BJJT 0041-2019 轨道交通直流牵引供电系统保护装置技术规范

北京市交通标准化技术文件BJJT/0041-2019轨道交通直流牵引供电系统保护装置技术规范2019-11-11发布北 京 市 交 通 委 员 会 发 布II目 次 前 言III1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义24 技术要求34.1 环境条件34.2 额定参数34.3 准确度和变差44.4 功能要求44.5 各种保护元件的主要技术要求54.6 功率消耗74.7 绝缘性能74.8 耐湿热性能74.9 电磁兼容性能74.10 直流电源影响74.11 触点性能74.12 机械性能74.13 结构和外观74.14 安全要求74.15 连续通电75 试验方法85.1 试验条件85.2 技术特性及参数试验85.3 运行温度试验85.4 贮存和运输环境温度试验85.5 功率消耗试验85.6 绝缘试验85.7 湿热试验85.8 电磁兼容性能试验95.9 直流电源影响试验95.10 机械性能试验95.11 结构和外观检查95.12 安全试验95.13 连续通电试验96 检验规则97 标志、包装、运输和贮存117.1 标志117.2 包装127.3 运输127.4 贮存128 其他128.1 供货的成套性128.2 质量保证12前 言为促进本市轨道交通直流牵引供电系统继电保护装置在设计、制造、检验和运行等各个环节的规范化，确保轨道交通的安全可靠运行，根据有关标准规范，结合本市实际情况，编制本规范。本标准按照GB/T 1.1-2009的规则起草。本标准由北京市交通委员会提出并归口。本标准由北京市交通委员会组织实施。本标准主要起草单位：北京市轨道交通建设管理有限公司、北京市轨道交通运营管理有限公司、天津中铁电气化设计研究院有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司。本标准主要起草人：韩志伟、董品贵、王颖、姚楠、任胜天、王文明、张跃龙、陈洪茹、杜凡、王庆、卫巍、姜筱靥、白青林、于航、皋金龙、樊春雷、段然、伍维谨、屠黎明、董杰、杨星、崔秀峰、朱海涛、刘琦。 本标准主要审核人：吴铀铀、黄旭虹、白雪莲、周菁、陈林、宋金川、赵志斌、杜丁香、卢铁兵、郑旭日、鲁玉桐、田宇、黄绍东、孙明刚。12轨道交通直流牵引供电系统保护装置技术规范1 范围本标准规定了轨道交通直流牵引供电系统保护装置的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存等基本要求。本标准适用于轨道交通直流牵引供电系统直流开关柜的保护测控装置（以下简称装置），并作为装置设计、制造、试验、检验和运行的依据。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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 191 包装储运图示标志（ISO 780,MOD）GB/T 2887 电子计算机场地通用规范GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温（IEC 60068-2-1，IDT）GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温（IEC 60068-2-2，IDT）GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验第4部分：试验方法试验Db：交变湿热（12h+12h循环）（IEC 60068-2-30，IDT）GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）（IEC 60068-2-6，IDT）GBT 2423.22 环境试验第2部分：试验方法 试验N：温度变化( IEC 60068-2-14,IDT)GB/T 2900.1 电工术语 基本术语GB/T 2900.17 电工术语 电器继电器(IEC 6005-447，IDT)GB/T 2900.49 电工术语 