电力机车辅助回路接地故障的预防对策

2010-06-21上海铁路局上海机务段

上海铁道增刊 2010年2期

刘峰上海铁路局上海机务段

电力机车压缩机电动机、牵引通风机电动机等三相电机，长期工作中会出现电机定子对外壳产生漏电流，或者空调、窗加热等单相负载对保护地产生漏电流。当辅助回路内的漏电流值大于一定值时，辅助回路接地保护装置动作并切断主断路器。如果不排除故障或不切除保护将无法再合上主断路器，机车就无法接受接触网的电能，从而造成机车丧失牵引力，中断对列车车辆供电，使机车无法继续运行的严重"机破"故障。目前机车司机遇到辅助回路接地安全保护动作时，要在途中排除辅助回路接地故障困难非常之大且危及人身安全。为了维持机车运行，机车司机只能强行切除辅助回路接地安全保护功能。但是一旦有两点接地，将给机车电路及器件带来无可估量的危害，甚至有可能发生因接地短路电流诱发机车火灾的恶性事故。

上述问题，主要是因为接线不良、电气老化绝缘下降等原因造成。绝缘下降总有一定的发展过程，由此提出了电力机车辅助回路实时绝缘检测的对策，以及时预报辅助回路绝缘故障，及时采取相应措施。

1 预防电力机车辅助回路接地故障的对策

1.1 电力机车保护接地辅助回路工作原理

电力机车主变压器辅助绕组产生单相389V和229V交流电，单相389V交流电经劈相产生380V三相交流电供压缩机电动机、牵引通风机电动机、制动风机电动机、变压器风机电动机、变压器油泵电动机、主变流装置风机电动机列车供电风机电动机等三相负载使用，三相负载电机外壳与铁轨形成保护接地辅助回路；单相229V交流电对空调、窗加热、取暖器设备、饮水机等单相负载供电，单相负载外壳与铁轨也形成保护接地辅助回路。正常情况下，两辅助回路均无漏电流。一旦出现接线不良、绝缘层绝缘下降，辅助回路便会出现漏电流，当漏电流值大于一定值时，辅助回路接地保护装置动作并切断主断路器，继而就可能导致机车无法继续运行的严重"机破"故障。

1.2 预防电力机车辅助回路接地故障的对策

根据保护接地辅助回路工作原理，采用电力机车辅助回路实时绝缘检测，将从根本上预防辅助回路接地故障的发生。实时绝缘检测装置根据预设的绝缘电阻域值实时预报接地故障，能提醒机车司机或检修人员采取相应的处理手段，把故障消灭在萌芽之中。同时绝缘检测装置通过实时显示绝缘电阻值，也给故障机车的分析和检修带来方便，做到既给故障原因找寻、部位判定提供分析依据，有效提高检修质量和效率，又给机车电器设备的安全使用提供了技术保障。并且，可以在机车出库前对整个辅助回路的绝缘性能进行一次评价，一旦发现绝缘不良立即处理，杜绝机车带病出库。

2 电力机车辅助回路实时绝缘监测方案

以SS9型电力机车为例，给出辅助回路实时绝缘检测方案如图一所示。该方案采用微处理器直接测量和间接识别的方法判断故障点；采用机车通讯层的共享数据，不重复在三相回路增加采样设备，提高安全性和节约投资；选择285KE动作点以下电流幅度的80%处作漏电监测的动态范围，同时通过RS485数据口监视3MA～16MA的投切情况以及单相回路的漏电。单相回路采用零磁通判断法，即不发生泄漏时磁通为零，采用线性霍尔传感器加高精度小信号放大器采集微弱漏电信号。采集以下信号与通讯层监听数据共同组成判断依据：

a）i（201，202）和 i（203，202）的电流差；

b）i(285)；

c）i(206，205)的电流差；如要求具体区分单相负载则需增加采集点数；

d）在RS485通讯协议中获取3MA～16MA的运行工况。

图1 辅助回路实时绝缘检测方案

显示：采用三或四组四位LED数码显示器显示漏电流数据，分辨率0.01mA。

图2 D-U204-KLC外形图

报警：采用20个报警灯显示越过定值设备名称，直接反映异常位置。

另外，285KE漏电保护继电器采用荷兰MORS-SMITT公司生产的 DU204-KLC 110VDC（见图 2、图 3）。此继电器属瞬动中间继电器，额定功率2.22W，线圈电阻5252Ω，285KE与205间接有二极管。这些参数表明：该回路中电流峰值达到+20mA即会动作。因而选择0.01mA～16mA作本装置监控的动态区域较为合适。零磁通传感器的动态范围选择0.01mA～1mA。

实施本方案后，实时绝缘监测装置在随车运行中能够随时自动监视设备绝缘状况，记录每台设备的漏电流数据，为检修提供直接依据。