深圳地铁二号线排流柜
技术方案
西安永电气有限责任公司 二零零八年五月二十日
排流柜技术方案
1. 概述
排流柜安装于牵引变电所内，排流柜的一端接负极柜内的直流负母排，另一端接隧道结 构钢筋（或高架桥梁结构钢筋） 、整体道床结构钢筋、牵引变电所的地母排。使结构钢筋中的 杂散电流单方向回流到牵引变电所内的负极柜，防止杂散电流对结构钢筋的腐蚀。
本排流柜主回路采用 1接地 +4排流的联结形式。将这 5个支路所收集的杂散电流通过汇流 母排进行收集，最终回流至牵引所排流柜负极。
四个排流二极管支路电气参数完全一致，杂散电流经排流柜进线排进入，依次流经二极 管、熔断器、电流传感器，负荷开关，进入四个支路共用的可调电阻，再流入汇流母排。接 地二极管支路由二极管、电流传感器、和负荷开关组成，电流通过接地支路专用可调电阻汇 流至汇流母排。
排流柜所选用的熔断器为直流快速熔断器，有别于交流快速熔断器，由于交流电有过零 点，产生的电弧容易在过零点时熄灭，直流电拉弧因无过零点，对器件本身的消弧能力较交 流快熔有所提高。所以对于根据地铁直流供电的实际情况，我公司选用国内知名品牌的直流 快速熔断器以满足地铁实际运行工况。
排流柜内各器件都有明显的标识，方便施工和检查维修。
排流柜采用1200mnK 1000mn￥ 2000mm勺GGD金属屏柜，柜体无焊接，全部采用不锈钢螺栓 连接。防护等级为 IP20, 柜体前后开门，以方便检修。在柜体的前后门下部开有进气网孔，上 部设有散热通风孔，两侧封盖。柜体经电镀锌处理，表面静电塑料喷粉，防腐性强。
2. 主要技术参数
2.1 型号 2.2 系统额定电压 2.3 系统最高电压 2.4 额定排流电流
YGP2Q46I
1500V DC 1800V DC
200A
100kA （ 200ms）
5kV
2kV
2.5 额定短路电流 2.6 主回路工频耐压 2.7 辅助回路工频耐压 2.8 电流不平衡度 2.9 外形尺寸
（ 1min） （ 1min） < 10%
1200mm
x 1000mnX 2000mm（宽X深X高）
户内安装
2.10 安装形式 2.11 防护等级 2.12 二极管型号
IP20
ZP800-30 、 ZP4400-30
2.13短路保护 2.14过电压保护 2.15防凝露 2.16故障报警方式 2.17主电路联结形式 2.18环境条件
1
每只二极管串联直流快速熔断器 压敏电阻 设置加热器
屏面指示灯、远端冷节点、数据传输故障状态 接地+4排流 环境温度：0?+45 C 相对湿度：日平均值不大于
95%月平均值不大于 90% (25C);
有凝露发生，海拔高度：w 2000m,地震烈度：7度，雷暴日：〉
90日/年
3排流柜设计计算
3.1二极管
排流柜选用中国北车集团永济电机厂研制生产的二极管
我公司的电力半导体器件从七十年代初投产，通过与西安交通大学、西安理工大学联合 开发，并从美国、英国引进的半导体器件生产技术等方式，培养了一支高技术水平的研究开 发队伍，在电力半导体器件的设计与生产上形成了一套特有的制造工艺。我公司生产的二极 管具有以下特点：
投标选用的二极管主要技术参数见下表：
规格 ZP800-30 项目 正向平均电流1 F(AV) 反向重复峰值电压 反向不重复峰值电压 额定结温Tjm (C ) 储存温度 (c) 正向浪涌电流IFSM ZP4400-30 4400 3000 (A) V RRM (V) 800 3000 VRSM (V) > 4600 175 -40 ?160 > 4600 180 -40 ?160 56.6 X0 3(A) 12.4X 10 31t (A S) 安装力 (kN) 正向峰值电压VFM 反向重复峰值电流
227.73X 10 516 X10 70 613 (V) IRRM (mA) w 1.30 w 30 ( 175C) w 1.3 w 250 3.2相关计算
3.2.1整流管的参数计算 321.1
电压等级
主回路额定直流电压为 1500V,最高电压为1800V,考虑留有一定的电压裕量（1.5~2 ），管子承 受的反向电压为 2800~3000V。
3.2.1.2整流管许可电流的核算
