盧金國(guó)

摘要：社會(huì)和國(guó)家的發(fā)展，隨之而來的就是對(duì)人生的安全和財(cái)產(chǎn)的安全，越來越看重。在交通軌道列車安全來說，軌道交通車輛變流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)機(jī)制是否完善安全是尤為重要的。本文將主要淺談分析軌道交通車輛變流系統(tǒng)牽引變流器和輔助變流器接地保護(hù)的運(yùn)行原理、工作方法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此來增強(qiáng)我國(guó)的軌道交通安全性，從而加強(qiáng)我國(guó)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：軌道交通車輛;變流系統(tǒng);接地故障;檢測(cè)機(jī)制

一、牽引變流器接地保護(hù)工作原理

對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行接觸網(wǎng)取電，對(duì)其牽引變流器電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)運(yùn)用與其他變流器運(yùn)用一種變流系統(tǒng)不同，使用的是兩種變流系統(tǒng)即為交直交變流系統(tǒng)，這種特殊的電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也和其他的電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有所不同，特殊之處在于里面分為四象限整流器，其模式簡(jiǎn)稱為1+3模式，具體內(nèi)容就是一個(gè)中間的直流環(huán)節(jié)加三個(gè)牽引逆變器部分，因?yàn)檐壍儡囕v從兩種大小不同的直流牽引的供電系統(tǒng)中各自取電，所以導(dǎo)致牽引變流器在電氣結(jié)構(gòu)中缺少單項(xiàng)整流功能。通過以上理論中車輛牽引變流器中主電路的結(jié)構(gòu)和供電制式的特殊性，總結(jié)出了一下兩種接地保護(hù)情況，第一種是供電牽引系統(tǒng)接地故障保護(hù)，第二種是對(duì)于具體的軌道交通施工應(yīng)用情況，選擇不同的接地故障檢測(cè)方法。

（一）供電牽引系統(tǒng)接地故障保護(hù)

第一，接地電流檢測(cè)保護(hù)方式。需要讓牽引變流器內(nèi)部的直流母線負(fù)線進(jìn)行接地，這里選擇CRH5型動(dòng)車組為例。并通過電流傳感器對(duì)其接地方式進(jìn)行接地保護(hù)，這種接地保護(hù)方法結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。當(dāng)內(nèi)部直流母線正線接地、四象限整流器交流輸入側(cè)接地、牽引逆變器輸出側(cè)接地出現(xiàn)故障時(shí)，可以使用負(fù)線電流傳感器來檢測(cè)，當(dāng)電流遇到保護(hù)閥時(shí)牽引變流器內(nèi)部可以檢測(cè)出故障位置。以上這種檢測(cè)方法可以通過電流保護(hù)閥呈現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，但是其也有一些缺點(diǎn)，最大缺點(diǎn)就是在內(nèi)部直流母線負(fù)線直接接地的過程中，促使發(fā)生故障的線路自動(dòng)出現(xiàn)兩點(diǎn)間的接地短路，如果這種短路情況沒有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，那么短路電流將會(huì)導(dǎo)致功率器燒壞。第二，分壓電阻檢測(cè)保護(hù)方式。該方式是用中間直流線路串聯(lián)通兩個(gè)電阻，然后將電阻中間接地，并且固定阻值，運(yùn)用傳感器直接檢測(cè)電阻電壓。

（二）直流供電的牽引系統(tǒng)接地故障保護(hù)

一般軌道交通都采用的直流供電或者回流供電的方法，比如地鐵車輛、底板有軌電車等，回流方式主要有鋼軌回流和接觸線回流，這兩中回流方式差異較大。第一，鋼軌回流接地故障保護(hù)方法，該方法通過對(duì)鋼軌回流的車輛接地故障進(jìn)行保護(hù)，在這種方式下，車輛發(fā)生故障時(shí)，高壓線主斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘，以此保護(hù)車輛電氣。車輛一般通過接地電阻和鋼軌負(fù)線連接的方法，可以有效防止車輛出現(xiàn)環(huán)路電流，通過將車輛和鋼軌負(fù)線進(jìn)行連接，以此避免接地故障對(duì)車輛正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。第二，接觸線回流接地故障保護(hù)方法，這種方法主要用于解決不通過鋼軌回方式進(jìn)行運(yùn)行的單軌電車接地故障問題，單軌電車采用的是雙弓受流的方法。供電系統(tǒng)接地故障保護(hù)方法如下，先選擇一臺(tái)接地裝置，把接地裝置和和車體進(jìn)行連接在車站內(nèi)部，這可以有效減少列車在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的不安全事故，從而保護(hù)了群眾的人生安全和財(cái)產(chǎn)安全。另一方面作為跨座式單軌列車接地出現(xiàn)的故障情況，可以將地繼電器直接和地面連接通過變電站負(fù)線連接，首先通過負(fù)線連接接地繼電器和車體進(jìn)行連接，最后通過接地裝置連接到地面。這種接地方法會(huì)發(fā)生兩種不同的情況，但是都是通過變電站接地保護(hù)牽引變流器來連接接地故障檢測(cè)裝置進(jìn)行接地故障檢測(cè)[1]。

