動力照明線路自投裝置研制

動力照明線路自投裝置研制動力照明線路自投裝置研制動力照明線路自投裝置研制動力照明線路自投裝置研制動力照明線路自投裝置研制動力照明線路1一、小組概況

小金龍QC小組隸屬于北京鐵路局天津供電段檢修車間，負責津滬、津秦鐵路沿線變配電設備檢修及故障臨修工作。小金龍QC小組成立于2002年9月。2013年重新注冊，注冊號為：2013—012。小組成員概況表序號姓名性別職稱文化程度組內分工序號姓名性別職稱文化程度組內分工1高楓男高級工程師碩士組長2王京魯男工程師大本副組長3孫德英男高級工程師大本QC指導4劉嘉杰男技術員大本方案設計5宋爽男工程師大本方案改進6李洋洋男電力工大本現場測試7牛艷輝男工程師大本方案優(yōu)選8趙瑞建男工程師大本對策制定7崔振付男助工大本實施組織8門德森男助工大本應用試驗11李云濤男電力工大本資料整理一、小組概況小金龍QC小組隸屬于北京鐵路局天2

小組自成立以來，多次解決鐵路變配電系統(tǒng)中的關鍵問題和薄弱環(huán)節(jié)，被譽為變配電控制系統(tǒng)的“小金龍”。小組近年發(fā)布成果情況年度課題名稱獲獎情況2010年提高給水配電裝置維修質量鐵道部優(yōu)秀2011年降低配電室接地電阻天津市優(yōu)秀2012年自動供水系統(tǒng)的研制國家級優(yōu)秀小組概況（二）年度課題名稱獲獎情況2010年提高給水3

段方針目標：壓縮動力照明故障停電時間失壓故障停時106分瞬時故障停時912分其它故障停時69分斷相故障停時173分2012年動照故障停電時間調查

瞬時故障停電時間占全部故障停電時間的72%，是造成動力照明故障停電時間長的主要問題二、選題理由課題名稱：動力照明線路自投裝置的研制段方針目標：壓縮動力照明故障停電時間失壓故障停時106分4中斷供電故障電氣設備或外界因素影響線路電流瞬間激增供電系統(tǒng)跳閘電流（A）電機起動電流電機起動電流曲線t跳閘電流什么是瞬時故障呢？中斷供電氣設備或線路電流供電系電流（A）電機起動電流電機起5怎樣減少瞬時故障時間呢？瞬時故障電力人員驅車幾十公里進行合閘操作恢復送電選定課題：動力照明線路自投裝置的研制采用人工合閘方式瞬時故障時間長瞬時故障自投恢復送電采用自投合閘方式瞬時故障時間短怎樣減少瞬時故障時間呢？瞬時故障電力人員驅車幾十公里進行合閘6三、目標值設定（一）目標值（1）瞬時故障自投時間<1.5秒。（2）月均故障停電時間<30分鐘。TQC三、目標值設定（一）目標值（1）瞬時故障自投時7（二）目標值設定依據

瞬時故障自投時間<1.5S可以實現嗎？我們知道，配電箱自投時間取決于自投電路動作時間，該時間可由時間繼電器控制。只要繼電器延時時間可設在1.5秒以內，自投時間<1.5秒就可以實現。為此，我們對配電時間繼電器延時時間進行調查。配電時間繼電器延時時間調查表類型BS-60EDs21BS60DDS-36BS-105B最小延時0.02秒0.1秒0.5秒0.02秒30秒最大延時10秒5秒10秒10秒300秒

由調查表可知采用配電用時間繼電器控制自投裝置，自投時間可在0.02—300S范圍內任意選定，因此，自投時間小于1.5秒是可以實現的。（二）目標值設定依據瞬時故障自投時間<1.5S8月均故障停電時間<30分鐘的設定依據是什么呢？2012年每月故障停電時間調查表單位:分鐘月份123456789101112月均瞬時故障638162785285103976771598476非瞬時故障29164331222734261821493229合計9297115109741121371238592108116105月均故障停電時間<30分鐘的設定依據是什么呢？2019

根據調查表繪制柱狀圖:瞬時故障76分目標值105分鐘30分鐘2012年月均故障停電時間月均故障停電時間目標值由柱狀圖可以看出,只要通過動力照明線路自投裝置消滅瞬時故障，僅存月均29分鐘的非瞬時故障(105-76=29分鐘<30分鐘),則月均故障停電時間可控制在30分以內。非瞬時故障29分根據調查表繪制柱狀圖:瞬時故障76分目標值105分鐘30分10動力照明線路自投裝置研制計劃（甘特圖）計劃進展：-------