电力系统保护(IEC 6005-448，IDT)GB/T 14598.2 量度继电器和保护装置 第1部分：通用要求（IEC 60255-1，IDT）GB 4208 外壳防护等级（IP代码）（IEC 60529，IDT）GB/T 4798.2 电工电子产品应用环境条件 运输（IEC 60721-3-2，IDT）GB/T 5169.16 电工电子产品着火危险试验 第16部分：50 W水平与垂直火焰试验方法（IEC 60695-11-10，IDT）GB/T 7261 继电保护和安全自动装置基本试验方法GB/T 9361 计算站场地安全要求GB/T 11287 量度继电器和保护装置的振动试验（正弦）（IEC 60255-21-1，IDT）GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件GB/T 14598.26 量度继电器和保护装置第26部分：电磁兼容要求(IEC60255-26，IDT）GB 14598.27 量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求（IEC 60255-27,IDT）GB/T 17626.9 电磁兼容 试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验（IEC 61000-4-9，IDT）GB/T 17626.10 电磁兼容 试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验（IEC 61000-4-10，IDT）GB/T 19520.12 电子设备机械结构 482.6 mm(19in)系列机械结构尺寸 第3-101部分：插箱及其插件（IEC 60297-3-101，IDT）GB/T 25890.7（IEC 61992-7-1）轨道交通 地面装置 直流开关设备 第 7-1 部分：直流牵引供电系统专用 测量、控制和保护装置 应用指南GB/T 25890.8（IEC 61992-7-2）轨道交通 地面装置 直流开关设备 第 7-2 部分：直流牵引供电系统专用 测量、控制和保护装置 隔离电流变送器和其他电流测量设备GB/T 25890.9（IEC 61992-7-3）轨道交通 地面装置 直流开关设备 第 7-3 部分：直流牵引供电系统专用 测量、控制和保护装置 隔离电压变送器和其他电压测量设备GB/T 14537 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验（IEC 60255-21-2，IDT）GB/T 1402 轨道交通 牵引供电系统电压（IEC 60850，IDT）DL/T 478 继电保护和安全自动装置通用技术条件DL/T 1075 数字式保护测控装置通用技术条件3 术语和定义下列的术语和定义适用于本标准。3.1直流牵引供电系统 DC traction power supply system直流牵引供电系统由牵引变电所、牵引网等构成。牵引变电所负责将三相交流电变成直流电，向轨道交通电力机车负载提供所需电能；牵引网由接触网与回流网构成。3.2电流变化率保护 Rate-of-rise Protection一种利用电流变化率（di/dt），或综合利用电流变化率及电流增量（I）作为判据的保护。电流增量（I）是指故障后电流与故障前电流之差。3.3线路测试 Line Test在直流馈线断路器合闸前，对线路进行检测以确定是否存在短路故障。3.4框架泄露保护 Frame protection框架泄露保护用于检测牵引变电所直流牵引供电设备金属框架的对地绝缘破坏。框架泄露保护包括框架泄露电流保护和框架泄露电压保护。3.5双边联跳 Inter-tripping在一个双边供电区段内发生短路故障时，使本区段两端馈线断路器联动跳闸，这种保护称为双边联跳。4 技术要求4.1 环境条件4.1.1 正常工作大气条件a）环境温度: 1055；b）相对湿度：595（装置内部无凝露，不结冰）；c）大气压力：80kPa106kPa(海拔高度2 000 m)。4.1.2 基准试验标准大气条件a）环境温度：202；b）相对湿度：4575；c）大气压力：86kPa106kPa。