ZBP200P直流系统数据柜

ZBP200P直流系统数据柜技术规范

1. 范围

本规范规定了直流牵引系统中智能数据控制柜的功能要求、安装要求和技术服务等内容

本规范适用于直流牵引系统内含智能数据控制的新建工程，其它扩建、改建工程可参照执行

2. 设计引用标准

GB50070-2009《矿山电力设计规范》

GB/T 12173-2008《矿用一般型电气设备》

GB14549-1993《电能质量 公用电网谐波》

GB/T3797-1998《电控设备  第二部分  装有电子器件的电控设备》

GB/T 3859       《半导体变流器》

GB/T17626      《电磁兼容 试验和测量技术》

GB/T13422-1992  《半导体电力变流器电气试验方法》

IEC60146        《半导体变流器》

IEC60255        《电气保护继电器》

EN50123-7     《直流牵引系统测量、控制与保护》

DL/T814-2002      《配电自动化系统功能规范》

Q/GDW 231-2008   《无人值守变电站及监控中心技术导则》

GB2887-1989       《计算机场地技术条件》

GB/T13730-92      《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

Q/GDW129-2005    《公司企业标准 电力负荷管理系统通用技术条件》

GB4208－1993      《外壳防护等级（IP代码）》

GB/T 2421         《电工电子产品环境试验  部分 总则》

GB/T 2423.1-2001   《电工电子产品环境试验  第2部分：试验方法  试验A：低温》

GB/T 2423.2-2001   《电工电子产品环境试验  第2部分：试验方法  试验B：高温》

GB/T 2423.9-2001   《电工电子产品环境试验  第2部分：试验方法  试验Cb：设备用恒定湿热》

GB/T 2423-2001    《电工电子产品环境试验》

GB/T 16935.1-1997 《低压系统内设备的绝缘配合  部分》

GB/T 17626.2-2006 《静电放电抗扰度试验》

GB/T 17626.3-2006 《射频电磁场辐射抗扰度试验》

GB/T 17626.4-2008 《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》

GB/T 17626.5-1999 《浪涌（冲击）抗扰度试验》

GB/T 17626.8-2006 《工频磁场抗扰度试验》

GB/T 17626.10-1998 《阻尼振荡磁场抗扰度试验》

GB/T 17626.11-1999 《电源中断抗扰度试验》

GB/T 17626.12-1998 《振荡波抗扰度试验》

JB/Z19582.1-2004   《Modbus应用协议》

JB/Z19582.2-2004   《Modbus在串行链路上的实现指南》

JB/Z19582.3-2004   《Modbus在TCP/IP上的实现指南》

JB/T10308.3-2005   《测量和控制数字数据通讯工业控制系统用现场总线 (Profibus-DP) 》

3.  使用环境条件

海拔高度：≤1000m；

环境温度：-5℃～＋45℃（户内）；

-25℃～＋55℃（户外）；日温差：25K；

相对湿度：95％（日平均）；

90％（月平均）；大气压力：86kPa～106kPa；

抗震能力：水平加速度 0.30g，垂直加速度 0.15g；

注：以上环境条件可根据具体工程调整

4.  技术要求

4.1  电源

控制柜电源额定电压：AC380/，50Hz

4.2  控制柜尺寸

控制柜尺寸宜按照 GB/T 19183.2—2003《电子设备机械结构 户外机壳 第 2 部分：箱体和机柜的协调尺寸》中尺寸系列的数值选择控制柜尺寸宜为 800（宽度）×600（深度）mm、1000（宽度）×800（深度）mm， 高度视柜内设备情况确定

