牵引变电站用整流器培训 - 图文

牵引变电站用整流器培训教材

上海整流器厂有限公司

2009．11

一 安装

1 电源和控制的配线规程

2 为设备就位所需之地板、导轨的安装钻孔和上螺丝的方法 3 安全警告及注意事项 4 接地及其连接规程 5 通风说明 6 测试方法

7 气候防护、灰尘防护和其它的环境防护 8 安装所需工具的功能及建议数量 二 操作 1 概述 2 主要性能参数 3 操作说明

4 注意事项 5 故障查找 6 记录表格 三 维护与检修 1概述

2设备的操作与维修 2．1 设备的操作 2．2 设备的维护和检修 2．3 故障查找 2．4 故障排除

一 安装

1 电源和控制的配线规程

交流输入导线取不小于400mm2电缆线2根，直流输出导线取不小于400mm2电缆线5根。辅助电源和控制用导线取不小于1.5mm2的多股导线。

2 为设备就位所需之地板、导轨的安装、钻孔和上螺丝的方法见地基图、底脚安装图。 3 安全警告及注意事项

3.1 在安装工作开始之前，应检查整流器的编号是否符合图纸规定。 3.2 整流器不能倒置。

3.3 整流器用铲车搬运时，铲的长度必须大于柜尺寸，防止倾倒，用吊车、行车搬运时需用4个吊环，不能用2个吊环，防止柜架变形。 3.4 电缆必须置于电缆架上。

3.5 整流变压器至整流器的电缆长度应该相等。 4 接地及其连接规程

接地用多股导线，其截面不小于95mm2。整流器接地电缆连接至负极柜。 5 通风说明

整流器应安装在通风良好的场所，空气交换量应大于60 m3/min。 6 测试方法

整流器安装就位后，用1000V兆欧表测量柜架对地的绝缘电阻，其阻值应不小于2M?。

7 气候防护、灰尘防护和其它的环境防护

整流器投运前，用鼓风机排除牵引变电站的潮气。

整流器应保持清洁，使用吹风机（例如上海锋利电动工具有限公司的Q1B-SF1-2.5吹风机，气压500mm，气流量2.5m3/min）吹去浮尘，使用柔软抹布清除绝缘子上油污，不能使用回丝、棕刷，因为残留回丝、棕丝会引发短路。 牵引变电站应防止飞蛾进入。 8 安装所需工具的功能及建议数量

套筒扳手 M16、M10 2套 呆扳手 M16、M10 2套 内六角扳手S=6 （紧固M8?40内六角圆柱头螺钉） 2个

二 操作 1 概述

1.1 本整流器用于城市轨道交通牵引变电站作直流电源，符合中华人民共和国专业标准JB/T9689-1999《牵引变电站用整流器》。 1.2 整流器应在下列正常工作条件下使用

1.2.1 网侧电压波动范围：整流变压器网侧额定电压35kV。 1.2.2 环境与冷却条件

1.2.2.1 海拔高度不超过1000m。

1.2.2.2 整流器运行温度的最低值为-10℃，停止使用期间的最低温度不低于-40℃。

1.2.2.3 相对湿度：月平均值不大于90%(25℃)，日平均值不大于95%，有凝露发生。

1.2.2.4 运行地点无导电、爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。

1.2.2.5 地震裂度：≤7度 1.2.2.6 雷电日：＞90天/年

1.3 整流器的型号含义：

Z Q A － 口 /1500 －（B6U）2P

并联连接 桥式六脉波整流 额定直流电压（V） 额定直流电压（A） 自然空气冷却 牵引用 整流管

1.4 工作原理

1.4.1 整流变压器的二组低压绕组之间相位差30°引入整流器。整流器由两个三相桥式整流电路并联组成12脉波整流，每个桥臂有2个平板压接式整流管并联，使用正向峰值压降值相近的整流管并联，以获得相近的电流分配。

整流变压器的网侧绕组用延长三角形接线，一台整流变压器移相＋7.5°，另一台整流变压器移相-7.5°，二台整流器组成24脉波整流。 1.4.2 整流器的交流输入接有电阻、电容组成的交流操作过电压抑制电路，抑制整流变压器空载或轻载时断开交流开关所产生的过电压，兼抑制整流元件的换相过电压。整流器的直流侧接有压敏电阻等组成的过电压抑制电路，抑制直流回路中电感所引起的过电压兼抑制交流操作过电压。 1.4.3 整流器采用快速熔断器，交流开关和直流开关作综合过载，短路保护。当整流管反向击穿引起内部短路时，快速熔断器熔断以防止事故扩大。 1.4.4 整流器采用温度继电器作为附加保护，当母排温度超过90℃或整流管散热器温度超过150℃时，温度继电器触点闭合，接通跳闸回路，交流

