖方需确定:一二包括断路器在内的装置的正常工作时间,如空载分断时间;一一装置在额定电压下和动作持续时间内所需的功耗/电流。6.4.6 瞬时直接动作的失压阻抗保护跳闸该装置为6.4中所描述的电气保持方式的另外一种型式,但其电流
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