1、HX0.00200HXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊北京地鐵車輛裝備有限公司湖南恒信電氣有限公司20092009 年 1212 月1概述_2.使用環境條件_53主要技術指標_54產品性能說明_65.原理及操作介紹_6.電路特點：_1 67.設備配置及安裝_68.設備土建安裝、風道及平面布置要求 _2 79.控制系統操作步驟_110.系統退出_211.使用注意事項_212.故障及診斷_3 213.維護維修_3 314. HXXS型再生制動能量吸收裝置監控系統 _3 4H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊21 概述隨著我國城市軌道交通建設的迅速發展，地鐵及輕軌電

2、動客車控制技術也得到 長足的進步。目前應用得較為廣泛的調速技術主要有直流斬波調壓、再生-電阻制動 系統，交流VVVF變頻變壓調速、再生電制動系統。本設備設置在供電所直流側，作 為車輛再生制動時的總吸收裝置。提供車輛再生制動功能而設置，以及滿足車輛各種 性能試驗。在國外，為減少車載設備，抑制地鐵洞內溫度的升高，一般在車上不設置全功 率電阻制動裝置，而在運營線的每個供電所設置一套總的功率吸收設備。例如日本多 摩、東京、大阪輕軌和地鐵線路，加拿大多倫多輕軌，意大利米蘭3#線地鐵均采用線網吸收裝置。國外吸收裝置主要采取恒壓吸收和逆變吸收兩種方式，恒壓吸收裝置采用斬波器 和吸收電阻配合，根據再生制動時線

3、網電壓的變化狀態調節斬波器導通比，從而改變 吸收功率，將線網電壓恒定在某一設定值范圍內。逆變吸收裝置則是利用電力電子器 件構成逆變器，將直流電逆變成工頻交流電饋送交流電網。由于該交流電諧波分量較 大，所以必須設置諧波抑制器和功率補償器。裝置控制部分一般采用單片機系統或用 一臺工控機實現控制和顯示。裝置均以柜式箱體布置，視吸收功率的大小由若干個控 制柜組成。國內目前主要采用恒壓電阻吸收裝置。1.1 車輛再生制動技術概述目前城市軌道交通車輛（地鐵、輕軌、有軌電車）應用得較為廣泛的調速技術主 要有直流斬波調壓、再生-電阻制動系統，交流變頻變壓調速（即VVVF系統）、再生 電制動系統。我國北京地鐵已采

4、用了上述兩種調速系統的電動客車，上海、廣州地鐵 采用VVVF交流調速系統，重慶、武漢、深圳城軌車輛也均采用VVVF交流調速、再生電制動系統。采用再生回饋電制動方式是現代地鐵、輕軌車節能及減少污染的最佳途徑。無論 是直流斬波調壓車、還是VVVF交流調速車均采用再生回饋電制動方式。工作原理如下圖再生車1_1牽引車H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊3通常當車輛處于再生電制動時，若電網具備吸收能力，即此時另有其他車輛正處 于牽引狀況，列車能穩定的再生制動。而當單列車運行時，此時電網不具備吸收能力, 列車只能采用空氣或其它機械制動。因此，解決此狀況的方法是在供電站附近設置再 生

5、制動吸收設備。1.2 再生制動能量吸收裝置概述牽引電站再生制動能量吸收裝置是城軌交通供電控制系統的重要組成部分，對抑制地鐵洞內溫升、減少車載設備、減小車輛維修量帶來了較大的便利。原地鐵、輕軌 車輛電制動采用再生制動或再生一電阻制動模式，對于車流密度不大的線路，再生電 制動功能得不到充分發揮，造成氣制動投入頻繁，使得洞內或沿線閘瓦灰塵較多，嚴 重污染環境，且造成地鐵隧道內溫度不斷升高。為了減少電阻制動逸散在洞內的溫度, 工程中不得不加大洞內排、通風量或增大空調功率，造成工程建設費用及運營費用昂 貴。再生制動吸收就是在牽引電站設置集中吸收設備，使車輛再生能量消耗在地面空 間。再生制動能量吸收裝置工

6、作原理如下圖所示：當處于再生制動狀況的列車回饋出去的電流不能完全被其他車輛和本車的用電 設備所吸收時，能量吸收裝置立即投入工作，吸收掉多余的回饋電流，使車輛再生電 流持續穩定， 最大限度的發揮電制動功能。通過檢測供電電源的外特性及電流的極性可準確地判斷能量吸收裝置投入工作 的時間,檢測外特性及電流圖示如下。H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊41.3 能量吸收裝置的控制及與牽引所的連接1.3.1能量吸收裝置的控制電壓：控制電壓DC220V采用蓄電池浮充電供電方式。1.3.2與牽引所的連接方式：母線或電纜直接相連，裝置內設電動隔離開關、電磁接觸器及避雷器等。1.3.3能量

7、吸收裝置的投入與分斷：1.3.3.1遠程遙控方式：中心控制室控制能量吸收裝置的投入與分斷。1.3.3.2除遠程遙控外，本地也可以直接控制能量吸收裝置的投入與分斷。1.3.4監控要求：當地計算機顯示屏上應能完整的顯示能量吸收裝置的工作狀況：如待命狀況、吸收 工作狀況、故障和主要開關的工作狀態以及直流回路監視，當直流回路故障時裝置發 出報警信號。同時，響應綜合自動化系統的狀態查詢，將本地的工作狀態上傳。通過 觸摸屏，可在當地對能量吸收裝置的工作參數進行設置和查詢顯示，如工作電流、電壓。1.3.5牽引所提供的供電電壓及其他控制信號：1.3.5.1電網供電電壓：DC750。變化范圍：DC500SDC1

