DB51 T 2701-2020 交流电气化铁路同相供电装置技术规范.pdf

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1、ICS 29.280 CCS S 81 DB51 四川省 地 方 标 准 DB51/T 2701 2020 交流电气化铁路同相供电装置技术规范 2020 - 10 - 21 发布 2020 - 12 - 01 实施 四川省市场监督管理局 发布 DB51/T 2701 2020 I 目 录 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 2 4 一般规定 . 3 5 环境条件 . 3 6 设计与制造 . 3 7 功能与性能 . 4 8 安全 . 8 9 包装、运输、贮存 . 9 附录 A （资料性附录）装置容量计算方法 . 10 DB51/T 2701 2020

2、 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起 草。 本文件 由四川省经济和信息化厅提出 、 归口 并解释 。 本文件 由四川省市场监督管理局批准 并发布 。 本文件 起草单位：成都尚华电气有限公司、西南交通大学。 本文件 主要起草人： 李群湛、解绍锋、郭锴、李子晗、吴波、郭育华、易东、黄小红、黄瑜、李书 谦，张伟鹏。 DB51/T 2701 2020 1 交流电气化铁路同相供电装置技术规范 1 范围 本文件 规定了交流电气化铁路同相供电装置 （以下简称装置） 的术语和 定义、 一般规定、环境 条件、 设计与制造、功能与 性

3、能、安全 以及 包装、运输、贮存 。 本文件 规定的交流电气化铁路同相供电装置 适用于 高速铁路、 重载铁路、 普速铁路、 城际铁路、 市 域铁路 、 城市轨道、山地轨道等 。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。 GB/T 1094.6 电力变压器 第 6部分：电抗器 GB/T 1094.11 电力变压器 第 11部分：干式变压器 GB/T 1984 高压交流断路器 GB/T 1985 高压交流隔离开关和接地开关 GB 2

4、894 安全标志及其使用导则 GB/T 3768 声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 采用反射面上方包络测量面的简易法 GB/T 32347.2 轨道交通 设备环境条件 第 2部分：地面电气设备 GB/T 32350.1 轨道交通 绝缘配合 第 1部分：基本要求 电工电子设备的电气间隙和爬电距离 GB/T 4208 外壳防护等级（ IP代码） GB/T 4728.1 电气简图用图形符号 第 1部分：一般要求 GB/T 5169.5 电工电子产品着火危险试验 第 5部分：试验火焰 针焰试验方法 装置、确认试验方 法和导则 GB/T 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第 1部分：通用

5、技术条件 GB 5226.3 机械安全 机械电气设备 第 11部分：电压高于 1000Va.c.或 1500Vd.c.但不超过 36kV 的高压设备的技术条件 GB/T 5465.2 电气设备用图形符号 第 2部分：图形符号 GB/T 6451 油浸式电力变压器技术参数和要求 GB/T 7261 继电保护和安全自动装置基本试验方法 GB/T 7268 电力系统保护及其自动化装置用插箱及插件面板基本尺寸系列 GB 7947 人机界面标志标识的基本和安全规则 导体颜色或字母数字标识 GB/T 11032 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 1404

6、8.2 低压开关设备和控制设备 第 2部分：断路器 GB/T 14598.27 量度继电器和保护装置 第 27部分：产品安全要求 GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡 GB/T 50062 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 DB51/T 2701 2020 2 GB/T 50065 交流电气装置的接地设计规范 DL/T 474.1 现场绝缘试验实施导则 绝缘电阻、吸收比和极化指数试验 DL/T 553 电力系统动态记录装置通用技术条件 DL/T 1215.3 链式静止同步补偿器 第 3部分：控制保护监测系统 DL/T 1216 配电网静止同步补偿装置技术规范 TB/T 3159

7、电气化铁路牵引变压器技术条件 IEC 60073 人 -机接口 ,标记和鉴别用的基本原理和安全原则 .指示设备和调节器的编码原理 （ Basic and safety principles for man-machine interface, marking and identification - Coding principles for indicators and actuators） IEC 61000-5(所有部分 ) 电磁兼容性 (EMC)第 5部分 :安装和调试指南（ Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5： Installat