4.1.3 贮存和运输条件a）贮存环境温度为2055，相对湿度不大于85；b）运输环境温度为4070，相对湿度不大于85。4.1.4 周围环境装置的安装环境应符合以下要求：a）装置应通风、遮阳、挡雨雪、防御雷击和沙尘；b）不允许有超过4.9规定的电磁干扰存在；c）使用场所应符合GB/T 9361中B级安全要求，不应出现超过GB/T 11287规定的严酷等级为1 级的振动；d）周围介质中无爆炸危险的介质，不应含有能腐蚀金属、破坏绝缘和表面镀覆及涂覆层的介质及导电介质，不允许有明显的水汽，不允许有严重的霉菌存在；e）安装场所有可靠的接地点，并符合相关标准的规定。4.2 额定参数4.2.1 装置工作电源装置的工作电源应符合以下要求：a） 额定电压：直流220V、直流110V、直流24V；b） 允许偏差：2010；c） 纹波系数：不大于5。4.2.2 激励量1 装置的输入激励量装置的输入激励量包括：a）直流馈线电流；b）直流母线电压；c）直流馈线电压；d）框架泄露电流；e）框架泄露电压。2 二次激励量规定的装置输入激励量应采用直流变送器、光纤转换器等元件转换成以下标准范围内的二次激励量：a）4 mA20 mA；b）-20mA020 mA；c）-10V010V；d）-5V05V；e）经光纤传输的数字信号。4.3 准确度和变差4.3.1 测量准确度测量准确度应用4.1.2规定的基准试验大气条件下连续5次测量中最大相对误差表示。a）电流： 0.5%；b）电压： 0.5%；c）功率： 1%。4.3.2 动作准确度a）电流速断保护电流动作误差： 2.5%；b）过电流保护电流动作误差： 2.5%；c）电压保护电压动作误差： 2.5%；d）电阻整定值误差： 5%。4.3.3 温度变差在工作环境温度范围内，相对于 202时，不大于 2.5%。4.3.4 延时时间过量保护施加1.2倍整定值进行测试，欠量保护施加0.8倍整定值进行测试。准确度应满足以下要求：a）装置时间整定值不大于100ms时动作时间的准确度：不超过10ms；b）装置时间整定值大于100ms时动作时间的准确度：不超过20ms或1%。4.4 功能要求4.4.1 装置基本功能对各保护装置的基本功能要求如下：a）装置应提供中文显示界面和中文菜单。显示信息中必要的缩写，应在技术说明书中给出明确说明或规定；b）装置应配有硬件和软件监视功能，自动监视硬件和软件的工作状态。对发现的异常、故障，自动采取告警、自动复位、闭锁重要控制回路等措施并记录故障信息；c）装置的各种重要信息记录，在失去直流电源的情况下不应丢失；d）装置应具有对时功能；e） 装置应具有通信功能。通信规约应遵循统一的数据格式，宜采用IEC60870-5-103、ModbusTCP/RTU等标准通信协议；f）装置应具有远方操作功能；g）装置应具有逻辑编程实现电气联锁功能；h）装置应具有故障信息记录功能，可以记录不少于30次的保护动作报告和不少于8次的故障录波；i）故障录波应记录所有采集的电流、电压等模拟量，以及重要的计算量（如di/dt）和保护启动、保护跳闸、断路器位置节点等开关量信号；每段故障录波的总时间不小于500 ms，故障前记录的时间不小于200 ms，故障后记录的时间不小于200 ms，故障录波采样间隔不大于1 ms；故障录波的数据格式宜采用Comtrade 标准格式。4.4.2 直流馈线柜保护装置的主要功能直流馈线柜保护装置应具备以下功能：a）电流速断保护；b）过流保护；c）电流变化率保护；d）热过载保护；e）母线失压保护；f）母线过压保护；g）双边联跳；h）自动重合闸及线路测试。4.4.3 框架泄露保护装置的主要功能框架泄露保护装置应具备以下功能：a）框架泄露电流保护；b）框架泄露电压保护。4.4.4 直流进线柜保护装置的主要功能直流进线柜保护装置宜具备以下功能：a）逆流保护；b）过流保护。4.5 各种保护元件的主要技术要求4.5.1 电流速断保护电流动作值整定范围：2 kA 10 kA；动作时间整定范围：0 ms100 ms；固有延时时间：不超过5ms。4.5.2 定时限过电流保护电流动作值整定范围：1 kA 10 kA；动作时间整定范围：0.1 s60 s。