實際進展：————

制圖人：劉嘉杰制圖時間：2013-3-7(計劃部分）動力照明線路自投裝置研制計劃（甘特圖）計劃進展：---11四、制定方案方案一：采用彈簧儲能自投裝置，當用戶端發(fā)生故障后，保護裝置動作，斷路器跳閘，造成用戶停電。延時一段時間后，時間繼電器常開接點閉合，重合閘繼電器受電，觸發(fā)自投裝置合上斷路器，恢復供電。方案一原理圖四、制定方案方案一：采用彈簧儲能自投裝置，當用戶端發(fā)生故障后12方案二:采用電磁繼電器控制自投，當用戶端發(fā)生故障后，保護電路首先檢測故障類型，然后啟動跳閘回路，斷路器1（處于合位）跳閘，停止供電；時間繼電器SJ計時一段時間后，觸發(fā)重合電路，如果經保護及控制回路檢測到線路已恢復正常，由重合閘電路控制斷路器2(處于分位）合閘，恢復供電。否則，不進行自投操作。方案二原理圖方案二:采用電磁繼電器控制自投，當用戶端發(fā)生故障后，保護電路13五、確定最佳方案1、方案試驗：

以上二種方案均可實現自投功能，為從中選定最佳方案，我小組分別按方案一和方案二進行接線試驗。方案一試驗：

采用機械式彈簧儲能重合閘裝置，試驗電路省略計量回路和時間控制回路，僅保留最基本的重合裝置和保護回路，并采用模擬負荷，模擬各類故障情況。方案一試驗原理圖方案一試驗接線五、確定最佳方案1、方案試驗：以上二種方案均14

負荷側發(fā)生故障后，斷路器迅速跳閘，而后，重合閘電路受電，帶動斷路器進行重合閘。重合閘后，當負荷側再次發(fā)生故障時，不能進行自投動作。具體結果見方案一試驗表。方案一試驗表試驗項目自動重合短路保護過載保護失壓保護多次重合非瞬時故障不重合參數調整成本接線對電源側沖擊試驗結果實現實現4.5倍以上Ie保護實現不能不能不易小簡單有沖擊方案一試驗結果負荷側發(fā)生故障后，斷路器迅速跳閘，而后，重合閘電路受15方案二試驗

采用繼電器控制雙斷路器自投，對保護、檢測、跳閘及自投回路進行試驗，采用負載箱模擬各類故障情況。方案二試驗接線方案二試驗原理圖方案二試驗采用繼電器控制雙斷路器自投，對保護、檢16方案二試驗結果

負荷側發(fā)生故障后，斷路器1迅速跳閘，而后，重合閘回路受電，斷路器2進行自投，恢復負荷供電。重合閘5分鐘后，當負荷側再次發(fā)生故障時，仍可進行重合閘動作。具體結果見方案二試驗表。方案二試驗表試驗項目自動重合短路保護過載保護失壓保護多次重合非瞬時故障不重合參數調整成本接線對電源側沖擊試驗結果實現實現實現實現實現實現易教高復雜無沖擊方案二試驗結果方案二試驗表試驗項目自動重合短路保172、方案分析：

我小組利用L型矩陣圖對兩種方案的試驗結果進行分析比較，以便確定最佳研制方案。矩陣圖第一方案第二方案自投22短路保護12過載保護12失壓保護12多次重合02

選擇性重合（非瞬時故障不重合）02控制參數易調整12接線方便21制作成本小21

設備安全（對電源設備無沖擊）12合計1118備注：達到（強相關）=2；基本達到（相關）=1；未達到（不相關）=0

通過矩陣圖分析可以看出，第二方案得分最高。因此，我小組確定第二方案為研制動力照明線路自投裝置的最佳方案。方案性能2、方案分析：我小組利用L型矩陣圖對兩種方18針對第二方案（最佳方案），我小組繪制系統(tǒng)圖，對研制動力照明線路自投裝置所涉及的有關工作進行細化六、制定對策1、細化方案

通過系統(tǒng)圖,我們分解出:

控制回路研制主繼電器選型計量回路研制配線設計安裝箱體制作

等五項研制動力照明線路自投裝置的基本工作.動力照明線路自投裝置針對第二方案（最佳方案），我小組繪制系統(tǒng)圖，對研制動力照明線19對策表工作項目對策目標措施負責人地點時間控制回路研制控制回路含保護電路，配合自投及跳閘電路實現對斷路器自投控制。