8、ion and mitigation guidelines） IEC/TR 62063 高压开关设备和控制设备 开关设备和控制设备的辅助设备中电子与相关技术的使 用（ High-voltage switchgear and controlgear - The use of electronic and associated technologies in auxiliary equipment of switchgear and controlgear） 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 同相供电 co-phase power supply 是指牵引变电所用三相电网中的某一

9、相供应其牵引网的供电方式，亦指多座牵引变电所均用三相电 网中的相同的一相供给其牵引网的供电方式。 3.2 同相供电系统 co-phase power supply system 是指实现同相供电的牵引供电系统，由牵引变电所和牵引网等组成。牵引变电所包括高压开关设备、 牵引变压器、同相供电装置、继电保护装置等。 3.3 同相供电装置 co-phase power supply device 亦称同相补偿装置，主要通过传输有功功率补偿超标的负序功率，可产生无功功率补偿功率因数、 改善电压偏差，兼顾滤除较低次谐波。由补偿变流器、控制单元、保护装置等部分组成，根据需要可选 配匹配变压器。 3.4 补偿

10、变流器 compensation converter 是指实现相位转换，传输有功功率，产生无功功率，滤除较低次谐波的装置。由牵引侧变流器、系 统侧变流器和直流环节等部分组成。 3.5 牵引匹配变压器 traction matching transformer 是指一种单相升压隔离变压器，用于匹配补偿变流器牵引侧和牵引母线的电压。 4 一般规定 4.1 牵引供电系统应用同相供电装置后，负序（三相电压不平衡）、无功（功率因数）、电压偏差等 电能质量指标应满足国家标准规定的要求。 DB51/T 2701 2020 3 4.2 同相供电 装置 的 容量计算 方法 参 见附录 A。 4.3 牵引变电所设

11、计时应考虑 同相供电 装置的故障对策， 目的是满足国标规定的电能质量指标。 装置 的故障对策包括：增加装置备用容量，或者 减少 行车 、 减小牵引负荷。 5 环境条件 5.1 气候环境条件 5.1.1 在下列条件下应能正常运行： a) 海拔高度 1400m， 按 GB/T 32347.1 常规 型考虑 ； b) 工作环境温度：室外： -25 +50，室内： -5 +40； c) 相对湿度：月平均不大于 90%(25时 )，日平均不大于 95%，不凝露； d) 安装环境：根据环境条件，按 GB/T 32350.1 污 染 等级考虑； e) 地震烈度：（带机座）按 8 度设防，地震加速度为 0.3

12、gm/s2(g 取 9.81)。 5.1.2 储存、运输极限环境温度： -40 +70，在不施加激励量的条件下，不出现不可逆的变化。 5.1.3 不符合 5.1.1 规定时，按国家相关标准规定进行调整或由供需双方协商确定。 5.2 辅助供电条件 辅助供电应符合下列要求 ： a) 交流控制电源：额定电压 380V/50Hz，三相五线制 ，电压波动 范围 ： -15 +10 额定电压 ； b) 直流电源：额定电压： 110V 或 220V；电压波动 范围 ： -20 +10 额定电压 ；电压纹波系数： 5%。 6 设计与制造 6.1 标识 6.1.1 安全标识 按照 GB 2894的规定在电气设备

13、和线路附近标识“当心触电”等 警示 文字和符号。 6.1.2 位置 标识 6.1.2.1 合闸位置应有标识，宜用字符“ 1”或“合”。分闸位置亦应有标识，宜用字符“ O”或“分”。 6.1.2.2 对于多功能的开关装置，作为替代，位置可用 GB/T 4728.1 中的图形符号来标识。 6.2 颜色 6.2.1 标 识 的颜色 装置的标 识 的颜色应符合 GB 2894的规定。 6.2.2 位置指示器的颜色 在分闸、合闸和接地位置，位置指示器的颜色应符合 IEC 60073的要求。 6.2.3 导线的颜色 装置的母线和连接线的颜色应符合 GB 7947的规定。 DB51/T 2701 2020

