DB51T 2701交流电气化铁路同相供电装置技术规范.docx
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DB51T2701交流电气化铁路同相供电装置技术规范
ICS29.280
DB51
CCSS81
四川省地方标准
DB51/T2701—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
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
前言
本文件按照GB/T1.1—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。
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/T1094.6电力变压器第6部分：
电抗器
GB/T1094.11电力变压器第11部分：
干式变压器GB/T1984高压交流断路器
GB/T1985高压交流隔离开关和接地开关GB2894安全标志及其使用导则
GB/T3768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/T32347.2轨道交通设备环境条件第2部分：
地面电气设备
GB/T32350.1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/T4208外壳防护等级（IP代码）
GB/T4728.1电气简图用图形符号第1部分：
一般要求
GB/T5169.5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/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：
通用技术条件
GB5226.3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/T5465.2电气设备用图形符号第2部分：
图形符号GB/T6451油浸式电力变压器技术参数和要求
GB/T7261继电保护和安全自动装置基本试验方法
GB/T7268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GB7947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/T11032交流无间隙金属氧化物避雷器
GB/T13384机电产品包装通用技术条件
GB/T14048.2低压开关设备和控制设备第2部分：
断路器
GB/T14598.27量度继电器和保护装置第27部分：
产品安全要求GB/T15543电能质量三相电压不平衡
GB/T50062电力装置的继电保护和自动装置设计规范
GB/T50065交流电气装置的接地设计规范
DL/T474.1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/T553电力系统动态记录装置通用技术条件
DL/T1215.3链式静止同步补偿器第3部分：
控制保护监测系统DL/T1216配电网静止同步补偿装置技术规范
TB/T3159电气化铁路牵引变压器技术条件
IEC60073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
（Basicandsafetyprinciplesforman-machineinterface,markingandidentification-Codingprinciplesforindicatorsandactuators）
IEC61000-5（所有部分）电磁兼容性（EMC）第5部分:
安装和调试指南（Electromagneticcompatibility（EMC）-Part5：
Installationandmitigationguidelines）
IEC/TR62063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-voltageswitchgearandcontrolgear-Theuseofelectronicandassociatedtechnologiesinauxiliaryequipmentofswitchgearandcontrolgear）
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-phasepowersupply
是指牵引变电所用三相电网中的某一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-phasepowersupplysystem
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-phasepowersupplydevice
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
补偿变流器compensationconverter
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tractionmatchingtransformer
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。
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/T32347.1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/T32350.1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0.3gm/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GB2894的规定在电气设备和线路附近标识“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/T4728.1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GB2894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IEC60073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GB7947的规定。
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结构要求
6.5.1补偿变流器
补偿变流器结构应符合DL/T1216的要求。
6.5.2匹配变压器
匹配变压器应符合GB/T6451或GB/T1094.11的要求。
6.5.3牵引变压器
牵引变压器应符合TB/T3159的要求。
6.5.4电抗器
电抗器应符合GB/T1094.6的要求。
6.5.5断路器
断路器应符合GB/T1984和GB/T14048.2的要求。
6.5.6隔离开关
隔离开关应符合GB/T1985的要求。
6.5.7避雷器
避雷器应符合GB/T11032的要求。
7功能与性能
7.1基本功能
7.1.1装置应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
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、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/T1215.3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，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/T1215.3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/T50062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/T2701—2020
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。
7.6.4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/T553的规定。
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/T7261中第21章规定的湿热试验。
7.9动态性能要求
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，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
100
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/T3768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
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/T1216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/T5169.5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GB/T14598.27的规定。
8.2外壳防护
应符合GB/T4208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GB5226.3中电击防护的要求。
8.4机械防护
应符合GB/T14598.27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20MΩ；
b）无电气联系的各导电回路之间的绝缘电阻应不小于20MΩ。
8.5.2装置的耐受电压要求见表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
a
185/200
a
80/85
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
8.6.1装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/T5465.2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/T32350.1中的相关要求；额定绝缘电压UNm大于1000V的最小爬电比距参考GB/T32350.1中的相关要求。
9包装、运输、贮存
9.1包装应满足GB/T13384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。
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uε（%），系统短路容量为sd（MVA），则对应的负序功率允许值sε（MVA）为：
sε=uε⨯sd
100
A.2若牵引负荷功率为s（MVA），负序功率允许值为sε（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sT（MVA）和装置的计算容量sC（MVA）分别为：
⎡sT⎤=1⎡11⎤⎡sε⎤
⎢s⎥2⎢-11⎥⎢s⎥
⎣C⎦⎣⎦⎣⎦
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