4.5.3 逆流保护电流动作值整定范围：0.1kA 10kA；动作时间整定范围：0.1 s60 s。4.5.4 电流变化率保护电流变化率整定范围：10 kA/s200 kA/s；电流增量整定范围：1 kA10 kA；时间定值整定范围：2 ms200 ms；4.5.5 热过载保护动作方程：Ith基准电流定值，整定范围：0.5 kA 4 kA；K调整系数，整定范围：0.11.2；Tth时间常数定值，整定范围1 s3000 s。4.5.6 母线失压保护电压动作值整定范围：200 V 1500 V；动作时间整定范围：0.1 s60 s。4.5.7 母线过压保护电压动作值整定范围：500 V 2000 V；动作时间整定范围：0.1 s60 s。4.5.8 框架泄露电流保护反向动作应可投退；电流动作值整定范围：1 A 200 A；动作时间整定范围：5 ms100 ms。4.5.9 框架泄露电压保护电压动作值整定范围：100 V 1 000 V；动作时间整定范围：0.02 s500 s。4.5.10 线路测试和重合闸线路测试次数整定范围：19 次；两次测试间隔时间整定范围：10 s120 s；线路最小工作电压整定范围：200 V2000 V；线路残压整定范围：10 V1000 V；允许合闸最小电阻值整定范围：1 30 ；重合闸次数整定范围：15 次。4.6 功率消耗直流电源回路：正常工作时，功率消耗不应大于15 W；保护动作时，功率消耗不应大于20 W。4.7 绝缘性能装置的绝缘性能应符合DL/T 478的要求。4.8 耐湿热性能装置的耐湿热性能应符合DL/T 478的要求。4.9 电磁兼容性能装置的抗扰度和电磁发射性能应符合DL/T 478的要求。4.10 直流电源影响装置的直流电源端口在电压跌落、短时中断、瞬变时的性能应符合DL/T 478的要求。4.11 触点性能装置的触点性能应符合DL/T 478的要求。4.12 机械性能装置的机械性能应符合DL/T 478的要求。4.13 结构和外观4.13.1 基本要求a）装置结构应便于组装、拆卸；b）装置结构应便于维护。宜采用模块化组件，以方便检查、测试和维护；c）装置结构应采取必要的抗电气干扰措施，并设置可靠接地点；d）装置应满足发热元件的散热要求；e）装置的外表应整洁，印字牢固、清晰。4.13.2 机箱、插件的尺寸机箱、插件的尺寸应符合GB/T 19520.12的规定。4.13.3 外壳防护装置外壳设计应满足装置在变电站内基本环境条件下使用、维护、修理要求。装置外壳防护应满足GB 14598.27的规定。4.14 安全要求装置的安全性能应符合DL/T 478的要求。4.15 连续通电装置完成调试后，出厂前应进行室温45时、72h连续通电试验。试验期间，装置工作应稳定可靠，动作行为、信号指示应正确，无元器件损坏、软件运行异常或其他异常情况出现。5 试验方法5.1 试验条件5.1.1 除另有规定外，各项试验均在本标准4.1.1规定的正常试验大气条件下进行。5.1.2 被试装置和测试仪表必须良好接地，并考虑周围环境电磁干扰对测试结果的影响。5.1.3 试验用仪器、仪表应符合GB/T 7261中4.4的规定。5.2 技术特性及参数试验5.2.1 基本特性试验装置的基本特性试验至少应包括：a）各种保护的定值；b）各种保护的动作特性；c）各种保护的动作时间特性；d）装置整组的动作正确性；e）4.4、4.5列出的保护及控制功能验证性试验；5.2.2 其他特性试验装置的其他特性试验包括：a）硬件系统自检；b）硬件系统时钟功能；c）通信及信息显示、输出功能；d）开关量输入输出；e）数据采集的准确度和线性度。5.2.3 准确度和变差试验 按DL/T 478的规定进行，装置的功能和性能应满足4.34.5的规定。5.3 运行温度试验按DL/T 478的规定进行，温度变差应满足本标准4.3的要求。5.4 贮存和运输环境温度试验装置不包装，不施加激励量，根据4.1.3的要求，按DL/T 478的规定进行。在室温下恢复2 h后，施加激励量进行电气性能测试，应符合4.3、4.4和4.5的规定。5.5 功率消耗试验根据4.6 的要求，按DL/T 478的规定进行。5.6 绝缘试验按DL/T 478的规定进行。