[發(fā)明專利]一種列車供電系統(tǒng)的接地檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910043832.0
• 申請(qǐng)日: 2009-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN101609124A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小平;蔡杰;曹偉宸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/02
• 分類號(hào): G01R31/02;G01R19/00
• 代理公司: 長沙新裕知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 熙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電氣設(shè)備的檢測方法，具體說是一種列車供電系統(tǒng)的接地檢測方法， 主要用于電力機(jī)車的列車供電系統(tǒng)的接地檢測。

技術(shù)背景

自2004年鐵路第五次大提速以來，基于集中供電、分散變流的DC600V列車供電系統(tǒng) 正逐步取代空調(diào)發(fā)電車的作用，已經(jīng)成為空調(diào)列車新型供電方式的主要發(fā)展方向。DC600V 列車供電系統(tǒng)采用集中供電分散變流的方式，即電力機(jī)車集中提供DC600V電源，客車進(jìn) 行分散變流。電力機(jī)車主變壓器的副邊有2個(gè)客車供電繞組，輸出單相AC860V電壓到相 控整流裝置，整流后輸出獨(dú)立的2路DC600V電源供給客車，容量2×400kW；客車上裝有 逆變器和充電器，將DC600V電壓逆變成三相AC380V電壓后供給空調(diào)機(jī)組等三相負(fù)載， 同時(shí)將DC600V電壓變換成DC110V電壓后供蓄電池充電、照明和其他控制系統(tǒng)用電。因 此電力機(jī)車DC600V列車供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性對(duì)旅客列車安全運(yùn)行和正常的服務(wù)工 作具有極其重要的作用。

電力機(jī)車DC600V列車供電系統(tǒng)由兩套完全獨(dú)立的供電系統(tǒng)構(gòu)成，其原理電路完全相 同。其中，主電路系統(tǒng)以I路供電系統(tǒng)為例，主電路系統(tǒng)原理圖見圖1。交流輸入電壓為 860V，經(jīng)真空接觸器13KM與快速熔斷器11FU到單相整流橋與電流傳感器11SC，通過變 壓器內(nèi)的濾波電抗器13L和柜內(nèi)的濾波電容器19C輸出直流電壓600V。整流橋的交流側(cè)， 并聯(lián)了由電阻21R，電容17C和壓敏電阻13RV組成的過電壓吸收電路與控制用同步變壓 器。同時(shí)，在交流側(cè)有元件擊穿短路時(shí)，快速熔斷器能快速熔斷保護(hù)，分?jǐn)嘀麟娐废到y(tǒng)， 避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。直流側(cè)還有空載電阻R1、R2(均為600歐)，與檢測用電流傳感 器11SC。

供電控制系統(tǒng)給定延時(shí)積分環(huán)節(jié)的預(yù)置值與電壓反饋信號(hào)比較，進(jìn)行調(diào)節(jié)器運(yùn)算得出 晶閘管的觸發(fā)角，通過同步處理與功率放大環(huán)節(jié)控制晶閘管的觸發(fā)脈沖模塊，經(jīng)隔離處理 控制晶閘管的開通。

近幾年來，鐵道部為促進(jìn)鐵路節(jié)能降耗、提高運(yùn)輸效益，大規(guī)模取消發(fā)電車，推廣電 力機(jī)車的DC600V列車供電系統(tǒng)。但DC600V列車供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行需要列車供電主電路 系統(tǒng)杜絕接地故障，因?yàn)樵诔霈F(xiàn)局部接地現(xiàn)象時(shí)會(huì)使主電路系統(tǒng)出現(xiàn)損毀事故，影響行車 安全。這就需要對(duì)主電路系統(tǒng)接地故障實(shí)時(shí)檢測并可靠保護(hù)。現(xiàn)有的DC600V列車供電系 統(tǒng)采取了有源接地檢測方式或者無源高阻中點(diǎn)接地檢測的方式，前者存在可靠性不高，供 電回路與檢測電路未能隔離，電磁兼容性差等缺陷，后者存在保護(hù)值過于靈敏、易受機(jī)車 浮電位干擾、誤動(dòng)作較多等缺點(diǎn)。電力機(jī)車DC600V列車供電系統(tǒng)的接地故障主要是由于 電氣設(shè)備或者導(dǎo)線的絕緣造成的，與車體鋼結(jié)構(gòu)直接接觸的為“死接地”，裸露導(dǎo)線部分 通過空氣對(duì)鋼結(jié)構(gòu)放電或者通過絕緣物表面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)爬電的為“活接地”。接地點(diǎn)出現(xiàn)兩 點(diǎn)以上，將導(dǎo)致短路故障而燒毀設(shè)備或?qū)Ь€，所以必須在列車供電主電路系統(tǒng)上安裝靈敏 可靠的接地檢測裝置，否則DC600V列車供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性將難以保證。

這些問題主要是現(xiàn)有的DC600V列車供電系統(tǒng)采取了有源接地檢測方式(如附圖2所 示)或者無源高阻中點(diǎn)接地檢測的方式(如附圖3所示)。

有源接地檢測方式需要注入110V控制電路的信號(hào)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)接地故障時(shí)，110V 的信號(hào)會(huì)通過電阻和繼電器構(gòu)成回路，檢測繼電器會(huì)有大電流流過，使繼電器跳開保護(hù)。

有源接地檢測方式(如附圖2所示)存在著一些缺陷：供電回路與檢測電路未能隔離， 電磁兼容性差；機(jī)械動(dòng)作繁瑣，機(jī)車運(yùn)行時(shí)震動(dòng)較大，檢測繼電器會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)誤跳開，容 易發(fā)生誤報(bào)警；附件較多，包括了接地繼電器、限流電阻、繼電器的吸收電路等，檢修時(shí) 工作量大。

無源高阻中點(diǎn)接地檢測方式如圖3所示，電阻R3、R4為接地檢測電阻，電阻值分別 為50K歐和36K歐，電壓傳感器13SV用于接地電壓檢測。當(dāng)DC600V干線上某點(diǎn)接地后， 控制裝置根據(jù)電壓傳感器13SV的信號(hào)變化，并與主電路系統(tǒng)中電壓傳感器11SV信號(hào)值比 較，計(jì)算(600V+)(600V-)干線對(duì)地電位差值的變化，同時(shí)判斷DC600V正線、負(fù)線接地 情況，保護(hù)動(dòng)作則斷開交流側(cè)真空接觸器13KM。