8、100V1.3.5.2供電站交流側電壓信號：10kV/100V。135.3供電電站直流側母線直流電流信號：4000怒2/5VX22.使用環境條件2.1環境溫度：-5C+45C（室內）,-15C+40C（室外）。2.2相對濕度：日平均值不大于95%月平均值不大于90% （259）2.3海拔高度：w1000 m2.4地震烈度：w8度2.5飽和蒸氣壓：日平均值不大于2.2X10 3Mpa，月平均值不大于 1.8X10 3MpaH&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊53 主要技術指標3.1裝置主要技術參數3.1.1再生制動能量混合吸收設備技術參數功率：20s短時功率：2500 k

9、W 20 s周期120 s額定工作電壓：DC750V;允許電網電壓波動范圍：DC500V900V;最高電壓不超過1000V額定吸收電流：1150A短時電流：3200A/20s;峰值電流：5000A電網電壓恒定平均吸收控制值：850V900V;工作制：間歇工作制3.1.2電阻吸收部分主要技術參數短時吸收功率為2500kW 20s周期：120s短時吸收電流為3200A/20s轉換判斷電壓：830V900V（可調）電阻持續發熱功率：300kW斬波器單相工作頻率：200Hz斬波器合成工作頻率：600Hz3.2輔助電源電壓DC220V（控制、保護和信號回路），在上述數值的80%120%圍內各種電氣 設備

10、動作準確可靠。AC220V供柜內照明、防潮加熱用4 產品性能說明4.1本設備電氣原理為四相斬波調阻系統，每相功率器件采用3300V/1200A IGBT。4.2吸收電阻電阻：0.18Q,每相電阻：1.10Q（6相）；H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊6每相短時功率：264 Kw每相持續功率：50 Kw冷卻方式：自然冷卻；材料：Ni-Cr非磁性電阻帶。電阻器組件采用無骨架長波型電阻元件，每一支路電阻由n個電阻器組件串并聯組合。4.3設備的控制、保護及信號4.3.1控制：系統控制采用雙微機控制方式，上位機為管理機由一臺32位控制機組成，下位機為控制機由一臺16位單片機構成

11、。上位機承擔系統的人機交互、數據采集和存貯，并且是整個系統的通訊中樞。能 自動記錄各種牽弓I、制動電壓，電流及吸收電流曲線等，能通過通信接口與變電所綜 合自動化系統連接，對吸收設備實行遠程監控，通過系統自帶的觸摸液晶顯示屏，可 進行參數的設置、命令輸入等工作。下位機主要執行邏輯判斷、斬波器投入條件判斷、自動調節等功能。系統根據交、 直流電壓的變化及受流軌電流的極性進行綜合判斷，在確定在線車輛已處于再生制動狀況后，開通各相斬波器。根據線網再生反饋電流的大小，自動調節斬波器的導通角， 改變各相電阻等效阻值，實現吸收功率平衡，穩定線網電壓。當車輛由再生電制動轉 為其它工況運行時，經系統判斷，自動關斷

12、各相斬波器，使吸收設備處于待命狀態。4.3.2保護：系統具有過壓、過流、過熱、短路欠壓等保護。故障必須經人工判斷處理后，設備才能再投入工作。上述故障均為電子快速保護。 設備具有對控制電源的監視功能，當直流控制電源發生故障時，系統迅速切斷線 路接觸器，通過硬接點向綜合自動化發出故障報警信號。4.3.3信號設備通信采用光纖RS485口（帶光/電隔離）與變電所綜合自動化系統接口，實 現遠程遙控、遙信。系統兩級計算機均與變電所綜合自動化系統的時鐘同步，時標精確到毫秒級，對 時方式為軟H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊7件對時，對時精度為1毫秒。所有故障信息的上報均帶時標，有利

13、于故障 現象和故障原因的分析。制動能量吸收裝置作為在線車輛再生電制動，且其能量不能被其它用電設備或車輛消耗時，通過線網由制動能量吸收裝置消耗該部分的能量，根據吸收功率的大小自 動調節導通比，維持線網電壓恒定。吸收裝置在車輛處于啟動、加速、惰行、停站或線網無車輛運行時，不得投入工 作。吸收裝置具有遠地和當地控制功能，具有監控系統，同時還具有各數據處理、數 據傳輸等功能。5.原理及操作介紹5.1 系統原理及組成（主電路原理見附圖 1 所示）。主電路由電動隔離開關（QS、線路接觸器（KM1、濾波裝置、吸收電阻（RZ1RZ4、IGBT斬波器（VT1VT4、續流二極管（VDVD4、電流電壓傳感器（SA1

14、SA5 SV1SV2）,微機控制系統（A7）,支路快速熔斷器、支路故障隔離開關（QSQS4、溫度傳感器及避雷器等構成。能量吸收裝置的啟動和工作過程：1、啟動時，先合上斬波柜中DC220V直流控制電源。2）上位機系統投入工作，顯示屏自動進入工作畫面。3） “綜合自動化系統”發出“啟動”命令，電動隔離開關QS“合”，其條件是“快 開”在斷開狀態。由QS給出閉合信號連鎖“快開”的合閘回路，只有QS閉合 后，“快開”才允許閉合。4）然后，“快開”閉合，發出“快開閉合確認信號”和“快開閉合連鎖信號”給 能量吸收裝置，作為能量吸收裝置投入工作的必要條件。5）能量吸收裝置在接收到“快開合閘”信號后，根據電網

15、電壓及“快開閉合確認” 信號，進入正常啟動程序。微機控制系統首先合上KM2預充接觸器，給濾波電 容充電，然后合上線路接觸器（KM）此時完成能量吸收裝置投入工作前的準 備。6） 此后微機控制系統將自動測定線網空載電壓值和吸收電壓值，根據各個傳感器 檢測信號綜合判斷線網上是否有列車處于再生電制動狀態。 一旦確認列車處于 再生制動狀態并需要吸收能量時，斬波器立即投入工作，微機控制系統進行快 速的電流跟蹤和恒壓控制H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊8運算。 當車輛制動級位較低時，即回饋電流較小，經 控制單元運算后，調節斬波器導通比，使斬波器處于低開通狀態。隨著制動級 位增加，

