DC600V供電機(jī)客車干線漏電分析及供電解決方法

高翔

摘 要：DC600V供電系統(tǒng)作為目前機(jī)客車供電的主要系統(tǒng)，因?yàn)闄C(jī)車和客車的漏電保護(hù)原理存在差別，當(dāng)機(jī)客車干線出現(xiàn)漏電故障，有一些漏電保護(hù)的盲點(diǎn)存在，因而本文從漏電保護(hù)的角度去分析了干線漏電并思考了一些解決方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞：DC600V供電系統(tǒng);干線漏電;漏電保護(hù)

DC600V是目前機(jī)客車的主要供電系統(tǒng)，它以機(jī)車受電弓從接觸網(wǎng)引流經(jīng)過車載變送電裝置供給客車，用電效率得到提升，但是因?yàn)楣╇娐╇姳Ｗo(hù)不匹配問題的存在，一直在影響客車全列的供電問題。

一、DC600V供電機(jī)客車供電基本原理

在十幾年前，隨著鐵路提速，客車的供電制式就開始從發(fā)電車供電轉(zhuǎn)為機(jī)車供電，并且在新造機(jī)車、客車上安裝了漏電保護(hù)裝置，目前，機(jī)車給客車供電已經(jīng)從早期的本車發(fā)電機(jī)供給客車AC380V交流供電系統(tǒng)發(fā)展到機(jī)車由受電弓從接觸網(wǎng)引流經(jīng)過車載變送器供給DC600V直流供電系統(tǒng)。

在DC600V供電系統(tǒng)中，直供電機(jī)車將25kV的接觸網(wǎng)工頻交流電，通過變壓器降壓整流濾波后成為DC600V直流電，2×400kVA容量，分兩路通過變送器向客車供電。

客車的DC600V供電系統(tǒng)有兩路，通過車端的電力連接線、車體主干線，分線盒進(jìn)入控制柜，PLC根據(jù)車廂的奇偶數(shù)自動(dòng)選擇直流電源供電或手動(dòng)選擇。

二、DCV600V供電機(jī)客車干線漏電及其解決方法分析

DC600V機(jī)客車干線漏電基本算是絕緣故障，屬于絕緣故障的一部分，即機(jī)車向客車輸送電源的車險(xiǎn)主干線發(fā)生絕緣不良現(xiàn)象，在客車的綜合控制柜內(nèi)，主干線與車上線路的分界點(diǎn)就是Q1和Q2。這之后的一切供電線路都屬于車上漏電情況。

（一）DC600V供電機(jī)車漏電保護(hù)

針對(duì)某型機(jī)車的漏電，采取的是接地法測(cè)試絕緣電阻值，其漏電保護(hù)是典型的電阻中點(diǎn)接地保護(hù)電路。在電路當(dāng)中，有兩個(gè)600Ω的電阻為電路中的整流器提供一個(gè)空載電阻，還有一個(gè)750Ω的電阻和一個(gè)實(shí)際的接地電阻，理想狀態(tài)下，這個(gè)電阻整合后為零，即對(duì)地絕緣為零，此時(shí)通過750Ω電阻的電流值為285mA，接地電阻在900Ω以內(nèi)（以900Ω計(jì)）時(shí)，保護(hù)動(dòng)作的電流為153mA以內(nèi)，動(dòng)作電壓為138.5V，此時(shí)測(cè)量電壓表的兩端電壓和絕緣良好時(shí)的比值，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓偏轉(zhuǎn)超過161.5V，漏電保護(hù)就會(huì)動(dòng)作。同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)接地電阻的變化，設(shè)計(jì)不同的保護(hù)動(dòng)作的延遲時(shí)間，一般定義的是直流線路的正負(fù)極之間的接地保護(hù)值為800Ω以內(nèi)時(shí)，接地保護(hù)出現(xiàn)可靠動(dòng)作，接地電阻在1500Ω以上則漏電保護(hù)不動(dòng)作。

（二）客車的漏電保護(hù)

在上述某型機(jī)車供電的客車所使用的DC600V漏電保護(hù)依靠的是零序原理，客車的正負(fù)干線都要穿過一個(gè)零序線圈，經(jīng)線圈輸入和輸出的電流應(yīng)當(dāng)是相等的，當(dāng)客車干線出現(xiàn)漏電問題時(shí)，一部分電流會(huì)進(jìn)入大地，并形成互感器外的回路，互感器就會(huì)檢測(cè)到不平衡的電流，PLC則檢測(cè)這種不平衡電流，以此判斷漏電情況，當(dāng)漏電的電流實(shí)際值超過PLC控制程序的設(shè)定值時(shí)，PLC就會(huì)發(fā)布指令，繼電器就會(huì)跳閘。一般情況下，動(dòng)作電流設(shè)定值應(yīng)被設(shè)為100mA。