5.7 湿热试验按DL/T 478的规定进行。5.8 电磁兼容性能试验5.8.1 抗扰度试验按DL/T 478的规定进行。5.8.2 电磁发射按DL/T 478的规定进行。5.9 直流电源影响试验按DL/T 478的规定进行。5.10 机械性能试验按DL/T 478的规定进行。5.11 结构和外观检查按4.13及GB/T 7261第5章的要求逐项进行检查进行检查。5.12 安全试验根据4.14的要求，按GB 14598.27规定。5.13 连续通电试验根据4.15的要求，对装置进行连续通电试验。6 检验规则6.1.1 检验分类装置的检验分为出厂检验、型式检验两种。6.1.2 出厂检验每台装置在出厂前应经制造商的质量检验部门进行出厂检验，确认合格后方能出厂。检验合格出厂的产品应具有证明装置合格的产品合格证书。出厂检验项目见表2。6.1.3 型式检验1 凡遇下列情况之一时，应进行型式检验：a）新产品定型前；b）产品正式投产后，如遇设计、工艺、材料、元器件有较大改变，可能影响产品性能时；c）当装置软件有较大改动时，应进行相关的功能试验或模拟试验；d）执行有关规定时。2 对系列产品中一个产品进行型式检验时，检验项目宜充分考虑能够覆盖整个产品系列，应进行风险评估，以确定对整个产品系列有效的型式检验项目，以及系列产品中其余产品还需进行的型式检验项目。3 如果装置已通过型式检验且设计、元器件、工艺材料或软件无变更，不宜重复型式检验。一旦前述内容出现改变，应进行风险评估，以确定仍然有效的型式检验项目，以及须重新进行的型式检验项目。4 合格判定：a）对于型式试验，如未发现有主要缺陷，则判定试品为合格。装置的主要缺陷是指需经更换重要元器件或对软件进行重大修改后才能消除、或一般情况下不可能修复的缺陷(易损件除外)。其余的缺陷作为一般缺陷；b）对于安全型式检验，只要有一个缺陷即为不合格。c）型式检验项目以及依据标准、严酷等级见表1。表1 检验项目序号检验项目型式检验出厂检验依据标准严酷等级本标准中章节1结构外观机箱、插件尺寸GB/T 19520.12/IEC 60297-3-1014.13标志GB/T 14598.27/IEC 60255-277.12功能要求功能试验a相关功能标准4.3、4.4、4.53气候环境要求高温运行试验GB/T 2423.2/IEC 60068-2-255 5.3低温运行试验GB/T 2423.1/IEC 60068-2-1-10 5.3高温贮存试验GB/T 2423.2/IEC 60068-2-270 5.4低温贮存试验GB/T 2423.1/IEC 60068-2-1-25 5.4交变湿热试验GB/T 2423.4/IEC 60068-2-3025 40 ,6天5.7温度变化试验GB/T 2423.22/IEC 60068-141/min，5次循环5.34电磁兼容要求电磁发射辐射发射GB/T 14598.26/IEC60255-264.9、5.8传导发射GB/T 14598.26/IEC60255-264.9、5.8抗扰度试验辐射电磁场GB/T 14598.26/IEC60255-2610 V/m4.9、5.8电快速瞬变/脉冲群GB/T 14598.26/IEC60255-26A级4.9、5.81 MHz及100 kHz脉冲群GB/T 14598.26/IEC60255-26共模2.5 kV；差模1 kV4.9、5.8静电放电GB/T 14598.26/IEC60255-264级：8 kV(直接)；15 kV（间接）4.9、5.8浪涌GB/T 14598.26/IEC60255-26差模：2 kV；共模:4 kV4.9、5.8射频场感应的传导骚扰GB/T 14598.26/IEC60255-2610 V4.9、5.8工频抗扰度GB/T 14598.26/IEC60255-26A级4.9、5.8工频磁场GB/T 14598.26/IEC60255-2630 A/m（连续）300 A/m (13s)4.9、5.8脉冲磁场GB/T 17626.9/IEC 61000-4-9300 A/m4.9、5.8阻尼振荡磁场GB/T 17626.10/IEC 61000-4-10(0.1、1)MHz，30 