16、控制系統經PID實時運算，快速調節斬波器導通比，以維持電網電壓 的相對恒定，確保列車充分有效利用電制動。7）直至線網電壓值低于設定的吸收電壓值后， 關閉斬波器，等待下次車輛的再生 吸收。整個制動過程，可以根據線網電壓變化及再生功率大小， 實現實時控制。8）故障時，由能量吸收裝置故障繼電器控制“快開”跳閘。9）當系統發生一個支路IGBT直通故障時， 能量吸收裝置故障繼電器控制“快開” 和“線路接觸器”跳閘，經人工將支路故障隔離開關分斷后，其他支路仍可投入工作；故障支路待設備停止工作時，進行故障處理。本裝置由四個獨立的吸收電阻支路組成， 每一支路由一個IGBT斬波器控制，構成 四相不重恒壓吸收控制

17、系統。電網電壓變化由電壓傳感器SV1檢測，牽引、制動工況 的信號由牽引供電站提供的母線電流信號、來自GIS系統的交流電壓信號及SV1電網電壓傳感器檢測，送給微機控制系統A7,由微機控制系統綜合判斷牽引變電所所處的工況（牽引或制動），確定斬波器的投入或退出，并對斬波器的導通比進行控制。 設備的啟動和撤除可以由綜合自動化系統遙控操作，也可以在本地人工操縱，由斬波 柜上的“當地/遠方”轉換開關選擇。5.2 控制電路系統控制電路圖是根據主電路的功能要求而設計的，由手動控制、遠程微機控制兩部 分組成。見附圖2和附圖4。主電路中的主開關閉合情況，可以通過其指示燈從柜面上或LCD屏上直觀看到。電動隔離開關Q

18、S是不帶負荷分斷的開關，因此，電路中隔離開關的分與合必須受KM1接觸器的常閉點連鎖，即KM1接觸器分斷，QS才能操作。投入工作前，先合上空氣自動開關。1）微機接到系統啟動命令后，微機系統將進入待吸收準備狀態。即合支路電磁接觸 器KM1等。微機通過控制繼電器KA5 KA6 KA14來控制KM1 KM2的合與斷。2）主電路中的主開關閉合情況，可以在計算機顯示屏上直觀看到。也能通過通訊口 進行遙信，反映到中央控制室。3）能量吸收裝置的投入與分斷：合上工控機電源，使工控機進入工作界面，然后通 過綜合自動化系統或手動的合與斷來實現。首先合控制電源，然后合隔離開關，最后 讓微機控制系統自動完成H&

19、XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊9后面的合閘過程。分斷時相反，先發出停止指令，讓微機控 制系統先分斷KM1，然后分斷隔離開關，完成停機步驟。4） 電動隔離開關是不帶負荷分斷的開關， 因此，電路中隔離開關的分與合必須受KM1接觸器的常閉點連鎖，即KM1接觸器分斷，QS才能操作。5.3 控制系統說明微機控制系統采用雙微機控制方式，上位機為系統管理及監控、接受變電所綜合 自動化系統的各項指令，執行設備的投入、撤除、試驗等操作，自動記錄各種牽引、 制動電壓、電流及吸收電流曲線等；通過通信接口與變電所自動化系統進行數據交換， 對能量吸收裝置進行實行監控；通過觸摸液晶顯示屏，完成參數的設置

20、、運行狀態監 視、故障判斷及處理、數據記憶及外部打印等功能。下位機主要執行判斷、斬波器投入、調節和撤出等功能。判斷的設置和原理：系H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 o統根據牽引變電所的電流和電壓信號進行綜合判斷，當在線車輛處于再生制動狀況， 如果沒有其他設備吸收其能量時，系統首先根據交流側電壓變化與判斷基準電壓進行 比較，當交流側電壓檢測值低于對應DC750V時的值，系統執行判斷基準電壓與直流 側檢測電壓進行比較，只要直流側檢測電壓大于判斷基準電壓，系統投入工作狀態， 開通斬波器；根據牽引網再生反饋電流的大小，自動調節斬波器的導通角，改變各相 電阻等效阻值，實現吸

21、收功率平衡，穩定網壓。當交流側電壓檢測值高于對應DC750V時的值，系統執行判斷基準電壓加上交流U作為新的判斷基準值與直流側檢測電壓 進行比較，只要直流側檢測電壓大于該判斷基準電壓，系統投入工作狀態，開通斬波 器；根據牽引網再生反饋電流的大小，自動調節斬波器的導通角，改變各相電阻等效 阻值，實現吸收功率平衡，穩定網壓。實現電壓相對判斷，而且在設定判斷基準值以 上進行比較，既解決了電網波動的影響，又解決了當一個牽引電站撤除時，該電站的 制動能量吸收裝置仍能正常投入吸收工作。本裝置還引入了電流輔助判斷方式，有效 地解決了軌道電阻壓降的影響。判斷條件處理不好，將造成裝置不投或誤投現象！當車輛由再生電

22、制動轉為其它工況運行時，自動關斷各相斬波器，使吸收設備處于待命 狀態?？刂脐P系如下:基堪!制統卿搟通訊系統具有遙控、遙信功能，通過RS485標準通信口與變電所綜合自動化系統 接口。5.3.1系統結構控制系統是整個HXXS10B型再生制動能量吸收裝置的核心。根據應用的需要和相應設備的特點，分為上、下兩級控制，組成原理如下圖1所示H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊圖1系統結構示意圖其中下位機采用高性能的16位微處理器，結合其他外圍器件，構成一個性能穩定、可靠、功能強大的底層系統。完成數據采集、邏輯處理、故障判斷、控制輸出、PI調節運算、多相PWM輸出、系統通訊等工作。上位