14、4 6.3 布线 强 、 弱电回路的导线 宜 分开敷设 。 6.4 工艺要求 6.4.1 补偿 变流器 、匹配变压器、电抗器 户内布置时，宜采用独立式金属柜安装方式； 补偿变流器 户 外布置 时， 宜采用集装箱安装方式。 6.4.2 控制单元各元件板应有防尘装置，柜体设计应考虑通风、散热 措施 。 6.4.3 进出线必须通过接线端子 连接。 大电流 端子 、一般端子、弱电端子间需要有隔离保护 措施 。 6.4.4 所有柜体均 须 采取防止小动物进入的措施。 6.4.5 柜体进出线 宜 采用下进下出的引线及连接线方式。 6.4.6 应考虑连接材料之间的电腐蚀可能会导致密封性能的丧失。 6.5 结

15、构要求 6.5.1 补偿 变流器 补偿变流器结构应符合 DL/T 1216的要求。 6.5.2 匹配变压器 匹配变压器应符合 GB/T 6451或 GB/T 1094.11的要求。 6.5.3 牵引变压器 牵引变压器应符合 TB/T 3159的要求。 6.5.4 电抗器 电抗 器应符合 GB/T 1094.6的 要求。 6.5.5 断路器 断路器应符合 GB/T 1984和 GB/T 14048.2的要求。 6.5.6 隔离开关 隔离开关应符合 GB/T 1985的要求。 6.5.7 避雷器 避雷器应符合 GB/T 11032的 要求。 7 功能与性能 7.1 基本功能 7.1.1 装置 应

16、具备当地和远程两种控制模式，两种控制模式 可 通过转换开关进行切换。 7.1.2 本地设备柜体前面板人机 界面应具备启动、停机、急停、复位功能。 7.1.3 装置 应 能接收 并正确执行 站控层以及远程控制中心的指令。 7.2 补偿功能 DB51/T 2701 2020 5 装置 应能 通过自动检测牵引网电压 、 负载电流以及 外部电源三相 电压电流，自动计算无功及 负序补 偿电流，控制输出相应电流以实现对电网的无功和负序的补偿。 7.3 控制及检测功能 7.3.1 控制系统按照预定的程序控制 装置 启停，故障保护时，应保证装置本身不受损坏。 7.3.2 监控系统应显示同相补偿装置运行电气数据

17、、运行状态、时间、故障告警等信息。监控系统至 少应具备如下功能： a) 启动和停机的过程实时显示； b) 运行 /停机 /故障指示； c) 系统运行参数和工作状态监视功能； d) 事件记录和显示查询功能； e) 运行参数和保护定值设置功能等； f) 关键信号的历史曲线记录。 7.3.3 对于采用水冷散热系统的 装置 ，应具备对水冷系统进行监控的功能，具体 应符合 DL/T 1215.3 中 的 相关要求。 7.4 电能质量 监 测功能 装置 应具备电能质量监测功能，实现对三相电网不平衡度、功率因数以及谐波 等 的 监 测。 7.5 保护功能 7.5.1 基本 要求 7.5.1.1 装置 的保护

18、，宜采用双重配置。 7.5.1.2 装置 的保护与所接入的牵引变电站的保护设备间应做到充分配合 ， 避免出现误动或拒动； 保 护设备信号应取 装置 自带的或者用户指定的电压互感器、电流互感器等。 7.5.2 变流器保护 变流器的保护应符合 DL/T 1215.3的要求 。 7.5.3 匹配变压器保护 匹配变压器的保护 应符合 GB/T 50062的 要求 。 7.5.4 功率单元保护 功率单元内部直流电容器，功率半导体器件等部件的故障及异常运行，应设相应的保护： a) 应具有直流过压保护，过压保护宜采用分级延时保护；保护阈值及延时时间可配置； b) 应具备功率半导体器件过流，击穿等保护，过流保

19、护宜采用分级延时保护，保护阈值及保护延 时时间可配置； c) 应具备功率半导体器件过温保护。 7.5.5 控制系统保护 控制系统应具备以下保护功能： a) 控制回路失电 ； b) 同步信号异常； DB51/T 2701 2020 6 c) 控制系统内部处理器死机。 7.5.6 冷却系统 保护 7.5.6.1 水冷系统应具备以下保护功能： a) 循环水泵停机 ； b) 循环冷却水水温过高 ； c) 循环冷却水流量超低 ； d) 循环冷却水压力超低 ； e) 循环冷却水电阻率超低 ； f) 缓冲水箱水位超低 ； g) 动力电源失压 ； h) 控制系统故障。 7.5.6.2 风冷系统应具备以下保护功

