地铁供电系统用制动单元柜和制动电阻柜 地铁供电系统用制动单元柜和制动电阻柜
1、技术要求及性能
逆变+电阻型再生制动能量吸收装置主要由制动控制柜、制动制动电阻柜、逆变控制柜和隔离变压器柜等设备构成。
制动控制柜主要由IGBT制动单元(制动斩波器)、驱动器、电动隔离开关、避雷器、电磁接触器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、滤波器（滤波电容及滤波电抗器）和微机控制单元等部分组成，实现吸收装置自动投入、撤出和滤波等功能；并执行吸收装置的控制、保护与监控；执行与上级控制系统的通信；执行吸收装置投入与退出判断；承担电阻吸收时的控制。
制动电阻柜：主要由吸收电阻组成，实现制动能量的吸收和转化功能。
逆变控制柜：执行逆变吸收；自动跟踪并网；根据直流线网电压的变化调节逆变输出电流。
隔离变压器柜：执行直流电网与交流电网的隔离。
隔离变压器次边与AC母线连接时通过断路器保护。
所有柜体安装采用绝缘安装方式，绝缘板采用厚度为10mm的不饱和聚酯玻璃纤维模塑料。所有线缆采用低烟无卤阻燃型产品。
2、制动单元(制动斩波器)柜
1）主要技术参数
额度电压：DC1500V(电压波动范围1000～1800V)，最高电压1800V，额度绝缘电压3000V
最大峰值电流：4000A。为了保证制动电阻装置不在过载时被损坏，当瞬时电流大于4000A时，制动电阻装置应关断。
线网电压恒定平均吸收控制值：1630V-1780V可调。
本装置输出功率和输出电流的大小如表1所示。在表1中，本装置的短时工况定义为持续时间20s，周期120s。表1
IGBT装置按多相不重恒压吸收控制系统进行设置
控制方式：PWM(导通比调节范围5%～95%)
工作制：间隙工作制
冷却方式：热管自冷
导通电压：DC1630－1780V随交流侧电压的变化在线自动调整，允许偏差+4%
关断电压：DC1630－1780V随交流侧电压的变化在线自动调整，允许偏差+4%
制动单元(制动斩波器)合成工作频率：600Hz
额定效率：95％
2）主要性能要求
制动单元(制动斩波器)采用高性能的IGBT作为斩波元件，设置不少于4个斩波支路。制动单元(制动斩波器)柜内设置控制电源模块、微机控制系统、快速熔断器和续流二极管等元器件。
制动单元(制动斩波器)由多个独立的支路组成，每一支路由一个IGBT制动单元(制动斩波器)控制,构成多相不重恒压吸收控制系统。微机控制系统综合判断牵引变电所所处的工况（牵引或制动），确定制动单元(制动斩波器)的投入或退出，并对制动单元(制动斩波器)的导通比进行控制。当电网低于1630V或高于1900V时，装置不投入工作，微机控制系统向变电所控制信号盘发出相应的指示信号。当线网电压回到1000V～1900V之间时，微机控制系统自动将预充接触器开关合上，向滤波电容充电，然后闭合线路接触器，微机控制系统自动测定牵引网空载电压值和吸收电压值（或接受人工功率限制档位信号），判断牵引网上是否有列车处于再生电制动状态。当列车处于再生制动状态时，制动单元(制动斩波器)立即投入工作，稳定网压不再上升，确保列车充分有效使用再生制动。
在线路上只有处于制动列车而无取流列车的情况下，直流牵引供电系统的表现特征为：在再生制动能量吸收装置未投入之前直流系统电压急剧升高、本装置系统内无电流。因此牵引变电所再生制动能量吸收装置是否投入的条件应根据测量出的交流侧电压与直流侧空载电压的对应关系进行判断。当直流电压高于导通电压时，本装置开始斩波消耗能量；当直流电压低于关断电压且吸收电流为0A时，IGBT停止工作。