23、機采用具有高可靠性和功能強大的工業控制機，是控制系統的人機交互工具，也是一個系統通訊中樞。主要進行狀態監視、數據存貯和圖形表現、系統參數設置、運行控制、通訊處理等工作。532下位機系統系統功能通過RS-485通訊口響應上位機發出的系統操作和參數設置命令12路模擬量采集，并對采集的數據進行數字濾波32路開關量輸入，并對其進行邏輯判斷處理根據邏輯處理結果進行16路開關量輸出46相PWM脈沖輸出，脈沖頻率可調節對所有采集的數據進行工況判斷，符合吸收條件時進行PI調節處理，以形成PWM輸出的控制量系統故障處理在系統測試條件下，系統開環運行1).系統組成H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝

24、置培訓手冊1 12下位機以16位微處理為核心，配合一片大規模集成芯片PSD,形成一個完整的 高性能智能控制器。具有結構緊湊、運行可靠的突出特點。其軟件設計充分應用了我 公司在吸收設備領域的多項科研成果，尤其是吸收條件判斷和控制方式以及控制效果 達到當前國際同類產品先進水平。2).系統軟件控制流程H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 13圖3主程序流程圖H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 14圖4軟件定時器中斷服務子程序處理流程3).抗干擾措施下位機系統的工作可靠性至關重要，直接影響到設備是否能正常工作。因此在進行系統設計時對此作了充分考慮。

25、在電路設計和軟件設計中都采取了很多措施，使系 統能在惡劣H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 15的環境條件下長期正常運行。主要的措施有：輸入/輸出與微處理器單元完全隔離外部輸入的模擬量采用線性隔離充分的電源濾波和電源監視內部看門狗加軟件陷阱為保證模擬采樣的真實性，對所有模擬量進行多次采樣并進行數字濾波5.3.3上位機系統1) .系統功能對下位機進行參數設置從下位機讀取運行數據、運行狀態、開關位置狀態、輸出狀態、故障監視向SCADA系統提供數據響應綜合自動化系統的系統操作命令向下位機系統發布控制命令對運行數據實時保存響應操作人員的歷史數據查詢并進行數值或圖形表達2)

26、.系統通訊上位機系統是整個吸收設備的通訊中樞，起承上啟下的作用。上下通訊均采用RS-485方式。3) .系統軟件介紹上位機軟件采用面向對象技術開發，可運行在Windows 95/98/NT/2000環境下。具有簡便、直觀的人機交互界面，一般情況下不需要進行任何操作。軟件采用國際通用的數據庫管理系統，并能對前7天的數據進行簡便的歷史數據查詢。5.3.4保護裝置具有過壓、過流、過熱、短路欠壓等保護。直流側過電壓包括雷擊過電壓、操作過電壓和來自地鐵車輛上的過電壓。當網壓 超過設定值時，設備停止工作，給出過壓信號，斷開接觸器，斷開支路快速斷路器。在斬波器元件散熱器上設置溫度傳感器元件，用于監視元件散熱

27、器的溫度，并在 當地顯示H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 16屏上顯示實時溫度，當溫度超過保護設定值時，發出IGBT超溫故障信號,關閉系統，保證吸收裝置在無人監守的情況下自動安全運行。電阻柜空氣出口溫度設定三檔，當溫度超過150 C時，吸收功率自動降低到最大 設定功率的2/3;當溫度超過170 C時，吸收功率自動降低到最大設定功率的1/2； 當溫度超過200 C時，斬波器自動關閉。短路保護分為斬波器前短路保護和斬波器后短路保護，當短路點發生在斬波器后 一級，設備首先關斷斬波器，發出相應支路短路保護信號，短路點發生在斬波器前一 級（含斬波器本身），快速斷路器動作。當

28、發生過流、短路、接地故障時，迅速向對應 直流斷路器發出故障跳閘信號。以上故障必須經人工判斷處理后，設備才能再投入工作。設備具有對控制電源的監視功能，當直流控制電源發生故障時，應迅速切斷接觸 器，發出故障報警信號。5.3系統特性曲線為方便列車試車，吸收裝置還可以將各種牽引、制動電壓電流曲線記錄下來。作 為今后列車大修時的運行數據記錄，供分析之用。運行分析圖見附圖6附圖9所示。6.電路特點6.1系統采用IGBT 1200A/3300V作為主要功率器件，響應速度快，可縮小設備體積。6.2吸收裝置采取恒壓控制方式，通過檢測電網電壓的變化，自動調節斬波器的導通 比，根據車輛再生制動力的大小調整吸收電流。

29、6.3系統采用四相不重控制、 即差相斬波控制方式， 減少了斬波調節時對電網電壓脈 動率的影響，有效地改善了電流、電壓脈動率，使電流連續平穩。6.4整個系統由上、下位計算機實現控制和調節，響應速度快，調節迅速。參數的改 變，根據實際工況進行調整，同時可實現人機對話和參數顯示。6.5采用牽引所正極電流極性判別及接觸網電壓變化判別方式，可準確判斷車輛的運行工況，確定吸收裝置的投入時間。7.設備配置及安裝設備由三部分組成，安裝于室內干燥地方，或室外具有防護設施的地方，設備外 形圖（見H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 17附圖8,附圖10）所示，7.1HXXS10B-1 隔

30、離開關柜HXXS10B-1隔離開關柜主要具有執行制動能量吸收裝置與電網接通或分離，電網濾波，系統故障保護功能。開關柜內裝有隔離開關QS，線路接觸器KM1(外形圖 見圖10)，充放電電阻RC,電壓傳感器SV1,預充電電磁接觸器KM2，電壓表PV， 避雷器等。7.1.1開關柜額定技術參數及特點：技術參數：額定工作電壓：DC900V額定工作電流：DC1200A最大工作電流：3200A。主要特征：金屬焊裝式開關柜；裝有高可靠的直流接觸器；采用瑞士賽雪龍公司產品。裝有電動隔離開關；采用瑞士賽雪龍公司產品。裝有濾波電抗器及濾波電容；控制和保護易于柜前操作和維護；柜體：柜體采用2mm厚的加強型鋼板；前后開門

