CN102126445B - 用于中低速磁浮列车的接地与保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中低速磁浮列车的接地与保护方法，在中低速磁浮列车供电系统的变电站内负极轨与地之间并联有电阻，并再将中低速磁浮列车的车体与所述负极轨短接。本发明具有原理简单、成本低廉、操作方便、可靠性好等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到中低速磁浮列车的设计领域，特指一种用于中低速磁浮列车的接地与保护方法。
背景技术
中低速磁浮列车采用直流1500V或750V供电，供电系统采用三、四轨接触受流方式，接触轨与轨道梁之间通过绝缘子架空安装，车辆运行时，由车辆悬浮控制系统控制车辆与轨道之间保持一定的间隙，与轨道没有接触，车辆牵引的动力由直线感应电机提供。
现有技术中，与中低速磁悬浮列车运行相似的轨道交通系统有地铁直传车和跨座式单轨车。图1所示为地铁直传车系统的接地与保护方案，钢轨电位限制装置设置在全线各车站、车辆段和停车场。其接地方式为：通过各车辆设备的接地螺栓、接地线连接将车辆进行电位连接，车辆之间用接地线连接构成了一列车的等电位体。车体通过车轮与走行轨相接，走行轨对地采取绝缘安装方式，车内电气设备、车体、走行轨通过钢轨对地泄露电阻与地网相接。其供电系统的保护原理为：通过钢轨对地泄露电阻将走行轨也即车辆对地电压钳制在一个安全电压范围内，同时通过设置钢轨电位限制装置，保证了走行轨也即车辆对地电压超过安全电压90V时能够与地网短接，在不影响行车的前提下，保证了乘客及工作人员的人身安全。当供电网的正极对负极短路，或车辆供电网络的正极对负极短路时，馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障。供电设备的保护由框架保护完成，框架保护的原理如下：直流系统正常运行情况下，电流检测回路没有电流通过。当任意一个直流设备内正极对外壳短路时，接地电流通过电流元件流入地网，再通过钢轨与地之间的绝缘泄露电阻（或排流柜）回到负极。当泄露电流超过整定值时，框架泄露保护迅速切除故障。框架泄露保护的电压元件由两段组成，Ⅰ段报警，Ⅱ段跳闸。当直流设备内正极对外壳短路时，电压元件会在负极与外壳之间检测到一个电压，当这个电压大于电压元件的整定值时，电压元件在整定的事件动作跳闸，切除故障。其车辆供电系统的保护原理为：当车辆电气设备的正极对机壳短路时，车辆供电系统的保护分两种情况：对牵引设备，由车辆内部的直流快速开关动作，切除本车故障；如果车辆供电系统保护动作失效，还可由馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障。对辅助电气设备，由馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障；此外，各设备设有快速熔断器进行分断保护。
图2所示为跨座式单轨车系统的接地与保护方案。其接地方式为：通过各车辆设备的接地螺栓、接地线连接将车辆进行电位连接，车辆之间用接地线连接 构成了一列车的等电位体。车辆在正线运行时，与电网断开，当车辆进入车站、车辆段和停车场时，通过接地轨与车体的接地放电刷接触实现车辆接地。其供电系统的保护原理为：当供电网的正极对负极短路时，馈电系统的快速开关DS迅速动作，切除故障。当供电网的正极或车辆供电网络的正极对地短路时，电流通过电阻R1流入供电网的负极，地面64D保护装置电流检测元件检测流入供电网负极的电流，当电流超过整定值时，地面64D保护装置迅速动作跳闸，切除故障。当供电网的正极对负极短路，或车辆供电网络的正极对负极短路时，馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障。同样，供电设备的正极对机壳短路保护由框架保护来完成。其车辆供电系统的保护原理为：当车辆内部供电网络的正极对车体短路时，短路电流通过电阻R2流入车辆供电网络的负极，车辆内64D保护装置的电流检测元件检测到这个电流，当电流超过整定值时，驱动车辆内的快速开关LB迅速动作跳闸，切除本车故障。当车辆电气设备的正极对机壳短路时，车辆供电系统的保护分两种情况：对牵引设备，由车辆内部的直流快速开关动作，切除本车故障；如果车辆供电系统保护动作失效，还可由馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障。对辅助电气设备，由馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障；此外，各设备设有快速熔断器进行分断保护。当车辆内的供电网络的负极或车辆电气设备的负极对车体短路时，车体上产生对地电压，车辆内64D保护装置电压检测元件检测到这个电压，当电压超过整定值时，驱动车辆内的快速开关LB迅速动作跳闸，切除本车故障。