4.3  控制柜结构

4.3.1 安装于户外的控制柜宜采用双层柜体，两层板材之间距离为 25mm户内控制柜可采用单层柜体板材厚度不小于 1.5mm

4.3.2 控制柜应为前后开门，便于设备安装和连接

4.3.3 控制柜应留有地脚安装孔

4.3.4 控制柜应设有便于产品运输的起吊设施

4.3.5 控制柜应设有供调试、检测接线用穿线孔

4.3.6 结构组装后应整洁、美观，各焊口应无裂纹、烧穿、咬边、气孔、夹渣等缺陷，并应及时清除焊渣

4.3.7 各紧固联接应牢固、可靠，所有紧固件均应具有防腐蚀镀层或涂层，紧固联接应采取防松措施

4.3.8 结构各结合处及门的缝隙应匀称，门的开启、关闭应灵活自如，锁紧可靠门的开启角度应不小于 90°

4.3.9 控制柜应提供可靠的锁具、铰链及外壳防护

4.3.10 控制柜具备防盗性能，所有的装配螺钉应从机柜内部拆卸

4.3.11 户外安装的控制柜应安装防雨帽，防止雨水进入柜内

4.4  控制柜材料

4.3.1 控制柜材料宜采用优质冷轧钢板，也可采用复合材料柜体外表面和内表面宜采用粉末喷涂对于高污染地区，控制柜材料可采用不锈钢

4.3.2 用于控制柜的金属材料应具备抗腐蚀和电化学反应的能力

4.3.3 用于控制柜的非金属材料应无脱层、空洞等缺陷在经腐蚀性液体试验后无应力裂纹、无涂层剥落、无蜕皮、无颜色改变

4.3.4 非金属零部件（包括绝缘电线、电缆和发泡材料）应为自熄性材料，其阻燃性应能通过阻燃试验的要求

4.3.5 所有外露非金属制件应能抵抗紫外线，经过模拟太阳辐射试验后，无裂纹、针孔、破损等现象

4.4 保护功能

4.4.1反映电流上升率和电流增量的保护

装置能利用电流上升率和电流增量作为判据，在被保护系统发生短路故障初期及时的切断短路电流，从而更加有效地保护整个供电系统和机车的安全运行

上升率保护分为近端短路电流上升率保护和远端短路电流上升率保护当保护装置安装点附近发生短路故障时，电流的上升率很大，稳态短路电流值较大；当远端发生短路故障时，电流的上升率较小，稳态短路电流也小很多，通常与电车启动或通过接触网分段时的电流瞬时峰值相近，甚至小于该电流

4.4.2 过电流速断保护

针对触网或直流馈线段发生的瞬时或金属性直流正负级短路时装置能进行速断保护，并且其定值设定可以和断路器自带瞬动保护配合

4.4.3 过电流延时保护

针对触网上发生较大负荷短时间运行导致触网过热退火时，装置能作出判断，并根据设定的过流延时保护定值进行保护，且同时具有兼顾非金属性短路和部分远区短路保护功能

4.4.4热过载保护

装置能用于消除热过负荷故障，而非短路故障即根据接触网上流过的电流来计算接触网的发热量，根据接触网的热负荷特性及环境条件推算出接触网的温度当测量的累积热量超过阈值，保护装置给出相应的报警信息或跳闸指令并闭锁断路器合闸回路断路器跳闸后，接触网逐渐冷却，当温度进一步下降，低于返回热容量，则解除热过载保护闭锁断路器合闸回路

4.4.5 框架泄漏保护功能

负极柜内设置低阻抗框架保护装置框架保护装置用于保护直流牵引供电系统设备，即整流器、直流进线柜、直流馈线柜框架泄漏保护装置由一套电流元件（包括电流采集装置）和一套电压元件（包括电压采集装置）组成

框架保护装置耐受容量满足10kA、200ms的要求，电压元件可当地投入/切除，并可分别整定为报警和跳闸二段

框架保护动作跳闸后，跳开的交流10kV馈线开关、直流750V进线开关和直流750V馈线开关，并闭锁上述开关的合闸功能只有当故障消失，当地复归框架保护后，断路器才能合闸

