CN218472772U - 一种装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，通过在开关柜内安装避雷器、浪涌保护器、屏蔽双绞线及扼流圈等三级防护，解决了使用单一措施时雷电密集地区开关设备防护效果达不到要求的问题，达到了提高防雷及电磁兼容抗扰度等级、减少供电设备运营异常跳闸、减少经济损失、减少运营人员检修工作量和人工成本的有益效果。

Description

一种装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备

技术领域

本实用新型涉及输变电设备技术领域，具体为一种用于雷电密集地区的装有防雷及抗扰提升装置的直流开关设备。

背景技术

随着国内城市轨道交通快速的发展，在信息化带动工业化的指引下，各类信号控制设备、电子器件、数据网络设备在城市轨道交通供电设备的应用越来越广泛，轨道交通供电系统中测量和保护器件用微电子集成器件，此此类设备一般工作电压低、额定电流以微安计算，耐压水平低、敏感性高、抗干扰能力低，因而极易受到雷电电流脉冲等外部接地故障的危害。根据有关的调查和研究，干扰信号主要是直流系统外部接地故障或感应雷电的电磁脉波，故需要针对外部接地系统连续性或异常接地故障冲击影响下，提升设备的“抗快速瞬变脉冲群扰动”的能力。雷电密集地区对电气设备有极其恶劣的影响，直接损失主要表现：电气设备绝缘被破坏、电力设备损坏，间接损失：供电设备跳闸，局部停电。目前既有的防雷措施一般只采用单纯的避雷器或者SPD或两者的结合对整个设备进行保护。

如公开号为CN207882358U的专利文献公开了一种地铁直流供电系统接触网防雷监测装置，包括：一磁通门电流传感器，预先穿套在避雷器的下端接线上；一避雷器动作计数器，串接于避雷器的下端接线上；一SPD智能监测传感器，安装于直流开关柜内；一接触网防雷监测箱；磁通门电流传感器输入到接触网防雷监测箱的模拟量输入通道；避雷器动作计数器输入到接触网防雷监测箱的开关量输入通道进行累加；SPD智能监测传感器通过以太网输入到接触网防雷监测箱的以太网端口；接触网防雷监测箱的以太网通信端口经交换机以TCP modbus协议传输到监控电脑。该实用新型即通过避雷器和浪涌保护器来保护直流开关柜。

所以，在实际操作过程中上述专利及现有技术存在如下不足：既有单一的雷电防护措施存在器件仅可保护极端对地，效果也达不到复杂的防护要求，牵引供电系统测控和保护器件等敏感元件极易引起误动作而造成跳闸事件，引起大范围的停电，严重威胁运输安全，根据GB/T 17626.4-2018更新版EMC 电磁兼容标准，将直流牵引设备EMC试验等级抗扰度水平及共模试验提升至最高级4级，采用单一的措施已达不到该要求要求的水平。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于雷电密集地区直流开关设备防雷提升装置，以解决上述问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，包括开关柜及柜外的接地总母排，所述开关柜包括接口柜、馈线柜、进线柜、负极柜、整流器柜，所述开关柜内安装有弱电元件，所述整流器柜安装有桥式整流器，其特征在于：所述开关柜内还安装有避雷器、浪涌保护器、屏蔽双绞线及扼流圈，所述浪涌保护器安装在接口柜内并连接到直接的设备直流电源上，接地端连接到设备接地铜排上，所述弱电元件输入输出端口上连接有屏蔽双绞线和扼流圈。