现有轨道交通的接地与保护系统用于中低速磁浮列车系统的接地与保护存在以下不足：
（1）、采用地铁直传车系统的接地与保护方案，虽然通过车辆与走行轨的连接，再通过钢轨对地泄露电阻解决了车辆的静电和由直线电机牵引所带来的感应电，同时将走行轨也即车辆的对地电压钳制在一个允许范围内，但是，还存在两个方面的问题：一个方面是虽然安装了排流装置、轨道绝缘安装等收集和消除杂散电流的措施，但杂散电流依然存在，而且电流值很大，另一个方面是由于中低速磁悬浮列车采用了接触轨受流而不是架空接触网的供电方式，因此当供电系统正极对地短路时，缺乏系统应有的保护；
（2）、采用跨座式单轨车系统的接地与保护方案，虽然通过二极管与5～50欧姆电阻的串联接地电路和64D保护装置解决了杂散电流和接触轨系统正极对地短路的供电系统保护，车辆的静电在车站、车辆段、停车场可通过安装接地轨与车辆上的接地放电刷释放，但由于中低速磁悬浮列车的驱动采用了牵引直线电机，其边端效应影响将在车体伤产生感应电，而跨座式单轨车系统采用的是旋转电机牵引，不存在感应电问题，因此采用这种接地与保护方案不能解决直线电机牵引的边端效应产生的感应电对车辆电子设备的电磁干扰。
发明内容
本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种成本低廉、原理简单、操作方便、可靠性好的用于中低速磁浮列车的接地与保护方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：
一种用于中低速磁浮列车的接地与保护方法，其特征在于：在中低速磁浮列车供电系统的变电站内负极轨与地之间并联有电阻，并再将中低速磁浮列车的车体与所述负极轨短接。
作为本发明的进一步改进：
所述电阻的阻值为1K～100K欧姆。
所述中低速磁浮列车的车体与所述负极轨短接的方式为：首先通过各车辆设备的接地螺栓、接地线连接将车辆进行电位连接，车辆之间用接地线连接构成了一列车的等电位体，每一个负极轨受流器的受流刷与车体相连接，然后通过受流器与负极受流轨接触构成了车体与负极轨的短接。
所述中低速磁浮列车供电系统的变电站内负极轨与地之间还并联了一个由二极管、5～50欧姆电阻、64D组成的保护电路。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明用于中低速磁浮列车系统的接地与保护方法，采用了车体作为等电位体，然后与负极轨短接，将车辆产生的静电以及由牵引直线电机的边端效应产生的感应电通过负极轨回流至变电所，从而消除了车辆静电和感应电对车辆电子设备的电磁干扰；
2、本发明用于中低速磁浮列车系统的接地与保护方法，采用了将供电网负极通过1K～100K欧姆接地电阻并联接地方式，将杂散电流控制在非常小的允许范围，同时降低了负极轨也即车体对地电压，使其在安全电压允许范围内；
3、本发明用于中低速磁浮列车系统的接地与保护方法，采用了将供电网负极通过一个二极管与5～50欧姆电阻的串联电路和64D保护装置并联接地方式，保证了供电网或车辆供电网络的正极对地短路保护，同时通过二极管的单向导通作用，阻止了杂散电流流入地网；
4、本发明用于中低速磁浮列车系统的接地与保护方法，供电系统除其特有的保护外，对供电设备的正极对机壳短路保护可沿用现有轨道交通中的框架保护方式，全线各车站、车辆段和停车场对乘客和工作人员的人身安全保护可沿用现有轨道交通中设置钢轨电位限制装置的方式；
5、本发明用于中低速磁浮列车系统的接地与保护方案，结构简单紧凑、成本低廉、可靠性好。
附图说明
图1是现有轨道交通中地铁直传车系统的接地与保护的原理示意图；
图2是现有轨道交通中跨座式单轨车系统的接地与保护的原理示意图；