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开关跳闸。当整流器温度超过90?C时，发出报警信号。

1.4.5 快速熔断器用熔断器上的微动开关来监控。当快速熔断器熔断时，微动开关的触点信号送入PLC。PLC根据逻辑判断，得出是报警还是跳闸，做出相应的信号输出。当一只快速熔断器熔断时，或不同一整流桥中两只快速熔断器熔断时发出报警信号。当同一整流桥中两只快速熔断器熔断时，发出跳闸信号。压敏电阻用与其串联的熔断器上的微动开关监控。 1.4.6 在整流柜的门上安装显示交流开关通/断的位置显示器、直流电压表、交流电压表、直流电流表。 2 技术性能及电气参数

2.1 交流输入：2×3Φ50Hz，1180V，599A(816A) 2.2 额定输出直流电压：1500V 2.3 额定输出直流电流：1467A(2000A)

2.4 过载能力符合负载等级Ⅵ级的要求，即100%额定输出电流连续；150%额定输出电流2h；300%额定输出电流1min。

2.5 在额定输入和额定输出的条件下，其损耗功率不大于5kW(7kW)。 2.6 在直流输出发生短路时，直流开关协调正确动作，整流器无损坏。 3 操作说明 3.1 运行操作顺序

3.1.1 合上辅助电源的断路器

3.1.2 观察PLC状态显示灯(RUN、SF、STOP指示灯)。正常情况下,PLC上电后进入自检状态。此时，所有的状态指示灯都会闪烁。当PLC自检结束后进入运行状态时，RUN灯亮，表示系统进入正常运行状态。

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文本显示器操作程序

在文本显示器中，F1 —为整流器状态显示

*

F2 —复位

注（1）* F2：

复位键：当从一个状态转换到另一种状态，一定要按复位键，复位成原来的状态。

注（2）：当显示的值闪烁时一定要按ENTER键确认（通常为故障显示），才能显示下一条信息。 3.1.3 关上整流器前门，后门。 3.1.4 交流开关合闸。

3.1.5 观察前门上位置显示器，应在垂直位置；在空载情况下直流电压表指示在1640V左右；故障指示灯不亮。开启加热器，如整流器首次使用或断续使用，加热器置手动挡，如整流器长期连续使用，加热器置自动挡。 3.2 停止操作顺序 3.2.1 断开交流开关

3.2.2 观察前门上位置显示器，应在水平位置。 3.2.3 断开辅助电源的断路器。

3.2.4 观察前门上位置显示器，应无显示。 4 注意事项

4.1 整流器正常运行时，不需要专人值守。

4.2 整流器应尽量避免在空载情况下断开交流开关，停止运行时，应先断开交流开关，后断开直流开关。

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4.3 牵引变电站在网侧和直流侧须设避雷器，以抑制雷击过电压。 4.4 交流开关的电流整定应避开整流变压器的励磁涌流。 4.5 不允许开门运行。

4.6 整流器投运前，如湿度大，有凝露发生，用鼓风机排除牵引变电站的湿气。

4.7 当整流器故障时，操作人员应排除故障后才能合闸，否则可能将扩大事故范围，造成更大损失。

4.8 整流器应保持清洁，每月应清除整流管外壳和绝缘子上的积灰。使用吹风机、柔软抹布清除积灰，而不能使用回丝、棕刷，因为残留回丝、棕丝会引发短路。 5 故障查找

5.1 在SCADA上查找故障点。

5.2 在整流器前门的文本显示器上，根据提示寻找故障点。

5.3 当快速熔断器熔断时，快速熔断器上微动开关的红色指示器弹出。 6 记录表格 日期： 直流电压V: 操作员：

三 维护与检修 1．概述

适用以下产品规格

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清扫日期： 故障点： ● ZQA－1467/1500－（B6U）2P ● ZQA－2000/1500－（B6U）2P