自冷条件下，整流管通过的电流容量下降到 出6m/s风速下整流管所允许通过的电流容量。
6m/s风速下所允许流过容量的 1/3左右，故先计算
许可功率PT= (Tj-Ta) / ( Ra+Rc+Rs)=( 180-50)/ (0.09+0.02+0.005 ) ZP800-30整流管 许可正向功率
=1130W
R=0.9PT =0.9 X 1130 =1017W
许可电流为
VTO
1 F(AV)
、、VTO
4 PF
FT
3.1 rT
2 3.1
0.88
\\ 0.88
2
3.1 0.2 10 3
2 3.1 0.2 10
3
4 1017
3
7 54 A
VTO —门槛电压 r T —斜率电阻 Rsa —散热器热阻
Rc —结壳热阻，取 0.02 C /W R-—接触热阻，取 0.005 C /W
故自冷条件下，ZP800-30整流管所允许流过的电流为754/3=251A左右，电流裕量为 251/200=1.25，故所选
ZP800-30整流管能满足技术要求。
ZP4400-30整流管
自冷条件下，整流管通过的电流容量下降到 先计算出6m/s风速下整流管所允许通过的电流容量。
许可功率 PT= (Tj-Ta) / (Rsa+Rjc+Rcs) = (150-45) / (0.025+0.007+0.006 ) =2763W 许可正向功率 PF=0.9PT =0.9 X 2174 =2487.6W 许可电流为
6m/s风速下所允许流过容量的 1/3左右，故
IF（AV）
VTO VTO 4 FF 3.1 斤 2 31斤
0.79 0.79 4 2487.6 3.1 0.077 10 2 3.1 0.077 10
故自冷条件下, 总通流能力为
23
1972.8A
ZF4400-30整流管所允许流过的电流为 1972.8/4=493.2A左右，选用两只并联,
493.2X 2=2466A，安全系数为2466/200=4.93，可满足系统要求。
4 可调电阻的计算
由于排流网支路与轨道是牵引电流回流的两个并联支路，排流网支路和轨道的不同之处在于排流 网支路电阻大于轨道电阻，故回流电流大部分通过轨道流回牵引整流器负极。在地铁运行初期，由 于轨道与道床绝缘强度较好，泄漏到地下的杂散电流相对较少，经过长期运行后，轨道与道床绝缘 强度不断降低，此时泄漏到地下的杂散电流不断增多。为了防止杂散电流过大损坏排流二极管，在 排流支路上串联可调电阻器。本柜依据招标要求，采用 调电阻，五档可调，可根据地
铁运营的实际工况调节限制杂散电流大小。
0-5 Q 0.5kw可
5 保护器件的选择
5.1压敏电阻RV1?RV5的选择
压敏电阻的选用主要考虑额定电压和通流容量。额定电压通常按实际电压的 敏电阻的额定电压选 3000V。
通流容量的选择，原则上是压敏电阻元件通过的最大电流大于泄放浪涌电压流过的实际浪涌峰 值电流。在此通流容量取 20kA。
2 倍来核算，故压
5.2 故障报警的显示。
5.2.1 排流柜面板上设置指示灯指示故障类型，以方便工作人员检修工作。
5.2.2故障报警信号通过 RS485串行通信与变电所综合自动化系统连接，采用开放的通信协议，波 特率可调。 5.3 抗干扰措施
5.3.1排流柜二次回路采用单片机 80C196KC作为核心器件，对电流、电压、各状态量集中进行采集、 检测以及信号
的传送。单片机具有抗干扰能力强、编程简单、维护方便，具有很高的可靠性。
5.3.2 排流柜的内部布线考虑环境温度及电磁干扰，采用耐高温导线、屏蔽线等。
6 排流柜结构
6.1排流柜采用1200mm< 1000mn￥ 2000mnH勺GG金属屏柜，柜体无焊接，全部采用不锈钢螺栓 连接。。在柜体的前
后门下部开有进气网孔，上部设有散热通风孔，两侧封盖。柜体经电镀锌 处理，表面静电塑料喷粉，防腐性强。
6.2 6.3
排流柜除二极管和可调电阻安装于柜体后部，其余部件都安装在柜前的绝缘板上。
二极管配铝合金挤压型材散热器，自然空气冷却。条状散热器作为阴极用，二极管单元 由铝型材散热器、管芯、
压紧螺栓、绝缘板、垫块、钢球、簧板、螺母组成。
6.4 进出铜排采用下进下出形式。
排流柜技术方案