20、能： a) 风扇电机具有短路和过载保护功能 ； b) 风机变频器（如果有）故障保护。 7.6 故障 记录与分析功能 7.6.1 具备 牵引变电 所的关键电压、电流、功率等的 统计分析、图形显示和报表输出 等功能 。 7.6.2 装置 对于关键器件的状态发生的变化，以及设备的运行状态发生的变化具备事件记录功能，可 通过设备的人机界面或配套上位机软件，以运行日志的形式进行事件记录信息查询。事件记录信息宜支 持以时间筛选的方式进行查询。 7.6.3 装置 宜具备故障记录功能，可通过设备的人机界面或配套上位机软件，以故障日志的形式进行 故障记录信息查询。故障信息宜支持以时间筛选的方式进行查询。 7.6

21、.4 装置 宜具备故障录波功能， 故障录波的触发信号可以是开关量 状态变化 、 电气量变化和用户操 作命令，录波数据可以送到上位机，并可在必要时传输至远程监控计算机： a) 应具备暂态故障记录功能 （ TFR 功能），采样频率应大于 6.4kHz（可配置）。 b) 所记录的模拟量应包含接口电压、电流、牵引负载电流采集以及电流指令。 c) 所记录的开关量，至少包括接口断路器、隔离 开关位置 信号，同时包含控制器启动录波信号。 d) 应具备事件的监视与记录，即顺序事件记录（ SER）功能，包含内部即外部事件，时间分辨率 应不大于 1ms。 e) 其他的 技术要求应符合 DL/T 553 的规定 。

22、 7.7 通信功能 7.7.1 装置 应对外预留至少一个 Ethernet， CAN 或 RS-485 通信接口，以满足站控层以及远程监控中心 的监控需求。 7.7.2 装置 应对外预留 不少于 2 个 逻辑信号接 口 ，以 实现 与外部设备进行逻辑联动。 7.8 耐湿热性能 装置应能承受 GB/T 7261中 第 21章规定的湿热试验。 7.9 动态性能要求 DB51/T 2701 2020 7 为考核 装置 对电流指令执行的动态性能，宜采用 0到 100%额定电流的阶跃响应试验进行考核。 0 到 100%额定的有功电流，无功电流或负序电流的阶跃实验中，电流执行的响应时间不应超过 10ms，

23、调 整时间不应超过 30ms，超调量不应超过 15%。 7.10 过载能力 装置 能达到的过电流倍数和持续时间，其功率单元， 匹配 变压器以及接口开关均应能耐受所要求的 持续或短时过负荷能力，通常 1.1倍过载应能持续运行， 1.2倍过载运行时间不低于 2s，超过上述过载能 力时，装置应具备可靠的保护。 7.11 温升 在额定负载运行条件下，检测系统部件、设备内部及连接点的温度，当温度变化不超过 1K/h时，认 为温度达到平衡，各部位温升应符合 表 1的规定 。 表 1 装置各部位的极限温升 部位名称 温升限值 (K) 干式匹配 变压器 绕组 A 级绝缘 60 B 级绝缘 80 F 级绝缘 1

24、00 H 级绝缘 125 铁芯 在任何情况下不出现使铁芯本身、其他部件或 其相邻的材料受到损害的程度 油浸 式匹配 变压器（字母代号为 O）绕组 65 铜母线 35 铜母线连接处 无保护层 45 有锡和铜保护层 55 有银保护层 70 铝母线 25 铝母线连接处 30 电阻元件 距电阻表面 30mm 处的空 气 25 印刷电路板上电阻表面 30 塑料、橡皮、漆膜绝缘导线 20 功率半导体器件 按各自元件标准规定 7.12 损耗 装置的总损耗（含 匹配 变压器和变流器的损耗）不应大于其额定容量的 5%。损耗的测定方法为： 在装置的各端口挂接双向电度表，手动设置同相供电装置以满载运行，统计装置在单