自投時間<1.5S1、繪制控制流程圖2、繪制電路原理圖?？刂齐娫唇佑跀嗦菲魃峡?，保護電路采用導軌式中間繼電器，王京魯孫德英牛艷輝試驗班2013.4.1

至4.30主繼電器選型優(yōu)先選用多接點電磁繼電器實現一拖多控制。誤動率<1%。對繼電器所在回路進行測試參數測試，依照電力安裝標準選擇繼電器型號。

趙瑞建高楓試驗班2013.4.20

至4.30計量回路研制電流、電壓單相綜合測試，分表計量功率計量誤差<2%。電流值測試采用大變比電流互感器，電壓值測試直取相間電壓、電能表、功率表與電流表采用同一變比電流線圈。劉嘉杰孫德英宋爽檢修車間2013.4.20至5月中旬配線設計安裝控制與計量電路分類布線，儀表定位安裝不同電壓等級導線無交叉一次回路采用6mm2銅線,二次控制回路采用2.5mm2導線配合控制線路板及插撥式微型繼電器.崔振付李洋洋牛艷輝門德森檢修車間2013.5.10至6.10箱體制作控制、計量、保護系統(tǒng)集于一箱整箱體積<2000×800×700mm3采用前、后裝配單開門結構，前裝顯示儀表，操作設備，后裝控制線路及保護設備。宋爽李云濤劉嘉杰試驗班2013.5.10至6.15我小組針對系統(tǒng)圖所分析出的研制動力照明線路自投裝置的五項基本工作，逐一制定對策。2、制定對策對策表工作項目對策目標措施負責人地點時20七、實施實施一：控制回路研制1、首先我小組根據燈動自投控制要求繪制了控制流程圖。動力照明線路自投裝置控制流程圖七、實施實施一：控制回路研制1、首先我小組根據燈動自投控21

2、根據控制流程圖電路原理圖如下：控制電路原理圖

2、根據控制流程圖電路原理圖如下：控制電路原理圖22

在控制回路中，我小組通過改變自投繼電器接線端子，以一塊重合閘繼電器取代原來的重合閘回路，大大縮小了電路體積（下圖是重合閘繼電器及其取代的重合閘電路）

重合閘電路重合閘繼電器

實施一結論：小組運用升壓、升流器給定控制回路電壓、電流，模擬故障情況。并在輸出端連接電控數字計時器，測試出自投平均時間為1.17S，達到了自投時間小于1.5S的目標值。在控制回路中，我小組通過改變自投繼電器接線端23實施二：主繼電器選型為了選擇合適的繼電器類型，我小組對常用10類繼電器試驗參數進行調查，見下表：常用繼電器的起動（返回）值調查表繼電器名稱返回系數（返回值）起動電壓或電流DL型電流繼電器≥0.85

DL型電壓繼電器≥0.85

GL型過電流繼電器≥0.850.4IeDS型交流時間繼電器

≤0.85UDZ型中間繼電器≥0.05U

DX型電壓信號繼電器≥0.05U

DX型電流信號繼電器

（0.7~0.9）IeDL-11差動繼電器≥0.80.31~0.34(安)DJ型低壓繼電器≥1.2

DH型自投繼電器分別按各組成元件（繼電器）標準實施二：主繼電器選型為了選擇合適的繼電器類型，我小組對常用124合測試儀進行繼電器選型小組成員運用繼電保護綜

依據調查表，我們運用繼電保護綜合測試儀，對所需繼電器進行測試選擇。合測試儀進行繼電器選型依據調查表，我們運用繼電保護綜合測25動力照明線路自投裝置選用繼電器表名稱選擇依據型號數量交流接觸器（1）額定電壓UN=380V（2）額定電流IN>45ACJ10-602電流繼電器（1）動作電流IDpk>0.8Ie（2）返回電流Irek<0.5Ie（3）流互變比150/5（4）啟動系數KSS=0.87DL-11/4DL-11/24電壓繼電器（1）低電壓啟動Kre=1.2（2）動作電壓UDpk=290v（3）返回電壓Urek=270v（4）返回系數Kre=0.91DJ-132/3201合閘控制器（1）定額電壓UN=380V（2）接點電流>15ADZ/E-301中間繼電器（1）定額電壓UN=220V（2）接點電流>5ADZ-152時間繼電器（1）動作時間（2）線圈電壓DS-121220V2防跳繼電器（1）線圈電壓DZB-138220V1通過測試選型，小組選出配電箱所用繼電器7種13個，選擇結果見下表：動力照明線路自投裝置選用繼電器表名稱選擇依據型號數量交流接26