二、輔助變流器接地保護(hù)工作原理

（一）N線接地檢測(cè)保護(hù)

接地檢測(cè)保護(hù)是使用輔助變流器輸出側(cè)N線后從而進(jìn)行的保護(hù)，這種保護(hù)方法的優(yōu)點(diǎn)就是更大程度的可以保證變流器輸出N相電流的平穩(wěn)，并且如果出現(xiàn)了故障在接地電平和輔助變流器三相輸出過程中，輔助變流器可以更方便準(zhǔn)確的檢測(cè)到輸出電流短路情況，從而進(jìn)行自動(dòng)有效的保護(hù)。當(dāng)車輛輔助系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，單車發(fā)生接地故障時(shí)，需要移除輔助，這樣提高系統(tǒng)的繁雜，以上保護(hù)原理方法可得知輔助變流器接地保護(hù)工作原理十分完善，可以在供電系統(tǒng)車輛運(yùn)行中采用N線接地故障檢測(cè)方法。

（二）阻容電壓檢測(cè)保護(hù)

該方法是針對(duì)于N線接地檢測(cè)的弊端提出的一種新方法，可以將串聯(lián)電阻和電容連接到輸出側(cè)N線和箱體之間，這樣做的目的就是方便可以通過檢測(cè)兩端不同的電阻和電容兩端的電壓來分析和判斷接地故障是否出現(xiàn)。如果輔助變流器三相輸出發(fā)生接地故障時(shí)，支路會(huì)出現(xiàn)漏電流現(xiàn)象，電壓為恒定值，如果發(fā)生變化就會(huì)被電壓傳感器檢測(cè)出，已經(jīng)超過了保護(hù)閥值，可以明確接地故障，便可以及時(shí)有效的自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)功能。該方法既可以有效檢測(cè)出接地故障，也可以改善N線檢測(cè)方法的不足，因此是一種較為穩(wěn)定的接地故障保護(hù)方法。

三、仿真測(cè)試

在對(duì)以上接地故障檢測(cè)方法進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，如果采取內(nèi)部直流母線負(fù)線接地方法、接地檢測(cè)保護(hù)方法進(jìn)行接地故障檢測(cè)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)短路大電流問題，對(duì)于分壓電阻或者阻容電壓檢測(cè)的方法可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)接地故障檢測(cè)，確保軌道交通車輛變流系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和安全。對(duì)此需要對(duì)分壓電阻檢測(cè)方法進(jìn)行仿真測(cè)試，該測(cè)試選擇了牽引變流器進(jìn)行測(cè)試。先采用科學(xué)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，首先檢測(cè)地接故障效果在非短路情況下，然后為了方便后期的分析和觀察，我們可以假設(shè)地接檢測(cè)的電壓值是電壓傳感器的周期值。然后就可以進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試對(duì)接地故障保護(hù)的各種不同方法：第一，內(nèi)部直流母線正線接地;第二，四象限整流器交流輸入側(cè)接地，由于這兩種地接故障保護(hù)方法的電壓周期平均值是不同的，因此可以對(duì)這兩種方法平均值變化情況進(jìn)行討論和分析。以上仿真測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分壓電阻檢測(cè)方法的牽引變流器可以在單點(diǎn)接地故障下正常進(jìn)行運(yùn)行，檢測(cè)的接地電壓值和內(nèi)部中間直流電壓值符合計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)[2]。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，通過以上分析后發(fā)現(xiàn)，牽引變流器內(nèi)部直流母線負(fù)線設(shè)計(jì)是沒有條件過于嚴(yán)苛的要求的，如果采用的是分壓電阻檢測(cè)的方法，那么無(wú)法直接的檢測(cè)到接地故障情況在兩點(diǎn)短路過流時(shí)，而接地電流檢測(cè)的方法在對(duì)接地故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生短路情況，對(duì)于這種情況需要及時(shí)進(jìn)行保護(hù)處理，避免對(duì)功率器造成破壞。另外，由于跨座式單軌列車牽引系統(tǒng)負(fù)線回流無(wú)法進(jìn)行接地，因此接地故障檢測(cè)裝置檢測(cè)是必須的，不僅如此還可以在變電站和車輛運(yùn)行線路中發(fā)生的故障中進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于輔助變流器而言，阻容電阻檢測(cè)保護(hù)方法可以不需要在兩點(diǎn)短路內(nèi)部進(jìn)行接地故障檢測(cè)，這種方法相比較于直接接地檢測(cè)更加安全。因此，以上研究結(jié)果可以對(duì)軌道交通車輛變流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)機(jī)制進(jìn)行完善。

參考文獻(xiàn)

[1]王雄，宋郭蒙，黃南，等.軌道交通車輛風(fēng)冷散熱器傳熱優(yōu)化研究[J]，2021.

[2]鄧琴. 地鐵排流網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D]. 西南交通大學(xué).