31、；柜體噴塑處理。功能a)接通和分斷主回路電源；b)提供主回路電壓檢測信號；c)完成接通前的電容預充電；7.1.2直流接觸器：型號：BMS08.15C額定電壓:DC900V額定電流:1500A。線圈電壓：DC220V7.1.3電動隔離開關：H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 18為DC900V網與再生電能消耗設備的隔離用,須在不帶負荷的情況下分斷 額定電壓：DC900V。額定電流:4000A。型號：SWS1840M01P7014000具有如下特點：結構緊湊；框架安裝式壽命長；機械壽命長；開關型式：手動和電動，電動操作機構有表示開關合、分位置的指示器 動作時間：_4s輔

32、助開關接點：8常開+8常閉隔離開關裝有主觸頭位置顯示器，并可配備安全鎖系統。7.1.4濾波裝置額定電壓：DC1800V；額定工作電流：1000A；濾波電抗器：HXP4-3 1mH；濾波電容：MFO 800uf/3000V7.1.5直流避雷器型號：ABB公司生產的POLIM-DO4N額定電壓：DC1800V殘壓：5.45kV/5kA7.1.6電壓傳感器和電壓表一次額定電壓：DC1800V二次檢測電流：50mA電壓表量程：02000V電壓傳感器采用LEM公司生產的霍耳傳感器設備型式：利用霍耳元件進行測量，將一次回路與二次回路隔離 電壓表準確度等級：1.5級7.1.7電流傳感器和電流表H&X

33、HXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊1 19額定電壓：DC750V額定電流：3000A過載能力：3倍二次檢測電流：500mA電流表量程：010000A電流表準確度等級：1.5級電流傳感器采用LEM公司生產的霍耳傳感器設備型式：利用霍耳元件進行測量7.1.8預充接觸器：額定電壓:DC1500V額定電流:16A。7.1.9其他防護等級IP23。見附圖5。設備在高濕期內可能產生凝露，每面柜設置兩塊加熱板，功率為2X100W，防止對設備的損害。面板上設置人工控制開關，也能通過凝露控制器進行自動控制。主電路高壓部分，裝置相互絕緣的帶電體之間及對地應能承受交流正弦50Hz,試驗電壓為5750V（

34、有效值），1min之耐壓試驗，應無擊穿或閃絡現象。對于控制電路 部分，相互絕緣的帶電體之間及對地，應能承受交流正弦50Hz,試驗電壓為2000V（有 效值）1min之耐壓試驗，應無擊穿或閃絡現象。設備檢修后，耐壓試驗值按標稱值的75%進行。H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 20圖5開關柜外形尺寸7.2 HXXS10B-2 斬波控制柜HXXS10B-2斬波控制柜主要實現制動能量吸收裝置自動轉換及檢測等功能。由 四個獨立的IGBT斬波支路及微機控制裝置等組成，每一支路IGBT斬波器控制其開 通或關斷，差相工作，并具有電流檢測。每個IGBT斬波器支路均裝有快速熔斷器和溫

35、 度傳感器，對IGBT元件實行快速保護及溫度監視。本斬波柜采用電力電子器件IGBT作為開關元件，響應速度快，并具有過流、過壓和短路等保護。裝置設置了溫度檢測功能，檢測吸收電阻柜空氣出口溫度、斬波器各熱管溫度， 當發現某一環節溫度過高，控制系統將自動降低吸收功率，限制溫度繼續上升，直至 關閉系統工作，保證吸收裝置在無人監守的情況下自動安全運行。制動能量吸收裝置的投入和撤出采用電壓相對判斷和電流判斷方式。電壓判斷采用交流側電壓與直流側電壓進行比較判斷，電網電壓DC810V以下，H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 21車輛進行再生電制動時，吸收設備不進行判斷，外部具備吸收

36、能力時，由外部吸收；如果外部沒有吸收能力，則電網電壓將抬高，抬高到電網電壓大于DC810V時，吸收設備投入工作，根據吸收電流的大小，進行恒壓控制。如果交流側電壓抬高，則基準 判斷值在DC810V基礎上相應提升。當電網電壓大于DC1000V時，吸收設備將線路接觸器分斷，主電路切除，發出 過壓報警信號。每個IGBT串有快速熔斷器進行保護，采用Bussmann公司生產的高品質3BKN/1702500V/550A IGBT專用熔斷器?？焖偃蹟嗥鲙в袡z測裝置和接點。當熔絲 熔斷后，熔斷指示器上的指示紅牌伸出顯示，同時連鎖微動開關向數據采集裝置發出 故障信號，用于報警或跳閘，并在當地顯示熔斷器所在回路編號

37、，使工作人員能在現 場容易發現。當一個IGBT支路熔絲熔斷時，發出報警信號，熔斷熔絲超出一個時， 發出跳閘信號。7.2.1主要技術參數如下：額定工作電壓：DC900V最大工作電流：6X750A電網電壓恒定平均吸收控制值：810V-870V可調 斬波器導通比調節范圍：5%心95%工作制：間隙工作制斬波器單相工作頻率：200Hz斬波器合成工作頻率：600Hz7.2.2結構簡述斬波柜分為前后兩部，裝有六相IGBT斬波組件，散熱器采用熱管散熱器，自冷式， 散熱效果好。柜后部由一塊安裝屏組成，裝有6個電流傳感器，1個電壓傳感器，6個驅動電源，微機控制系統HXMC2。在柜門上裝有操作轉換開關和 一體化工業