25、位时间内消耗的电 能，对时间求平均以得到装置的功率损耗。 7.13 噪声 按照 GB/T 3768 的规定进行噪声检测， 在额定负载和周围环境噪声不大于 40dB 的条件下，距离 装 DB51/T 2701 2020 8 置 水平位置 1m 处，测得的噪声最大值：水冷方式不应大于 70dB，风冷方式不应大于 85dB。 7.14 电磁兼容 装置核心部件电磁兼容性能 应符合 DL/T 1216的 要求 。 8 安全 8.1 材料防火要求 8.1.1 产品中非金属材料制造的零部件，应能承受 GB/T 5169.5 规定的着火危险试验，严酷等级为 20s。 8.1.2 控制单元的着火危险的防护应符合

26、 GB/T 14598.27 的规定。 8.2 外壳防护 应符合 GB/T 4208的要求，室内装置不低于 IP20，室外装置不低于 IP54。 8.3 电击防护 应符合 GB 5226.3中电击防护的要求。 8.4 机械防护 应符合 GB/T 14598.27中机械危险防护的要求。 8.5 介电强度 8.5.1 绝缘电阻 用空载电压为直流 500V的测试仪器测量各回路之间的绝缘电阻，应符合以下规定： a) 所有导电回路与地（或与地有良好接触的金属框架）之间的绝缘电阻应不小于 20M； b) 无电气联系的各导电回路之间的绝缘电阻应不小于 20M。 8.5.2 装置 的 耐 受电 压 要求 见表

27、 2。 表 2 装置 的 耐受电压 要求 额定 电压 kV(有效值 ) 最高 工作电压 kV(有效值 ) 额定 雷电冲击耐受电压 kV(有效值 ) 额定 短时工频耐受电压 kV(有效值 ) 6 6.9 60（ 40） 25 10 11.5 75（ 60） 30/40b； 35 27.5 31.5 185/200a 80/85a 55 63 325 140 注 1： 括号内和外数据分别对应低电阻接地系统和非低电阻接地系统。 注 2： a表示用于变压器类设备及高压电力电缆的内绝缘。 注 3： b为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压。 8.6 接地 DB51/T 2701 2020 9 8.6.1 装

28、置 的底架上应设置接地端子，该端子应有一个非结构连接的紧固螺钉或螺栓用来连接接地导 体。紧固螺钉或螺栓的直径应不小于 12mm。接地点 的保护接地符号 应 符合 GB/T 5465.2 的规定 。与接 地系统连接的金属外壳部分可以看作接地导体。 8.6.2 装置 应设有 两个 以上 接地点， 每个接地部分应以单独的接地导体（线）与接地母线相连接，严 禁在一个接地导体（线 ） 中串接几个需要接地的部分。 8.7 最小爬电距离 装置 内部元件 最小 绝缘爬电 距离 按户内供电设备考虑， 额定绝缘电压 UNm小于 1000V的最 小 爬电距离 尺寸参考 GB/T 32350.1中的相关要求 ； 额定

29、绝缘电压 UNm大于 1000V的最 小 爬电比距参考 GB/T 32350.1中 的相关要求。 9 包装、运输 、贮存 9.1 包装应 满足 GB/T 13384 的规定。 9.2 装置的柜体，应设置吊装梁，吊装孔或吊装环，其机械应力承受能力满足设备起吊重量的需求。 现场安装条件限制，需要滚杠搬运的情况下，装置底盘应有承重结构，能够支撑滚杠搬运的重量要求。 9.3 包装件（包装好的产品）应适于陆运、空运、水运（海运），运输装卸按包装箱的标志进行操作。 9.4 长期不用的装置应保留原包装，在 -25 +55，相对湿度不大于 80%，周围空气中不含有腐蚀 性、易 燃性及爆炸性物质的室内 储存 。 DB51/T 2701 2020 10 附 录 A （资料性附录） 装置 容量计算方法 A.1 若 三相电压不平衡度限值 为 u （ %）， 系统短路容量 为 ds （ MVA） ，则对应的负序功率允许 值 s （ MVA） 为： 100ds u s A.2 若牵引负荷功率为 s （ MVA） ，负序功率允许值为 s （ MVA） ，当牵引负荷功率因数为 1，且 装 置 的牵引侧与系统侧电压相位相差 90 时，牵引变压器的计算容量 Ts （ MVA） 和 装置 的计算容量 Cs （ MVA） 分别为： 111 112T C s ss s _