整列車由機(jī)車和18節(jié)車廂組成，該型列車車廂干線在對(duì)地絕緣方面或多或少地存在不同程度的不良情況。以電阻并聯(lián)來說，列車因?yàn)槁╇姸鴮?dǎo)致的對(duì)地電阻的倒數(shù)和即為線路當(dāng)中總電阻的倒數(shù)和，因此列車漏電時(shí)，全列客車的干線電路可以等效為一個(gè)電阻并聯(lián)電路，其中正極上有等效的接地電阻，負(fù)極上也存在等效接地電阻，假定電路中并聯(lián)有R1，R2，R3，R4，R5，R6等幾個(gè)電阻，其中R1和R6直接并聯(lián)，R2，R3串聯(lián)后并聯(lián)在電路中，R4，R5同樣串聯(lián)后并聯(lián)在電路中，此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)電路中有影響的電阻是R2～R5這幾個(gè)串聯(lián)后又并聯(lián)的電阻，如圖。

進(jìn)一步來說，R2和R3因?yàn)榻o定的是常數(shù)，而R4和R5的大小取決于正負(fù)極接地絕緣電阻、接地電阻，是一個(gè)變化值，考慮系統(tǒng)處在理想運(yùn)行情況下時(shí)，電壓表兩端電壓主要取決于正負(fù)極干線絕緣電阻以及空載電阻，由此可建立一個(gè)關(guān)于干線漏電的模型，根據(jù)這一模型，進(jìn)一步分析，當(dāng)正極或負(fù)極中出現(xiàn)對(duì)地絕緣不良，那么其對(duì)應(yīng)的R4為零，而R5則無窮大，電壓偏轉(zhuǎn)最大，而當(dāng)正負(fù)極技能出現(xiàn)對(duì)地絕緣不良，電壓偏轉(zhuǎn)和R4＼R5以及空載電阻換算后的值有非常大的關(guān)系，而且R4和R5電阻值相差過大，偏轉(zhuǎn)量則主要取決于漏電電阻與空載電阻的比值，當(dāng)偏轉(zhuǎn)的電壓達(dá)到設(shè)定值，漏電保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作。而當(dāng)正負(fù)極對(duì)地絕緣良好，或者說當(dāng)正負(fù)極均出現(xiàn)漏電，但漏電量相當(dāng)，也就是R4和R5相等，漏電保護(hù)不動(dòng)作。由此可以判斷客車干線漏電保護(hù)取決于接地電阻、正負(fù)極對(duì)地絕緣以及空載電阻值等幾個(gè)方面，這種漏電保護(hù)形式與機(jī)車的漏電保護(hù)形式不一樣，機(jī)車的漏電電流需要去換算，同時(shí)如果干線正負(fù)極均出現(xiàn)絕緣不良的情況，并且絕緣電阻相當(dāng)，漏電保護(hù)會(huì)不動(dòng)作。而客車的漏電檢測(cè)系統(tǒng)雖然可以檢測(cè)出漏電，但是具體是正極還是負(fù)極漏電卻很難判出來。

（三）干線漏電解決方法

由此，針對(duì)DC600V供電機(jī)客車的干線漏電問題選擇合適的機(jī)客車漏電保護(hù)電路，并且保護(hù)電路要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一才是解決機(jī)客車漏電問題的根源所在。當(dāng)然在現(xiàn)有的供電系統(tǒng)漏電保護(hù)方面，一般可以采取如下三種措施來降低漏電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作或不動(dòng)作的概率。包括要求DC600V供電系統(tǒng)的電壓必須要在保護(hù)裝置的允許范圍之內(nèi)，特別是機(jī)車供給的電壓，降低高次諧波給供電系統(tǒng)的影響。確定比較合適的空載電阻，使漏電的等效電阻和接地電阻的比值相對(duì)較小，當(dāng)中性點(diǎn)發(fā)送電壓偏移，電勢(shì)可以比較平滑地偏移，這可以減少漏電保護(hù)誤動(dòng)作的概率。如果是機(jī)車發(fā)生漏電且保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作以后，需要切斷客車的電路負(fù)載，保持機(jī)車的供電，在確認(rèn)客車全列干線的絕緣以及負(fù)載電路絕緣都正常的情況下，可以切除機(jī)車的保護(hù)，繼續(xù)供電，為此客車車廂的用電供電。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，DC600V供電機(jī)客車安裝有自動(dòng)檢測(cè)裝置，當(dāng)發(fā)生干線漏電大部分情況下自動(dòng)檢測(cè)裝置會(huì)報(bào)警并且漏電保護(hù)裝置會(huì)發(fā)生動(dòng)作以保證安全，但因?yàn)闄C(jī)車和客車之間使用的漏電保護(hù)電路形式上有差別，導(dǎo)致漏電保護(hù)不一致，干線漏電時(shí)漏電保護(hù)有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)不動(dòng)作或誤動(dòng)作的情況，最后影響安全。

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