38、控制計算機。每相IGBT、續流二極管、散熱器、快速熔斷器、溫度傳感器、驅動器、RC吸收等構成IGBT組件，便于設備的維護維修。在供電系統容量無窮大的情況下， 裝置能承受由于直流側短路而產生的短路電流H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 22圖6斬波柜外形尺寸圖7.3 HXXS10B-3 吸收電阻柜HXXS10B-3吸收電阻裝置用作制動能量吸收裝置功率吸收元件。7.3.1主要技術參數額定電壓：DC900V短時吸收電流：3040A;短時（20S）功率：6X264Kw額定功率：6X50Kw吸收電阻值：0.18Q;工作制：間隙工作制；的沖擊。斬波器承受的短路電流不小于47kA

39、(10m斬波柜外形尺寸圖見圖6H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 23支路數：6,分為A、B、C柜。每柜中裝有2條獨立支路;冷卻方式：自然冷卻；防護等級：戶內型：IP20;戶外型：IP23；柜體采用不銹鋼柜體。電阻柜結構簡述電阻柜外形結構見附圖7所示。本吸收電阻裝置由六條獨立電阻單元組成，分別安裝在三面柜中。吸收電阻采用單元電阻組件結構，通過串、并聯方式組成支路電阻，電阻元件采 用非磁性材料，結構采用框架式波形繞組，電感量低、電阻值溫漂變化小、耐受溫度 高；安裝、維護方便，拆卸簡單；調整電阻值非常方便。電阻器組件為無骨架長波型 電阻元件，吊掛結構安裝。柜體：柜體采用

40、2mn厚的加強型不銹鋼板；前后開門；電纜連接于電阻銅母線上；柜門與主回路帶有開關鎖；柜門上有安全警告標志；柜內裝置溫度傳感器、實現超溫報警和超溫降功率控制；設置的三級溫度開關，第一級為電阻降功使用溫度，第二級為報警溫度，第三級為跳閘溫度。柜體上部有出風道；柜體下部有入風口。電阻柜外形尺寸圖見圖13H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 24HXXS10B-負極隔離開關柜1）主要技術參數工作電壓：DC900V直流手動隔離開關：額定電流4000A型號：SWS1840M01P7014000主要設備數量：直流手動隔離開關1臺 輔助開關接點：6常開+6常閉輔助電源電壓：DC220

41、V2）技術性能DInniiiiniininiiiiiiiiMMMMM MMMMMMHWMMl.fflO!-msrl圖7電阻柜外形尺寸 , 1=.電1呪2-.ri.-ri.-H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 25負極隔離開關柜內的隔離開關采用手動操作，主要用于設備檢修時斷開與直流電 網負極的電氣聯系，保證人員安全。隔離開關的位置狀態在柜門上設置指示燈顯示，并帶有一次模擬圖。隔離開關的位置信息通過輔助觸點進入下位機控制系統，與再生電能吸收裝置的動作連鎖。當負極隔離開關分斷時，再生電能吸收裝置不能投入或退出運行。手動隔 離開關位置通過計算機通信傳送到SCAD系統。為了避

42、免手動開關的誤動作，手動隔離開關在柜內操作。柜門設置安全連鎖，當 柜門打開時，安全連鎖動作，再生電能吸收裝置故障跳閘，保證隔離開關在無電流條 件下操作。柜內設置防凝露加熱器和照明燈，電源采用AC220V功率各為200W照明燈與柜門聯動，柜門打開時，照明燈亮，柜門關閉時，照明燈熄滅。照明燈加設防護罩。柜內設置ABE避雷器，與負極進線連接。3）結構柜體結構同再生電能吸收裝置外形見附圖8H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 26圖8負極柜外形尺寸對于每個設備組件有明確的標識，二次回路端頭有清晰的標號；柜面上有模擬圖、 設備工作位置等必要的標示；柜正面及背面頂部有表示牌。7.

43、4微機控制裝置微機控制系統采用兩級計算機控制。由工業級的一體化計算機和16位單片機系統構成。具有故障診斷、運行監視、控制、遠程通訊的功能。能根據電網狀況和車輛 運行工況控制設備吸收能量的多少，自動調節電阻消耗功率，吸收車輛再生能量的多 余部分。微機控制系統本地采集信號和遙信信號包括下列內容：7.4.1本地采集信號：熔斷器熔斷報警、熔斷器熔斷跳閘、超溫報警、超溫跳閘、控 制電源失電報警、邏輯數字、模擬信號、電流電壓特性、保護信號及報警。742遙信信號：裝置狀態、熔斷報警、熔斷跳閘、超溫報警、超溫跳閘、控制電源 失電報警。J d丄H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 27

44、微機控制系統采用標準的數據通信口接入變電所綜合自動化系統。物理接口采用RS485口（帶光/電隔離），通信速率19.2kbps。微機控制系統上送變電所綜合自動化系統的故障信息帶有時標，時標精確到毫秒級。.從柜門上的觸摸屏可以對系統進行控制操作及手動設置有關工作參數.如:恒壓電網吸收值最大吸收電流值等；顯示屏可顯示整個系統的狀況：故障診斷查詢結果設備通、斷電狀態實時顯示電網電壓（顯示精度為1.5級）。實時顯示車輛再生電流值或牽引工況值（顯示精度為1.5級）。實時顯示本裝置吸收的電流值（顯示精度為1.5級）。查詢主要參數設定值故障信號顯示遠程通訊和控制顯示斬波器各支路熔斷器熔斷信號及已熔斷的熔斷器位

45、置。實時顯示斬波器的溫度。顯示斬波器跳閘信號。8.設備土建安裝、風道及平面布置要求平面土建圖見附圖9所示。電站開關室設備平面布置圖見附圖8所示，電站電阻室設備平面布置圖見附圖10。8.1 安裝及布線說明8.1.1保證電控柜可靠接地，各柜接地螺栓均為M12，設置在各柜后面底部，見附圖12平面土建圖。8.1.2所有柜的對外連線均由下部出線，布線地溝須有排積水功能，防止積水將電纜絕緣破壞?？紤]到通風要求，地溝兩端應留出進風口約0.5米?？紤]到地溝兩端進風口封閉，請在進風口處安裝鋼板網。H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 288.1.3為了減小布線間干擾，高低壓電纜要求分離

