机车空调漏电监护装置的研制

摘 要：根据铁路机车空调系统的工作原理分析，通过机车空调漏电监护装置的研制和应用，避免机车空调使用时因漏电导致对机车电气控制系统的危害，实现对机车空调系统有效保护并防止故障扩大造成机车其他电器元件的烧损，从而为铁路机车的安全运用提供可靠保障。

关键词：铁路机车；空调；漏电；监护

铁路机车上配装的空调在长期运行过程中，由于其机组内部电动机转子内部受潮、绝缘老化以及机械振动等诸多方面的原因，往往会造成电机对地绝缘水平的降低进而引发接地故障。在空调机组某相接地情况下，空调系统如果没有及时关断，当电路中存在两点接地或多点接地，则容易产生漏电流导致电路无法正常工作，严重时会造成机车电路及电器元件的烧损，影响机车的正常运用。

1 概况

铁路机车上的空调系统通常由空调电源、空调机组和与之匹配的操作设备组成，其中空调机组根据安装位置分为I端和II端两组，相互独立地安装在机车两端司机操纵室里。空调机组内部有室内风机、室外风机和压缩机三种交流电机，其电源都是由同一个空调电源的同一个变频调速装置提供。从空调电源工作主电路原理图（见图1）可知，空调电源斩波升压后是600V的高压直流电源，输出给空调机组的是380V的交流电源，这样的电压易将控制电路对地耐压不足的电器、线路击穿造成接地短路，或通过车体电线路电容耦合，影响电子设备的正常运行。从我们掌握的情况来看，空调接地严重时甚至会造成机车监控装置、电台设备的烧损，影响机车的安全运用。

针对此现状，我们着手研制了机车空调漏电监护装置，用于检测所配装各种型号机车空调系统是否接地，当检测到空调发生接地时立即关停空调并自锁，不让有接地处所的空调继续运用，直到接地故障消除才能断电解锁恢复空调的运用，实现将事故消灭在萌芽状态，有效保护机车空调系统并阻止故障扩大造成不必要的损失。

2 空调漏电监护装置的研制

2.1 漏电监护装置设计要求

根据空调系统的原理和工作过程，在“机车空调漏电监护装置”的研制设计中我们确定了设计要求如下：

①两端的空调机组是相互独立的系统，因此在设计中要实现为两端的空调机组研制功能相同，但是相互独立的保护装置；

②检测器设计能检测整个空调系统输出接地情况，检测灵敏、准确、可靠，漏电电流保护0～255mA可以设定；

③装置在检测到空调系统有接地故障后，应能及时报警并断开空调电源的输出；

④装置设置有必要的工作指示，故障锁存复位和报警提示灯；

⑤装置适用于所配装各种型号的机车空调系统。

2.2 漏电检测原理分析

机车空调漏电检测系统由检测元件、中间放大环节、AD转换电路、滤波电路、中央处理器管理电路、操作执行机构和状态显示电路等组成。从检测原理图可以看出，将空调漏电检测器分别安装在空调电源一端和二端输出的供电电路中，当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，互感器中电流矢量之和为零（电流是有方向的矢量，如按流出的方向为“+”，返回方向为“-”，在互感器中往返的电流大小相等，方向相反，正负相互抵消）。由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，机车空调系统接地监测装置的操作执行机构处于闭合状态运行。

当机车空调系统的任何部件带点部件与外壳发生漏电时，则在故障点产生分流，致使互感器中流入、流出的电流出现了不平衡（电流矢量之和不为零），一次线圈中产生剩余电流。因此，便会感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电检测限定的动作电流值时，自动断开脱扣开关切断空调系统的供电电源，达到接地保护目的。

2.3 漏电监护装置指示面板设计

我们将漏电监护装置指示面板功能设计如下：

①机车空调漏电状况按Ⅰ、Ⅱ端分别显示：正常工作状态时，显示亮绿灯；当有接地故障时，显示亮红灯。

②指示面板设置有数码管显示漏电流数值，便于了解当前漏电流情况，该数据也可作为日常故障预测和诊断的辅助依据。

③保护值可通过设置键进行设定，按“-”“+”键可以调节保护值，此保护值根据现场经验设置为30mA，设置好后按确认键保存后退出设置状态。

2.4 漏电监护装置接线安装设计

为了实现安装的简便，我们将装置接线布置设计成可直接安装在机车空调电源箱近侧，一方面实现安装接线的简单方便，另一方面也可充分利用现有空间。

3 应用效果

从2014年5月開始，我们在各种型号机车空调系统上安装试验空调漏电监护装置。在将近两年的使用过程中，该装置质量稳定可靠，在机车空调运行中发生接地漏电的故障后能立即关停空调，及时避免了机车空调漏电所造成的各类电气设备故障，同时也给机车空调的预防性维修提供了参考依据。

4 结束语

铁路机车空调的安全正常使用，不但为机车司机创造了一个舒适的值乘环境，而且为铁路行车安全提供了有力保障。空调漏电监护装置的技术推广应用，既可靠防止了机车空调运行时因漏电导致的各种电气设备故障，也为机车空调的故障诊断和维修带来了新的思路和手段。

作者简介：

罗云超（1974-），男，广西桂林人，工程师。