2． 设备的操作与维修 2．1 设备的操作

设备的操作使用请见操作部分。 2．2 设备的维护和检修

设备维护和检修前一定先阅读《操作手册》然后再进行设备的维护和检修

2．2．1 在开始维护和检修整流器前，必须先断电，再开门。断电的程序必须是先断开交流中压开关、再断开直流开关、负极开关，然后才能打开门。用测电棒测一下主电路是否有电，确定没有电后才能进行维护和检修。（注意：辅助电源开关断开后，端子上可能还有电，如交流跳闸回路上的端子，辅助电源进线端子等。）

2．2．2 观查主电路上阻容是否有异常（接头是否完好）快速熔断器上的微动开关是否动作、线是否有脱落。PLC状态是否正常。

2．2．3 整流器应保持清洁，每月应清除整流管外壳和绝缘子上的积灰。使用吹风机、柔软抹布清除积灰，不能使用回丝、棕刷，因为残留回丝、棕丝会引起短路。每年应复测整流管的反向重复峰值电压，反向峰值电压低于3800V的整流管应予更换。每次投入运行前，应清除蜘蛛网等异物，以防短路。

2．2．5维护记录表格

日期

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清洁日期

直流电压 二次回路 故障记录 直流电压 二次回路 设备状况记录 检查二次动作是否正确，整流器 是否有异样。 故障状态记录，排除方法记录。 2．3 故障查找

整流器的故障点查找一般来说是很明确的我们可从SCADA上显示的故障点来确定。也可从整流器柜门上文本显示器上先确定故障的性质，然后再打开门查找故障点。同时PLC上的I/O状态指示灯也可帮助我们迅速查找故障点。所以整流器的故障查找是很方便的。 2．4 故障排除

当整流器发生故障时，维修人员找到故障点并排除故障，如果故障是在主电路上发生，上电前一定要先对主电路和对柜体进行测试绝缘检测（主电路对柜体≥2ＭΩ、柜体对地≥2ＭΩ 1000V兆欧表）确认没有短路才能合闸，否则可能将扩大事故范围，造成更大损失。

2．4．1当快速熔断器熔断时，应检查整流管的反向峰值电压。由于整流管安装是二个管芯一组，所以我们只能用排除法进行。测试程序如下。

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整流二极管反向峰值电压测量隔离被测整流管与其它线路的连接反向峰值电压≥3800V是否分解组件分别测量整流管结束

测量仪器为反向峰值电压测量仪，测量整流二极管。

2．4．2 更换快速熔断器之前，先将快速熔断器上的微动开关拔出，快速熔断器更换后再将微动开关卡在熔断器上，并检验微动开关动作情况。 2．4．3 更换整流管；其正向峰值电压降与并联的整流管的正向峰值电压降之差小于0.05V。用清洁的布清洁散热器的台面和整流管的接触面，用硅脂（上海树脂厂生产的295－3硅脂）均匀涂抹。用18Nm的力矩板手紧固整流组件螺母，测量整流管的反向峰值电压，以检验安装是否正确。 2．4．4 更换PLC；注意新的PLC中是否有程序，同时注意通讯配置是否正确（由于整流器作为从站，两个整流器的从站地址是不同的。） 总之整流器的维修、维护最重要的是注意整流器的绝缘，很多问题出现，都和绝缘有关，在平时的维护、维修要着重注意。

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牵引变电站用整流器调试

为了保证整流器产品质量,本检验必须符合GB/T3859.1-93《半导体变流器基本要求的规定》。JB/T9689-1999《牵引变电站用整流器》及合同的有关规定。

一．ZQA---?/?牵引变整流器技术要求

牵引变整流器技术指标及要求,根据不同用户,不同容量是有差异的.现将重庆轻轨用整流器为例.其主要指标如下: 1.额定输出直流电压?V， 2.额定输出直流电流?A,

3.绝缘强度符合有关标准中提出要求.

4.过载能力符合负载等级Ⅵ的要求，即100%额定输出电流连续；

150%额定输出电流2h； 300%额定输出电流1min。

5.在额定直流电流1.5倍时,整流器同一桥臂中并联整流管稳态电流均衡度应大于0.9.

6.当一个整流管损坏时,与整流管串联快熔应正确熔断,并发出报警信号.当二个整流管损坏时,与整流管串联快熔应正确熔断,并发出跳闸信号. 二.试验项目和方法 (一) 绝缘试验

绝缘试验包括耐压试验和测量绝缘电阻两部分.前者目的在于检查变流器绝缘状况,后者的目的在于防止不必要的高电压破坏,具体有以下三方面检验:

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1. 绝缘电阻测量

在进行绝缘试验之前,应先用1000伏兆欧表测量受试部分的绝缘电阻.在环境温度20?5?和相对湿度为90?的情况下,其数值一般不小于1兆欧,绝缘电阻只作为耐压试验参数.