A/m4.9、5.85直流电源试验直流电源电压跌落GB/T 14598.11/IEC60255-11GB/T 17626.29/IEC 61000-4-2970 %、500 ms40 %、200 ms0 %、50 ms4.10、5.9直流电源电压中断GB/T 14598.11/IEC60255-110 %、5 s4.10、5.9直流电源中的交流分量GB/ 17626.1715%,100 Hz4.10、5.9直流电源缓慢启动/缓慢关断DL/T 47860 s/5 min/60 s4.10、5.9直流电源极性反接DL/T 4781 min4.10、5.96功率消耗GB/T 14598.2/IEC60255-14.6、5.57准确度和变差bGB/T 14598.2/IEC60255-14.39绝缘试验冲击电压GB/T 14598.3/IEC 60255-55 kV/1 kV4.7、5.6介质强度GB/T 14598.3/IEC 60255-52 kV /500 V4.7、5.6绝缘电阻GB/T 14598.3/IEC 60255-5100 M4.7、5.610机械要求振动响应GB/T 2423.10/IEC 60068-2-6GB/T 11287/IEC 255-21-11级4.12、5.10振动耐久GB/T 2423.10/IEC 60068-2-6GB/T 11287/IEC 255-21-11级4.12、5.10冲击响应GB/T 2423.10/IEC 60068-2-6GB/T 14537/IEC 255-21-21级4.12、5.10冲击耐受GB/T 2423.10/IEC 60068-2-6GB/T 14537/IEC 255-21-21级4.12、5.10碰撞GB/T 2423.10/IEC 60068-2-6GB/T 14537/IEC 255-21-21级4.12、5.1011安全要求cGB 14598.27/IEC 60255-274.14、5.1212连续通电DL/T 47845 、72 h4.15，5.13a 仅检验部分特性量准确度、动作时间或设备动作有关的测量准确度；b 出厂试验时只做动作准确度试验，不做变差试验；c 出厂试验时只进行安全标志检查、介质强度、绝缘电阻、保护联结的连续性试验。注：符号“”意为该试验项目必做。7 标志、包装、运输和贮存7.1 标志7.1.1 每台装置应在显著部位设置持久明晰的标志和铭牌，其内容包括：a）制造商全称及商标；b）产品型号、名称；c）制造年、月和出厂编号；d）装置的额定值及主要参数；e）安全标志根据实际情况挑选使用。7.1.2 包装箱上应采用不易洗刷或脱落的涂料作如下标记：a）发货厂名、产品型号、名称；b）收货单位名称、地址、到站；c）包装箱外形尺寸及毛重；d） “防潮”、“向上”、“小心轻放”等标记；e）规定叠放层数的标记。7.1.3 产品执行的标准应明示。7.1.4 标志和标识应符合GB/T 191的规定。7.2 包装7.2.1 装置包装时应用塑料制品作为内包装，周围用防震材料垫实放于外包装箱内。7.2.2 包装箱应符合GB/T13384的规定，按照装箱文件及资料清单、装箱清单如数装箱；随同装置出厂的附件及文件、资料应装入防潮文件袋中，再放入包装箱内。7.2.3 装置的包装应能满足按GB/T 4798.2规定的运输要求。7.3 运输装置的运输应符合GB/T4798.2的规定。7.4 贮存7.4.1 贮存装置的场所应干燥、清洁、空气流通，并能防止各种有害气体的侵入，严禁与有腐蚀作用的物品存放在同一场所。7.4.2 包装好的装置应保存在相对湿度不大于85，周围空气温度为20 55 的场所。8 其他8.1 供货的成套性随同装置一起供应的应有：a）装箱清单；b）装箱文件、资料清单及文件资料；c）装置的电气原理图或接线图；d）产品出厂合格证书；e）按备品清单或合同规定提供的备品、备件（如元器件、易损件、测试插件、接线座、预制导线等）、安装附件、专用工具等。8.2 质量保证除另有规定外，在用户完全遵守本标准及产品说明书规定的运输、贮存、安装和使用要求的情况下，产品自出厂之日起二年或安装运行后一年（按先到期），如发现产品及其配套件损坏，制造厂负责免费修理或更换。