 框架保护的电流保护与电压保护分别设置保护出口和出口继电器

4.4.6 自动重合闸功能

根据上述所装设的几种保护，一旦保护动作后可通过自动重合闸进行矫正如果导致保护动作的故障是瞬时性的，则可通过自动重合闸来保证触网供电的连续性如果存在的是性或长时间短路故障，自动重合闸多次动作失败后闭锁合闸回路，防止在故障状态下对断路器进行合闸，只有进行人工复归后才能解除闭锁

4.4.7整流器保护

在每台整流器内设置下述保护：内部短路保护、换相过电压保护、交流侧过电压保护、直流侧过电压保护、外部短路保护、温度保护

4.4.8内部短路保护

每个整流二极管串联一个快速熔断器，当二极管失去单向导通性能时产生变压器二相短路，回路中将产生短路电流，此时由二极管熔丝熔断来保护快速熔断器带有接点，熔断后能给出信号用于报警或跳闸当一个臂内只有一个熔丝熔断时，发出报警信号，超出一个时发出跳闸信号

4.4.9 换相过电压保护

用阻容吸收电路防止换相过电压损坏二极管

4.4.10 交流侧过电压保护

在交流侧加RC 过电压抑制回路，防止交流侧开关操作或变压器感应产生过电压损坏二极管

4.4.11 直流侧过电压保护

在直流侧加装RC 过电压抑制回路和放电回路，防止直流快速开关或断路器开合时产生操作过电压损坏二极管，并在整流器输出端并联一个压敏电阻，抑制残余的过电压

4.4.12 外部短路保护

当直流侧短路，直流快速开关正常分断时，整流器中硅元件及快速熔断器均不会损坏；如直流快速开关拒动，由牵引变压器一次侧的交流断路器开断短路电流，整流器中硅元件及快速熔断器也不会损坏

4.4.13 温度保护

在整流器元件散热器上设置温度传感器，用于监视元件散热器的温度，并发出报警信号

4.4.14  整流变压器的电气保护

4.5 信息采集功能

4.5.1 采集断路器和隔离开关的位置信号

4.5.2电流、电压等模拟量采集

4.5.3 断路器过流故障指示

4.5.4开关柜内的事故、报警信号

4.5.5 整流系统（包括整流系统进线电源、整流变压器、整流柜、直流开关柜等）各种控制信号、工作状态、历史数据的采集和控制

4.6 控制功能

可在当地/远方对整流系统（包括整流系统进线电源、整流变压器、整流柜、直流开关柜等）进行操作控制 ，数据库正规含有远程数据通讯控制功能

4.3.5  数据管理系统柜

5.  绝缘性能

5.1 绝缘电阻

在正常运行条件下，控制柜的外引带电部分和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用 1000V 直流兆欧表测量其绝缘电阻值，应不低于 20MΩ

5.2 介电强度

在正常运行条件下，控制柜能承受交流 50Hz、2000V，历时 1min 工频耐压试验，无击穿闪络及元器件损坏现象工频试验电压值按表 4.5-1 选择，也可以采用直流试验电压，其值应为规定工频试验电压的 1.4 倍

表 4. 5-1 各回路试验电压要求

5.3  冲击电压

在正常运行条件下，控制柜的工作电源回路、输出触点等回路对地，以及回路之间，应能承受 1.2/50us

的标准雷电波的短时冲击电压试验，试验电压为 5000V

6.  耐气候性能

控制柜应能承受下表中严酷等级 1 级的气候试验试验后，用目测检验内部零件，判定是否合格， 应无锈蚀、裂纹或其他损坏，无水进入铰链、锁和把手等应处于工作条件按照下表中的 i 项的试验应证明冰霜可能接近内部零件，但没有导致防护等级降低的损坏

表 4. 6-1 环境等级 1 和等级 2 的气候条件

7.  温湿度调节性能

控制柜应对柜内温度、湿度具有调节和控制能力通过调节，柜内温度应保持在＋5℃以上，柜内温度不超过柜外环境温度，柜内湿度应保持在 90％以下，以满足柜内智能电子设备正常工作的环境条件，避免大气环境的恶劣导致的智能电子设备误动或拒动行为