46、布線。8.1.4電阻柜安裝要求安裝在地下的吸收電阻柜，必須與控制柜分離安裝或隔離安裝，相互間空氣 不能自由相通。且安裝電阻柜的房間的空氣流通量不低于10.6 （M3/S），控制柜房間的空氣流通量不低于3M3/S;安裝于地面上的電阻柜，要求為敝開式，并有簡單的擋風雨頂棚，周圍裝有 安全護欄等。8.1.5控制柜安裝要求：與電阻柜分開安裝，或有熱隔離措施。對于相對封閉的安裝，要有一定的空氣流量要求，即大于3M3/S的空氣流量。8.1.6電纜、導線規格8.1.6.1我方負責柜體內部電纜、導線聯接，柜之間及對外電纜、導線由總施工方綜合 配置。戶外電阻由于離控制柜較遠，為抑制分布電感的影響，建議到電阻柜每

47、一支路 的兩根電纜線兩兩平行布置或絞織敷設。8.1.6.2各柜體主電路均留有對外接口，并標注了導線號。各柜體二次控制電路導線均由柜體內接線端子聯接。8.2 電氣對外接口主電路及控制電路接口見附圖1-5。所需的檢測信號有：交流電壓信號：10kV/100V（隔離信號）。電流信號：5000A/5V（隔離信號，由正極柜的MIU10提供）8.2.1直流柜提供“快開”的輔助觸點一對常開觸點作為“快開”閉合確認信號一對常開觸點作為線路接觸器閉合連鎖一對常閉觸點作為電動隔離開關閉鎖H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊2 29822再生制動能量吸收裝置給直流柜“快開”的輔助觸點一對“故障

48、繼電器”的常開觸點，作為“快開”跳閘分斷8.2.3提供給綜合自動化系統的接口與綜合自動化的物理接口采取RS485,光纜連接8.3 通訊信號表:序號信號名稱過程說明1操作指令由綜合自動化系統發送到吸收設備1.1投入首先由綜自系統發出“投入工作”指令。設備接受 到該信號后，自動閉合 隔離開關 ，然后閉合 快 開”和“線路接觸器”啟動監視系統及下位機系統， 使設備處于“待命”狀態。1.2解除設備接受到該信號后，自動關閉各斬波器，首先斷 開“線路接觸器”，然后再斷開“快開”最后斷開“隔 離開關”，使設備退出工作。2設備狀態由吸收設備發送到綜自系統2.1隔離開關、線路接觸器狀態確認隔離開關及線路接觸器閉

49、合或分斷狀態2.2工作就緒設備按控制邏輯關系投入工作后，確認系統處于“工 作就緒”狀態， 各斬波器根據判斷結果自動投入吸 收或處于“待命”狀態。3故障狀態由吸收設備發送給綜自系統3.1過流設備發生過流后，先關閉斬波器，并發出“故障” 信號給綜自系統，同時設備控制系統中“故障繼電 器”閉合，發出觸發脈沖給快開的“電子快速脫扣H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊3 30裝置”,迅速斷開快速斷路器。3.2過壓同上3.3IGBT故障同上3.4控制電源故障當直流控制電源不正常時，設備迅速關斷斬波器后 斷開線路接觸器，發出故障報警信號。3.5短路同時跳線路接觸器和快速斷路器3.6過

50、熱當IGBT溫度超過允許值時，關閉斬波器，斷開線路 接觸器，故障報警，斷開快開；當電阻溫度超過允 許值時，先降低功率使用，若仍上升，將關閉斬波 器，故障報警。8.4 再生制動能量吸收裝置上位機與 SCADA 系統通訊規約8.4.1概述本規約用于再生制動能量吸收裝置上位機與綜合自動化系統（SCAD）的通訊 向SCADA系統提供本裝置的輸入/輸出狀態、工作狀態、故障狀態等信息。也接收來 自SCAD系統的工作指令。8.4.2物理接口系統采用的是IEC60870-5規定4種信息格式中的FTI.2，即異步、1位起始位、1位停止位、偶校驗。電氣接口為EIA RS-485，通信速率19.2kbps。8.4.

51、3信號點表：過壓保護動作復歸flag_status1Bit0過流保護動作|復歸flag status1Bit1短路保護動作復歸flag status1Bit2接觸器故障故障正常flag status1Bit6下位機通訊故障故障正常flag status1Bit7電動隔離開關合閘分閘合閘flag status2Bit0H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊3 31電動隔離開關分閘合閘分閘flag_status2Bit1接觸器 KM1 位置分閘合閘flag_status2Bit2接觸器 KM2 位置分閘合閘flag_status2Bit3熔斷器熔斷報警異常正常flag_sta

52、tus2Bit4熔斷器熔斷跳閘異常正常flag_status2Bit5工作/測試狀態工作測試flag_status2Bit6IGBT1 超溫動作復歸flag status3Bit0IGBT2 超溫動作復歸flag_status3Bit1IGBT3 超溫動作復歸flag_status3Bit2IGBT4 超溫動作復歸flag_status3Bit3電阻柜溫度一段異常正常flag_status3Bit5電阻柜溫度二段異常正常flag_status3Bit6電阻柜溫度三段異常正常flag_status3Bit7IGBT1 過流動作復歸flag status4Bit0IGBT2 過流動作復歸flag_