根据设置参数要求或测定参数要求，微机控制系统进行快速的电流跟踪和恒压控制运算。当车辆制动回馈电流较小时，经控制单元运算后，调节制动单元(制动斩波器)导通比，使制动单元(制动斩波器)处于低开通状态。当车辆制动回馈电流较大时，控制系统经实时运算，快速调节制动单元(制动斩波器)导通比，以维持电网电压的相对恒定，直至线网电压值低于设定电压值后，关闭制动单元(制动斩波器)，等待下次车辆的再生吸收。
装置应可以接收人工吸收电压参数设置，也可以接受限制功率人工设定档位。正常运行中如人工设定吸收电压值，其值应高于线网空载电压值。微机控制系统应能够判定能量的来源，当能量来自牵引变电所时，装置应立即停止工作，显示参数设置错误，并发出报警信号，如在规定的时间内不纠正，系统将自行测定参数，恢复工作。当线网电压低于DC1000V时，装置停止工作并发出欠压报警信号；当线网电压高于DC1900V时，装置将直流接触器分断，主电路切除，发出过压报警信号。
本装置在工作时的直流侧谐波电压应满足相关标准的要求，谐波干扰应不影响通信和信号系统的正常工作，并符合有关电磁兼容标准的规定。
3）IGBT性能要求
IGBT必须选用国际知名品牌的成熟产品，并应具有相关工程的供货记录（包括证明文件），且用户评价良好。单个IGBT安装在自然冷却的散热器上，散热器具有良好的散热特性，散热片表面进行阳极氧化防腐处理并增加散热效果和减少维护工作。
装置选用合适的IGBT参数，合理设计母线路径，并考虑母排的电阻，使每个支路并联IGBT的电流不平衡度小于8%。当任一支路的IGBT损坏时，装置应能正常运行。
4）快速熔断器性能要求
每个IGBT均应串有快速熔断器进行保护，快速熔断器带有检测装置和接点。当熔丝熔断后，熔断指示器上的指示红牌伸出显示，同时连锁微动开关向数据采集装置发出故障信号，用于报警或跳闸，并在当地显示熔断器所在回路编号，使工作人员能在现场容易发现。当一个IGBT支路熔丝熔断时，发出报警信号，熔断熔丝的数目超过一个时，发出跳闸信号。
5）显示装置
制动单元(制动斩波器)柜面板上设有显示装置，该装置具有以下功能：
显示主回路直流电压（显示精度为1.5级）。
显示主回路直流电流（显示精度为1.5级）。
显示制动单元(制动斩波器)各支路熔断器熔断信号及已熔断的熔断器位置。
显示制动单元(制动斩波器)最热点的温度。
显示制动单元(制动斩波器)跳闸信号。
6）试验功能
设备应具有运营和试验两套功能，在对车辆进行试验时，设备可根据车辆运行状况模拟有吸收、无吸收、瞬间有吸收和瞬间无吸收。
3、吸收制动电阻柜/电阻箱
3.1主要技术参数
额定工作电压：DC1500V；最高工作电压：1800V
制动电阻容量及过载能力根据输出功率的大小如表2所示。在表2中，短时工况定义为持续时间20s，周期120s。
再生制动吸收电阻按多相设置，允许偏差为-5%～+7%
电阻器的最高工作温度：≤300℃
冷却方式：空气自然冷却
工作制：间隙工作制
电阻材料：Ni—Cr非磁性材料，电阻值温漂变化小
单体电阻允许偏差：-5%～+7%
3.2主要性能要求
电阻器组件采用无骨架长波型电阻元件，吊挂结构安装，材料选用非磁性镍铬合金材料，要求电感量低、电阻值温漂变化小、耐受温度高。
吸收制动电阻柜的前后开门，电缆连接于电阻铜母线上，柜门与主电路带有开关锁，柜门上有安全警告标志，柜内装有温度传感器、实现超温报警，柜体上部有出风道，柜体下部有入风口。
3.3保护功能要求
制动电阻柜内设置三级温度开关，第一、二级为电阻降功使用温度，第三级为跳闸温度。 |