优选的，所述避雷器设置在正母线对地之间。

优选的，所述避雷器设置在负母线对地之间。

优选的，所述避雷器设置在桥式整流器出口正负极之间。

优选的，所述浪涌保护器使用参数为电压保护水平不大于1.25kV、响应时间不大于25ns的浪涌保护器。

优选的，所述浪涌保护器保护端通过微型断路器连接到直接的设备直流电源上。

优选的，所述屏蔽双绞线包括双绞线和屏蔽层，所述双绞线连接在弱电元件的电源端、信号触发端及信号输出端。

优选的，所述扼流圈采用磁环共模扼流圈。

优选的，所述扼流圈安装在弱电元件的信号触发端和信号输出端。

本实用新型充分利用了当代先进的防雷技术，采取更加多样有效的防护措施，开展系统性的保护，提高了防直流外部接地故障的EMC等级,防止直流系统外部接地故障或感应雷电的电磁脉波对供电线路的造成危害。减少了供电设备运营异常跳闸，保证线路不间断供电，提高了牵引供电系统供电可靠性，保证了运营安全。同时降低了微电子设备的故障，提高了设备EMC电磁兼容等级，提高了设备抗外部电流冲击扰动性能，提高了设备抗干扰性能，减少了经济损失，最终减少了运营人员检修工作量和人工成本。

附图说明

图1为本实用新型分布式防雷及抗扰提升装置总配置示意图；

图2为本实用新型弱电元件配置细节示意图；

其中，1-接口柜，2-馈线柜，3-进线柜，4-负极柜，5-整流器柜，51-桥式整流器，6-接地总母排，7-设备接地铜排，8-弱电元件，11-避雷器，12- 浪涌保护器，13-微型断路器，14-屏蔽双绞线，141-双绞线，142-屏蔽层， 15-扼流圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实施例提供了一种技术方案：本实用新型的一种装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，包括开关柜及柜外变电所的接地总母排6，所述开关柜包括一个接口柜1、四个馈线柜2、两个进线柜3、一个负极柜4、两个整流器柜5，所述整流器柜5的输出接到进线柜3的输入，所述馈线柜2和进线柜3中都安装有弱电元件8，所述整流器柜5安装有桥式整流器51，所述馈线柜2、进线柜3、负极柜4和整流器柜5中安装有避雷器11，所述接口柜中安装有浪涌保护器12，所述馈线柜2和进线柜3中安装有屏蔽双绞线14 及扼流圈15，所述浪涌保护器12安装在接口柜1内并连接到直接的设备直流电源上，所述浪涌保护器12的接地端连接到设备接地铜排7上，所述弱电元件8输入输出端口上连接有屏蔽双绞线14和扼流圈15。

所述避雷器11作为第一级防护：在进线柜3中，所述避雷器11设置在正母线对地之间，用于雷电侵入波沿接触网进入变电所的过电压保护，在本实施例中，所述避雷器11一端接在进线柜3内的DC1500V+的正母线上，其接地端通过电缆引至电缆夹层内的变电所的PE接地总母排6上；在馈线柜2和负极柜4中，所述避雷器11设置在地上及与地上相邻的地下牵引所的负母线对地之间，用于雷电侵入波沿钢轨进入变电所的过电压保护，在本实施例中，在馈线柜的每个回馈线对地之间都设置了避雷器11，一端接在馈线侧，其接地端通过电缆引至电缆夹层内的变电所的PE接地总母排6上，在负极柜4中，避雷器11一端接在DC1500V-负母线上，其接地端通过电缆引至电缆夹层内的变电所的PE接地总母排6上；在整流器柜5内，所述避雷器11设置在桥式整流器51出口正负极之间，可以抑制桥式整流器51直流侧的过电压，保护桥式整流器51。所述避雷器11的技术参数为残压值不大于4.8kv，响应时间小于或等于100ns，可防范8/20us、10KA的雷电波，达到I EC60664-1规定的最高防护标准。

所述浪涌保护器12作为第二级防护，设置在向重要或弱电元件用电设备供电的分路处，这些进一步对通过第一级避雷器的残余浪涌电压限制，对通过了用户供电入口处避雷器的残余浪涌电流完善的吸收，对瞬态的过电压有较好的抑制作用，这类防护进行控制电源相-地的模式保护，所述浪涌保护器 12使用参数为电压保护水平不大于1.25kV、响应时间不大于25ns的浪涌保护器，可防范8/20us、3KA的冲击电波。在本实施例中，所述浪涌保护器12 设置在接口柜1的总控制电源处，分为DC220V控制电压的和DC24V控制电压的防护，分别与馈线柜2、进线柜3、负极柜4的控制电源并联连接。两路DC220V 控制电源由变电所内直流屏提供，引入到直流接口柜内，与微型断路器13连接避免浪涌保护器12受持续过电压或过电流的损坏，浪涌保护器12上端串接在微型断路器13下端，下端接设备，浪涌保护器12接地端接变电所内系统地PE的设备接地铜排7上，从而保护DC220V控制电压下的雷电流敏感设备，在电线上突然窜入的瞬时过电流和电压控制在设备所能承受的范围之类，或者将强大的雷击电流引入到大地中，确保设备或系统可以安全稳定的工作。 DC24V控制电压的防护浪涌保护器12，与DC24V的控制电源并联连接，进线端接微型断路器13，接地端接变电所内系统地PE的设备接地铜排7，有效降低雷击环境下被保护回路的瞬态过电压，保护弱电设备的安全。