53、status4Bit1IGBT3 過流動作復歸flag_status4Bit2IGBT4 過流動作復歸flag status4Bit3IGBT1 支路退出投入flag status5Bit0IGBT2 支路退出投入flag status5Bit1IGBT3 支路退出投入flag status5Bit2IGBT4 支路退出投入flag status5Bit3當地/遠方控制選擇停機遠方控制flag_status5Bit6當地/遠方控制選擇停機當地控制flag status5Bit79.控制系統操作步驟詳見“使用說明書”。10.系統退出按照系統開機逆過程處理！H&XHXXS10B 型再生制動

54、能量吸收裝置培訓手冊3 3211.使用注意事項11.1產品在使用前應檢查產品的型號是否與銘牌數據相符。11.2產品在使用前應檢查產品的絕緣是否完好：產品的主回路對地絕緣應能承受5750V工頻試驗電壓（有效值），歷時1mi n,應無擊穿或閃絡現象。主回路對二次回 路絕緣應能承受5750工頻試驗電壓（有效值），歷時1min,應無擊穿或閃絡現象。二 次回路對地絕緣應能承受1500V工頻試驗電壓（有效值），歷時1mi n，應無擊穿或閃 絡現象。11.3產品在安裝前應檢查產品的外形尺寸及安裝尺寸是否符合圖紙。11.4產品在使用前及使用期間，應檢查各緊固件不應有松動現象，螺釘或螺母均應 擰緊；彈簧墊圈應壓

55、平，絕緣應無損壞，元器件應無損壞或破損等現象。11.5使用中若發現零部件有損壞現象應設法及時更換。11.6在使用前，請詳細閱讀本使用說明書，已確保設備操作正確。12.故障及診斷項故障現象可能出現的問題處理方法1設備不能啟動1.控制開關2.直流電源無或者不正常3.操作程序不對1.更換按鈕開關2.檢查.直流電源及各電源值3.重新啟動2IGBT保護1.IGBT壞2.續流管壞3.驅動電源1.檢杳IGBT2.檢查續流管3.檢查驅動電源電壓是否正常3過流、過壓1.電流、電壓傳感器輸出值不正確2.傳感器電源壞3.控制板壞1.檢查傳感器特性2.檢查電源是否正常3.更換控制板4設備誤投入吸1.電壓傳感器及SV1

56、或SV2值不1.更換傳感器SV1或SV2和隔離放H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊3 33收狀態或不投入吸收狀態正確2.濾波電容壞3.控制板壞大器2.更換電容3.更換控制板5IGBT溫度保護1.IGBT特性變化2.溫度米集板壞1.檢查IGBTt壓、 電流波形并更換2.更換溫度米集板6預充不閉合1.快開輔助常閉觸點壞2.控制繼電器KM2壞1.檢查快開2.更換繼電器7快開不閉合或保持不住1.控制繼電器壞2.控制開關壞更換相應元件8支路無吸收電流1.IGBT壞2.對應支路無脈沖3.吸收電阻開路4.光纜斷5.控制板壞1.更換IGBT2.檢查驅動器輸入、輸出脈沖3.檢查吸收電阻

57、4.更換光纜5.更換控制板10快速斷路器跳短路檢查短路點13.維護維修13.1本設備為地面靜止設備，工作期間請清除灰塵，請勿用水沖洗，設備注意防潮13.2長時間未工作，再工作前請檢查緊固件、接插件、接線有無松脫現象。13.3定期檢查設備中各元、器件是否正常。13.4定期檢查各電器元件動作是否正常。13.5定期開啟工控機，靜態檢查控制系統是否正常。13.6定期檢查各控制電源是否正常。14. HXXS 型再生制動能量吸收裝置監控系統14.1. 軟件功能介紹：:1.與HXXS型再生制動能量吸收裝置實時數據通訊， 以一定的間隔（可根據需要設 定，設定值在軟件的配置文件中，詳見后述）定時讀取裝置的運行狀

58、態與實時 運行數據。2.實時記錄和保存運行數據，以備對運行數據進行查詢。3.接受上位計算機的遙信命令，實時向上位計算機報告當前能量消耗系統的各項 運行狀態。4.接受上位計算機的遙控命令，向下位機發送啟動、停止、對時命令。5記錄下位能量消耗系統的故障報告并保存到數據庫當中。6.提供7天數據查詢功能，用戶可指定日期、指定時間查詢出四個主要的運行參 數曲線。14.2. 軟件詳細介紹：1.軟件界面:H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊3 35第 3 4 頁共 48 頁北京地鐵運營有限責任公司在運行軟件的上部分將列出當前從終端返回的各項模擬量數據， 在中間位置將以綠色塊標示出當前

59、終端的工作狀態。在下面的即時曲線圖中將會畫出最近一段時間內的運行數據曲線，通過點擊不同顏色的選項將會畫出不同顏色的曲線圖形。通過點擊“上傳狀態”、“終端狀態”可以切換到不同的狀態顯示畫面（如圖10、圖11）HXX5型制動能量請耗裳梵蠱控築郭#2赴網電 JE 裝：I5 |JCJ-U：3 jW：l& i巾MS7-XI IT+4 3H-SD1-H-l=(/IL*K2理pa? 7/43! i-W-Ill4卅4-K?件*列詭聖*T也+?*-KFHWFPL+LH- DU畠*- 牛崛 X_yiMiiifi幗n4FJ-D5TSb ri-F=就七-Q-ILiT-FH柘叱HO-+5-0-那I ?31-242H-L2y性ELG-UJ-S1A51上世湖1iCWkELfitS*- T2tin-fb+rj-T-*FI.?Tn； 一-_1_lH 1MAI!HtrMrI lt :1r 1I i1. 116H91 111 1冃tRiv：s1 tHAX1 1 jI |：it 2 *附圖2控制電路圖H&XHXXS10B 型再生制動能量吸收裝置培訓手冊4 414-：H-ir4屮n材4：H-IY+ H_3+ H-LIT乂H- i：Ji P I-H- tl取一任場二di也？gay iw:汕It*- tm