實施二結論：由于小組采用測試選型的方法，邊選邊測，確保所選用繼電器無節(jié)點誤動現象，達到了誤動率<1％的目標值。動力照明線路自投裝置所選用的幾類繼電器實施二結論：由于小組采用測試選型的方法，邊選邊27實施三：計量回路研制1、在電流測試電路中，我們用兩個150/5A電流互感器分別安在A相和C相上，則公共線上即為B相電流，達到用兩個電流互感器測量三相電流的目的，縮小了電路體積。兩個電流互感器測量三相電流接線圖實施三：計量回路研制1、在電流測試電路中，282、電壓測試電路，我們采用LW2-5.5/F4-X轉換開關，配合一塊500V量程電壓表，實現一塊電壓表測量三個電壓值的目的。LW2-5.5/F4-X轉換開關配合電壓表測量三項電壓接線圖2、電壓測試電路，我們采用LW2-5.5/29電能表電流線、電壓線分立接線原理圖3、電能測量采用三相三線有功電能表的電流、電壓分立接線方式，電流線圈配合150/5A電流互感器接線，以達到大功率測量和讀數準確的目的。電能表電流線、電壓線分立接線原理圖3、電能測量采用三相三線30

實施三結論:

為檢驗實施三效果,我們采用標準表對電流、電壓、電能值進行測量，并及計量回路測量值比較。證明所研制計量回路達到了測量誤差小于2%的目標。標準表及計量回路測量值比較測試項目電流（A）電壓（V）電能（KWH）理論值7538020標準表測量值74.85381.0020.75計量回路測量值74.5379.020.5誤差0.47%0.52%1.2%實施三結論:標準表及計量回路測量值比較測試項目電31實施四:配線設計安裝

一次回路配線，我們采用粘貼式線夾固定6mm2導線，使線路簡潔交叉少。二次回路內部接線采用單面大容量電路板，將150多條2.5mm2導線由一塊350×275ｍｍ2線路板代替（下圖）。同時使用插撥式微型繼電器取代小型中間繼電器（見圖），使線路體積明顯縮小。二次回路線路板小型中間繼電器及插撥式微型繼電器比較

實施四結論：由于采用粘貼式線夾及線路板配線，做到了不同電壓導線無交叉，達到了預期目標。實施四:配線設計安裝一次回路配線，我們采用粘32實施五：箱體制作由于無人配電室空間較小，我們針對低壓配電系統(tǒng)的要求和特點，本著將控制、計量、保護系統(tǒng)集于一箱的思路，進行箱體結構設計。在箱體的1/3處用鋼板將計量及控制電路隔成左右兩部分，做到了操作簡便，布局美觀。左圖是制作完成的配電箱箱體。實施五結論：制作成的配電箱箱體1700（高）×700（寬）×650（厚）mm3，達到了小于2000×800×700mm3的目的。實施五：箱體制作由于無人配電室空間較小，我們針對低壓配電系統(tǒng)33八、效果檢查效果一：整箱安裝完成后，小組在現場對自投時間進行測試,結果如下。動力照明線路自投裝置自投時間測試結果故障類型瞬時失壓瞬時過載瞬時短路自投時間1.28S1.30S1.17S重合后供電狀況正常正常正常

由測試結果可以看出,瞬時故障跳閘后，配電箱的平均自投時間為1.25秒，達到了小于1.5秒的目標。1.5S1.25S自投時間目標值

自投時間實際值八、效果檢查效果一：整箱安裝完成后，小組在現場對自投時間進行34

效果二：2013年6月底動力照明線路自投裝置在現場應用后，月均故障停電時間由研制前的105分鐘降至22分鐘，達到小于30分鐘的目標。故障停時（分鐘）目標值30分鐘）1082012年（研制前）2013年（研制后）平均值（105分鐘）13712314085921162529182326110801001206040202012年及2013年同期故障停電時間折線圖121110982012.7（月份）平均值（22分鐘）效果二：2013年6月底動力照明線路自投裝置在現場35效果四：社會效益及無形效益：由于動力照明線路自投裝置的應用，縮短了故障停電時間，確