这些避雷器11和浪涌保护器12是专为承受雷电和感应雷击的大电流以及吸收高能量浪涌电流而设，可将大量的浪涌电流分流到大地，仅仅限制电压，提供过电压保护，不能完全保护系统内部的敏感器件的。所以弱电元件8 输入输出端口上的屏蔽双绞线14和扼流圈15作为第三级防护的最终保护设备的手段，保护一些重要设备或重要的弱电设备在雷电密集地区免受雷电流的冲击，同时也可以保护设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。在雷电密集地区，雷电附近发生的电弧在输入/输出电源线上产生瞬间高压，干扰信号浸入线路与接地之间，干扰电流在两条信号线各流过一半，以地为公共回路，在信号线与地之间传输。故需要消除此类共模干扰，消除干扰源和弱电设备之间的耦合和辐射，提高弱电元件8的抗干扰能力，防止弱电元件8误动作，保证设备可靠运行。本实施例中，所述弱电元件8电源、信号触发端、输出端采用屏蔽双绞线14，屏蔽层142有效接地，信号触发端、输出端双绞线141套上磁环共模扼流圈15，具体为：所述弱电元件8的⑨⑩引脚分别是电源端DC220V+、DC220V-，①②引脚、③④引脚分别为两个信号触发端口，⑤⑥⑦⑧为信号输出端，所述弱电元件8的电源端引入线为2*1.0mm²双绞线 141，其屏蔽层142接地；所述弱电元件8的信号触发端①②引入线为是 2*1.0mm²双绞线141，套上磁环共模扼流圈15，屏蔽层142接地；另一组信号触发端③④接点连接后统一接地；所述弱电元件8的信号输出端接线也采用2*1.0mm²双绞线141并套上磁环共模扼流圈15，屏蔽层142接地。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，包括开关柜及柜外的接地总母排(6)，所述开关柜包括接口柜(1)、馈线柜(2)、进线柜(3)、负极柜(4)、整流器柜(5)，所述开关柜内安装有弱电元件(8)，所述整流器柜(5)安装有桥式整流器(51)，其特征在于：所述开关柜内还安装有避雷器(11)、浪涌保护器(12)、屏蔽双绞线(14)及扼流圈(15)，所述浪涌保护器(12)安装在接口柜(1)内并连接到直接的设备直流电源上，接地端连接到设备接地铜排(7)上，所述弱电元件(8)输入输出端口上连接有屏蔽双绞线(14)和扼流圈(15)。

2.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述避雷器(11)设置在正母线对地之间。

3.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述避雷器(11)设置在负母线对地之间。

4.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述避雷器(11)设置在桥式整流器(51)出口正负极之间。

5.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述浪涌保护器(12)使用参数为电压保护水平不大于1.25kV、响应时间不大于25ns的浪涌保护器。

6.根据权利要求5所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述浪涌保护器(12)保护端通过微型断路器(13)连接到直接的设备直流电源上。

7.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述屏蔽双绞线(14)包括双绞线(141)和屏蔽层(142)，所述双绞线(141)连接在弱电元件(8)的电源端、信号触发端及信号输出端。

8.根据权利要求7所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述屏蔽层(142)有效接地。

9.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述扼流圈(15)采用磁环共模扼流圈。

10.根据权利要求1所述的装有分布式防雷及抗扰提升装置的直流开关设备，其特征在于：所述扼流圈(15)安装在弱电元件(8)的信号触发端和信号输出端。

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