2. 主回路对地施加工频6000V试验电压1min应无击穿或闪络现象,该项目必需在装配完成未放线前进行.

3. 当装配,放线均完成后,直流电压表及操作电路对地施加1500V试验电压,1min应无击穿或闪络现象.（接线方法见附图） (二) 功能试验

在检查装配,放线均无误情况下,接通控制,辅助回路电源进行以下试验.试验目的是为了验证电气线路的所有部分以及控制系统的连接是否正确,选用低压电器元件能否与主电路一起正常工作.设备的电气特性是否能满足设计规定要求.

1. 一个整流管损坏时,快熔熔断并发出报警信号. 2. 当二个整流管损坏时,快熔熔断并发出跳闸信号. 3. 压敏电阻回路熔断器熔断,并发出跳闸信号.

4. 当整流器测试点温度超过设定值90?C或115?C时, 发出报警或跳闸信号.

5. 辅助回路检验

(1) 门打开,接通辅助控制电源,柜内照明灯亮,关闭灯暗. (2) 短接接线端子101与117,H1指示器显示合闸. (3) 短接接线端子101与118, H1指示器显示分闸.

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(三) 空载电压试验

测试线路图如下:

ABC3Φ~380VQ1空气断路器Ty感应调压器T整流变压器A1B1C1ZQA-□/□牵引整流器ZQA被测整流装置V+

-

按图要求将测试设备输出A1,B1,C1接至被测流器装置,将Ty调压调至最低输出电压,再合上Q1空气断路器,逐渐调节Ty调压器,观察牵引整流器上电压表调至额定电压的1.1倍,如在750V额定输出电压时,电压表读数应为830V, 在1500V额定输出电压时,电压表读数应为1650V. (四) 低压大电流试验

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测试线路图如下:

3Φ~380VABCQ1空气断路器Ty感应调压器T整流变压器A1B1C1ZQA被测整ZQA-□/□流装置牵引整流器VA+BUS-16

ABCK2K1SDANS1K2K1EJ1S2K1K2EJ2

按上图将完成接线并将牵引整流器正,负用铜排短接,图中Q1为进线空气断路器,Ty为电动感应调呀器,SD为调压器伺服电机,EJ1升压限位开关, EJ2降压限位开关,S1升压按钮,S2降压按钮,T为低压大电流变压器(460/10). 先接通辅助操作回路,按S2,将调压器调至最低输出电压,合上空气断路器Q1,按S1升压按钮,提高变压器输出电压,观察分流器上电流表,读数至额定电流1.5倍.通电2小时后测牵引整流器的均流系数.在二个元件并联时(IMAX?IMIN)/2?IMAX大于90?,随后按S2调整到100?额定电流, 同样通电

2小时后测其他均流系数. (五) 一般检查 1.外观,油漆. 2.门. 3.外形尺寸.

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牵引整流器用硅整流管技术性能及测试

一. 硅整流管技术性能及参数

硅整流管核心是PN结,PN结具有单向导电的整流作用.

硅整流管的特性参数如图1,图中符号所代表的特性参数的名称及定义见下表1.

特性参数名称 符 号 额定正向 电 流 定 义 硅整流管在电阻性负载的单相工频正弦半波电路中,在环境温度+40?C和规定冷却条件下,结温稳定且不超过额定结温时,所允许的最大正向平均电流. 正向平均 电 压 正向峰值 电 压 浪涌电流 IF(AV) UF(AV) 硅整流管通以额定正向平均电流,待结温稳定后,阳极-阴极间电压的平均值. UFM 硅整流管通以额定正向平均电流,待结温稳定后,阳极-阴极间电压的峰值. IFSM 硅整流管通以额定正向平均电流,待结温稳定后,在工频正弦半波周期间能承受的最大过载峰值电流. 反向不重复 峰值电压 反向重复 峰值电压 反向不重复 平均电流

URSM 不可重复施加且持续时间不大于10毫秒的最大脉冲电压. URRM 可施加重复率为每秒50次且每次持续时间不大于10毫秒的最大脉冲电压,其值为80?URSM IRS(AV) 对应于URSM的平均漏电流. 18