控制柜内应配置加热器，防止柜内出现凝露

控制柜顶部应加装隔热材料，阻止太阳辐射对机柜内部的影响

控制柜宜采用自然通风方式柜内空气循环为下进风，上出风控制柜底座高度应≥100mm， 以确保空气流入不受阻进、出风口内侧应配置可拆卸的滤网柜内设备布置时应考虑预留风道的位置在环境温度较高的地区，可配置换气扇进行主动换气换气扇应采用 AC220V 供电， 振动、噪音及电磁干扰不影响控制柜内智能电子设备的可靠性

双层控制柜外壁宜上下不封口，形成自然风冷风道

在环境温度寒冷的地区，柜体内六面应铺设阻燃型保温层，保温材料选用导热系数小，比重轻， 阻燃，无毒，防水性好和耐腐蚀的产品

 在环境温度炎热的地区，可在控制柜顶部加装铝散热片，加强传导散热

8.  告警功能

控制柜的温度、湿度控制系统应具有告警功能，能够对温度、湿度传感器及控制器执行元件的异常工作状态进行告警

报警信号应包括对下述行为的监视：凝露控制器异常、温度控制器异常、加热器异常、换气扇异常等

温度控制系统中发生温度传感器、换气扇、低温控制加热器损坏时，温度控制系统应能发出异常告警信息

湿度控制系统中发生湿度传感器、加热器损坏时，湿度控制系统应能发出异常告警信息

9.   机械性能

9.1 控制柜在经过振动、冲击和碰撞等机械试验后，不应出现下列缺陷：

9.1.1出现影响形状、配合和功能的变形或损坏；

9.1.2脱层、翘曲、戳穿和变形；

9.1.3密封部位的膨胀、开裂、脱落；

9.1.4安装件、紧固件的弯曲、松动、移位或损坏；

9.1.5门、盖板等活动部件转动不灵活、关（锁）不住、卡死

9.2 接线、回路布置要求

9.2.1控制柜的设计应满足光缆、电缆由柜底引入的要求

9.2.2柜内应配置足够端子排端子排、电缆夹头、电缆走线槽均应由阻燃型材料制造端子排的安装位置应便于接线，距柜底不小于 300mm，距柜顶不小于 150mm每组端子排应留有不少于端子总量 15％的备用端子端子排上的操作回路引出线与操作电源不能接在相邻的端子上，直流电源正、负极也不能接在相邻端子上

9.3 控制柜内应留有安装光纤熔接盒的位置

10.   接地

控制柜内宜设置截面不小于 100mm2 的接地铜排，并使用截面不小于 100mm2 的铜缆和电缆沟道内的接地网连接控制柜内装置的接地端子应用截面不小于 4mm2 的多股铜线和接地铜排连接

11. 柜内照明

控制柜内应设有照明设施

12. 防护等级

户外控制柜的外壳防护等级应符合 IP55，户内控制柜的外壳防护等级应符合 IP40

13. 技术服务

13.1应提供的技术文件

13.2经具有委认可的设备质检部门出具的产品型式试验质检报告

13.4产品的 ISO9000（GB/T 1900）质量保证体系文件，能够证明该质量保证体系经过并且正常运转

14. 应提供的资料

14.1 控制柜的安装布置图，包括柜体尺寸和安装尺寸；

14.2 控制柜内元件的原理接线及其说明；

14.3 柜内光纤、电缆的连接要求等；

14.4 其他资料和说明手册，主要包括：

控制柜的装配、运行、检验、维护、零件清单、推荐的部件以及型号等方面的说明；

试验设备及专用工具的说明和有关注意事项；

控制柜的正常试验、运行维护、故障诊断的说明

15. 技术配合

现场安装/投运的合作和管理

提供设备的现场验收、测试方案和技术指标

其它约定配合工作

定货须注明产品名称、型号、数量、设备规格，如有特殊要求须先向本厂说明，从便尽量满足用户要求

本厂可代为客户设计一、二次系统方案

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