[其他]供電系統的自動接地故障保護

無效

• 申請號: 86106879
• 申請日: 1986-10-25
• 公開（公告）號: CN86106879A
• 公開（公告）日: 1987-06-10
• 發明（設計）人: 阿吉思·庫塔奈爾·庫馬;邁倫·李·史密斯;威廉·約翰·懷特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02H3/16
• 分類號: H02H3/16;H02H9/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 董江雄

本發明一般涉及經可控電源施加給電氣負荷電路以不同電量的供電系統，特別涉及到在該系統產生不正常的大量接地漏泄電流時，保護該系統用的改進裝置。

在介紹本發明的過程中，將牽涉到用于火車頭之類的大型自推進機車的推進系統，這種機車采用熱力發動機（一般為16缸渦輪增壓柴油發動機）驅動電力傳動裝置，該裝置包括供電給許多直流牽引電動機的發電設備，而直流牽引電動機的轉子轉動時通過減速齒輪裝置聯接到機車的各輪軸組上。發電設備一般包括三相主牽引交流發電機。牽引發電機的轉子機械聯接到發動機的輸出軸。激磁電流通入轉動著的轉子的磁場繞組時，交流發電機的三相定子繞組上就產生交流電壓。這些電壓經整流，加到牽引電動機的電樞和/或磁場繞組上。

機車柴油發動機處于“拖動”或推進工作狀態時，必然會傳送恒定的功率，這與油門調節情況及環境條件有關，與機車速率無關。從歷史上看，歷來機車控制系統的設計使機車司機可以從零到最大功率之間非連續地任意選擇所希望的牽引功率，從而使發動機產生牽引和輔助載荷所要求的任何功率級。

發動機功率與曲軸轉動的角速度及相對這個運動的轉矩兩者的乘積成正比。為改變和調節可利用的功率，一般的作法是在機車發動機上配備調速器，調節注入各發動機油缸中高壓柴油（即燃油）的量，使曲軸的實際轉速（轉/分）對應于某一要求轉速。所要求的轉速是在容許極限范圍內用手動操縱節流桿或節流手柄來設定的，節流桿有八個位置或“擋”可供選擇，對應于最小（N1）和最大（N8）之間的功率位置，調速時，即將節流桿在此八個位置上移動。節流手柄是位于機車司機室中操縱臺的一部分。節流手柄的位置確定調速器的發動機轉速調定值。

在八個不同轉速調定值下，發動機能發出相應的恒定功率（假定為最大輸出轉矩）。選用8號節流擋時，即可得到最高轉速（例如，1，050轉/分）和最高額定總功率（例如，4，000馬力）。在正常情況下，對應于各擋位的發動機功率等于電力牽引系統所需的功率加上某些電力傳動和機械傳動輔助設備所消耗的功率;電力牽引系統則由發動機驅動的主交流發電機供電。

主交流發電機的輸出功率（千伏安）與發電電壓有效值大小及負荷電流兩者的乘積成正比。此電壓值隨發動機的轉速而變化，同時也分別是交流發電機電樞繞組和磁場繞組中電流值的函數。為了精確控制和調節發電機的功率輸出，通常的作法是調節牽引發電機的磁場強度，以補償負荷變化并減少實際千伏安（KVA）與要求千伏安（KVA）之間的誤差。所要求的功率與發動機的具體轉速調定值有關。這種勵磁控制為節流桿各位置大體上恒定的最佳電力輸出創造了平衡穩定的條件。交流發電機輸出的調節功能由有關控制器進行，該控制器對節流閥的位置及分別表示電力牽引系統的某些參數或參量（例如，交流發電機的輸出電壓值和電流值）的若干反饋信號起反應。

在電力牽引系統中，所有電力設備（交流發電機、整流器、牽引電動機及其互接的接觸器和電纜）需要良好絕緣，以防這些電力設備帶電部分與地之間造成有害的短路。絕緣部分應能經受機車上極端惡劣的環境的，包括持續的振動、經常的機械振動、非經常性的維修、偶然的電氣過載、較大范圍的環境溫度，以及極端潮濕和/或骯臟的大氣環境。如果某元件的絕緣破損，或其介電強度下降，或潮氣或累積的臟物使通向或處在絕緣表面的電阻降低時，電氣設備與機車車身之間就會產生不希望有的高漏泄電流，而機車車身與地是處于同一個電位的。這種絕緣擊穿會伴隨著電離放電或飛弧現象。放電會在電壓達到極限擊穿值之前開始。絕緣部分越臟、越潮濕，則相對于實際擊穿值的放電起始電壓值就越低。如果無適當檢測或不及時予以保護，其確實的危險是使原先無害的放電現象會很快變成或擴大到嚴重損壞絕緣系統，甚至使設備本身損壞到無法修理的程度。