图3是本发明中低速磁浮列车系统的接地与保护方法的原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图3所示，在具体实施例中，本发明用于中低速磁浮列车系统的接地与保护方案，其接地方式为：通过各车辆设备的接地螺栓、接地线连接将车辆连接成一个等电位体，车辆之间用接地线连接，构成了一列车的等电位体，每一个负极轨受流器的受流刷与车体相连接，然后通过受流器与负极受流轨接触构成了车体与负极轨的短接。负极轨与地网之间除并联一个1K～100K欧姆的电阻外，还并联了一个二极管、5～50欧姆电阻、64D组成的保护电路。
其工作原理为：
1、静电和感应电的消除：通过车体与负极轨的短接可将车辆静电和由直线电机牵引产生的感应电由负极轨回流至供电系统内部，从而消除了车辆静电和由直线电机牵引的边端效应产生的感应电对车辆电子设备的电磁干扰。
2、负极轨也即车体对地电压的钳制：由于供电系统采用了接触轨受流方式，接触轨与轨道梁之间通过绝缘子架空安装，车辆悬浮运行时与轨道没有接触，接触轨正负极对地电阻基本相当，因此，车辆悬浮运行时将在负极轨也即车体对地之间形成一个很高的对地电压，为此在负极轨与地网之间并联一个1K～100K欧姆的电阻，将负极轨也即车体对地电压钳制在一个很小的安全电压范围内，同时，由于并联电阻很大，其产生的杂散电流微乎其微，控制在允许的范围之内。
3、供电网络正极对地的短路保护：在负极轨与地网之间并联了一个二极管、5～50欧姆电阻、64D组成的保护电路。当供电网正极对地短路、车辆供电网络正极对地短路、车辆内电器设备正极对地短路时，电流通过电阻R1流入供电网的负极，64D电流检测元件检测流入供电网负极的电流，当电流超过整定值时，64D迅速动作跳闸，切除故障。二极管的单相导通作用可防止了杂散电流流入地网。
4、供电系统的其它保护：当供电网的正极对负极短路时，馈电系统的快速开关DS迅速动作，切除故障；供电设备的正极对机壳短路保护由框架保护来完成。
5、车辆供电系统的保护：当车辆电气设备的正极对机壳短路时，车辆供电系统的保护分两种情况：对牵引设备，由车辆内部的直流快速开关动作，切除本车故障；如果车辆供电系统保护动作失效，还可由馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障。对辅助电气设备，由馈电系统的直流快速开关DS动作，切除故障；此外，各设备设有快速熔断器进行分断保护。
6、人身安全：全线各车站、车辆段和停车场设置钢轨电位限制装置。通过负极轨对地并联电阻将负极轨也即车辆对地电压钳制在一个安全电压范围内，同时通过设置钢轨电位限制装置保证了负极轨也即车辆对地电压超过安全电压90V时能够与地网短接，在不影响行车的前提下，保证了乘客及工作人员的人身安全。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于中低速磁浮列车的接地与保护方法，其特征在于：在中低速磁浮列车供电系统的变电站内负极轨与地之间并联有电阻，并再将中低速磁浮列车的车体与所述负极轨短接。
2.根据权利要求1所述的用于中低速磁浮列车的接地与保护方法，其特征在于：所述电阻的阻值为1k～100k欧姆。
3.根据权利要求1所述的用于中低速磁浮列车的接地与保护方法，其特征在于所述中低速磁浮列车的车体与所述负极轨短接的方式为：首先通过各车辆设备的接地螺栓、接地线连接将车辆进行电位连接，车辆之间用接地线连接构成了一列车的等电位体，每一个负极轨受流器的受流刷与车体相连接，然后通过受流器与负极受流轨接触构成了车体与负极轨的短接。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于中低速磁浮列车的接地与保护方法，其特征在于：所述中低速磁浮列车供电系统的变电站内负极轨与地之间还并联了一个由二极管、5～50欧姆电阻、64D保护装置组成的保护电路，当供电网正极对地短路、车辆供电网络正极对地短路、车辆内电器设备正极对地短路时，电流流入供电网的负极，64D保护装置中的电流检测元件检测流入供电网负极的电流，当电流超过整定值时，64D保护装置迅速动作跳闸，切除故障。
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