反向重复 平均电流 图1

IRR(AV) 对应于URRM的平均漏电流. iIFSMUBURSMURRM0IRR（AV）IRS（AV）UF（AV）u硅整流管的特性参数示意图

二.整流管的测试 (1) 极性的判别 (a)

+-

（A） （K）

(b) 通过器件台面厚度作判别,厚为+(A),薄为-(K) (2) 伏安特性测量见图4

将TZV-5 测试仪连接示波器的信号线(X,Y,

)及被测元件按图所示

进行连接,随后合上TZV-5的电源开关, 伏安测量电路工作指示灯亮,徐徐调节调压器,观察波形,直至伏安特性波形达到需要测量值或反向击穿起始拐

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点止,同时从表头上可以读出该器件的反向重复峰值电压U峰值电流IRRMRRM和反向重复

（对应于URRM的峰值电流.

(3) 利用万用表对器件的判别

利用万用表只能对器件有无特征的粗略判别,只能作参考,其方法为:将万用表调至档测量,正端阻值为40?左右,负为无穷大.

三.调试仪器的使用 器件调试仪器为TZV?5硅整流管特性测试装置.该装置测量电路分成高压

调节电路,取样显示电路及漏电保护显示电路三部分组成.如图2. 在漏电流未超过保护设定时,调压器的升压通过交流过0桥式提供交流高压.经半波整流后,形成正弦半波高压,其直流半波平均值等于峰值电压的1/?,峰值电压表Vp在电容充电下作出峰值显示,被测整流管的伏安特性波形,经取样电阻送经示波器显示出来,X轴正比于峰值电压,Y轴正比于漏电流.

图4伏安特性测量

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具体使用

(1) 把器件用夹具分别按仪器上A,K连接到器件的阳极和阴极端,并接

通示波器的信号线.

(2) 仪器的漏电流保护值可调至为10mA或50mA量程. (3) 漏电保护显示后的再次测量. 漏电保护一旦动作,切断高压,

此时应使调压器回零,按?复位”按钮,保护指示灯灭,方可再次测量操作,在高压下,一旦保护动作,请勿按?复位”,因为?复位”一按后,切断的高压又重新供出高压,易使被测器件受到电压冲击. 四.扭力矩扳手的使用 (1)力矩设置

根据器件的电流等级按要求设置力矩,如ZP2200—44紧固力矩为20Nm,ZP1000--45紧固力矩为18Nm.具体操作取出底部内下角螺杆,按要求调节所需值. (2)套筒选用

按螺母规格选择相对的套筒. (3)?嗒”声的判别

分别对三根螺杆的螺母按顺时针方向,慢慢旋转,三根螺杆要受力均匀,再分别对三根螺杆作一次旋转, 听到?嗒”声即可. 五.元件组件结构介绍 该组件结构如图3

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序号 1 2 3 4 5 名称 压板 压板 紧固件 器件 散热器(小) 数量 序号 2 4 2 2 2 6 7 8 9 名称 散热器(大) 螺母 螺杆 垫片 数量 1 6 6 6 (1) 元件定位,安装

元件根据要求双面涂上硅脂装在有定位梢上的散热器上. (2) 散热器的安装

按结构图顺序依次安装,紧固力矩为设定值.注意事项: (a) 元件安装前必须洁净,涂硅肢. (b) 热缩管不得有破损. (c) 使用安装定位件后要复验.

六.组件元件的配对及元件的主要技术参数

(1)为达到整流器均流系数, 组件元件应提供整流器额定电流I时流过

H元件电流的1,1.5,2倍的平均压降,及元件的峰值压降作参考,配对时两元件压降之差,不能大于0.05V

由于整流管正向导通是非线性曲线,且整流管离散性较大,而整流使用时,其负载电流随负载变化而改变的,检测整流管在牵引整流器使用时以上三个工作点,进行配对,目的是使配对的整流管在这一段导通过程中尽可能一致性.

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ZP1000—45和ZP2200—44主要技术参数 名 称 ZP1000--45 正向平均电流IF(AV) (A) 反向重复峰值电压URRM规 格 ZP2200--44 2200 4400 4700 50mA 1.81(4400A) 28000 1000 4500 4800 50mA 1.7(3000A) (V) RSM反向不重复峰值电压U反向重复峰值电流I正向峰值电压UFMRRM (V) (mA) (V) FSM正向不重复浪涌电流I

(A) 18000 23

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