[发明专利]一种列车供电系统的接地检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气设备的检测方法，具体说是一种列车供电系统的接地检测方法， 主要用于电力机车的列车供电系统的接地检测。

技术背景

自2004年铁路第五次大提速以来，基于集中供电、分散变流的DC600V列车供电系统 正逐步取代空调发电车的作用，已经成为空调列车新型供电方式的主要发展方向。DC600V 列车供电系统采用集中供电分散变流的方式，即电力机车集中提供DC600V电源，客车进 行分散变流。电力机车主变压器的副边有2个客车供电绕组，输出单相AC860V电压到相 控整流装置，整流后输出独立的2路DC600V电源供给客车，容量2×400kW；客车上装有 逆变器和充电器，将DC600V电压逆变成三相AC380V电压后供给空调机组等三相负载， 同时将DC600V电压变换成DC110V电压后供蓄电池充电、照明和其他控制系统用电。因 此电力机车DC600V列车供电系统的安全性和稳定性对旅客列车安全运行和正常的服务工 作具有极其重要的作用。

电力机车DC600V列车供电系统由两套完全独立的供电系统构成，其原理电路完全相 同。其中，主电路系统以I路供电系统为例，主电路系统原理图见图1。交流输入电压为 860V，经真空接触器13KM与快速熔断器11FU到单相整流桥与电流传感器11SC，通过变 压器内的滤波电抗器13L和柜内的滤波电容器19C输出直流电压600V。整流桥的交流侧， 并联了由电阻21R，电容17C和压敏电阻13RV组成的过电压吸收电路与控制用同步变压 器。同时，在交流侧有元件击穿短路时，快速熔断器能快速熔断保护，分断主电路系统， 避免故障的进一步扩大。直流侧还有空载电阻R1、R2(均为600欧)，与检测用电流传感 器11SC。

供电控制系统给定延时积分环节的预置值与电压反馈信号比较，进行调节器运算得出 晶闸管的触发角，通过同步处理与功率放大环节控制晶闸管的触发脉冲模块，经隔离处理 控制晶闸管的开通。

近几年来，铁道部为促进铁路节能降耗、提高运输效益，大规模取消发电车，推广电 力机车的DC600V列车供电系统。但DC600V列车供电系统的安全运行需要列车供电主电路 系统杜绝接地故障，因为在出现局部接地现象时会使主电路系统出现损毁事故，影响行车 安全。这就需要对主电路系统接地故障实时检测并可靠保护。现有的DC600V列车供电系 统采取了有源接地检测方式或者无源高阻中点接地检测的方式，前者存在可靠性不高，供 电回路与检测电路未能隔离，电磁兼容性差等缺陷，后者存在保护值过于灵敏、易受机车 浮电位干扰、误动作较多等缺点。电力机车DC600V列车供电系统的接地故障主要是由于 电气设备或者导线的绝缘造成的，与车体钢结构直接接触的为“死接地”，裸露导线部分 通过空气对钢结构放电或者通过绝缘物表面对钢结构爬电的为“活接地”。接地点出现两 点以上，将导致短路故障而烧毁设备或导线，所以必须在列车供电主电路系统上安装灵敏 可靠的接地检测装置，否则DC600V列车供电系统的安全性和稳定性将难以保证。

这些问题主要是现有的DC600V列车供电系统采取了有源接地检测方式(如附图2所 示)或者无源高阻中点接地检测的方式(如附图3所示)。

有源接地检测方式需要注入110V控制电路的信号，当某个节点出现接地故障时，110V 的信号会通过电阻和继电器构成回路，检测继电器会有大电流流过，使继电器跳开保护。

有源接地检测方式(如附图2所示)存在着一些缺陷：供电回路与检测电路未能隔离， 电磁兼容性差；机械动作繁琐，机车运行时震动较大，检测继电器会发生触点误跳开，容 易发生误报警；附件较多，包括了接地继电器、限流电阻、继电器的吸收电路等，检修时 工作量大。

无源高阻中点接地检测方式如图3所示，电阻R3、R4为接地检测电阻，电阻值分别 为50K欧和36K欧，电压传感器13SV用于接地电压检测。当DC600V干线上某点接地后， 控制装置根据电压传感器13SV的信号变化，并与主电路系统中电压传感器11SV信号值比 较，计算(600V+)(600V-)干线对地电位差值的变化，同时判断DC600V正线、负线接地 情况，保护动作则断开交流侧真空接触器13KM。