CN103481793B - 用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，包括设置在变电站的供电系统接地保护装置、安装在列车车体上的安全接地保护装置及漏电检测装置，所述漏电检测装置通过安全接地保护装置接地；该综合接地系统还包括一个设置在列车车体与传输电源的接触轨的负极接触轨之间的感应电滤波装置，用来接收列车运行时产生的感应电流并输出至负极接触轨以滤除列车车体内的感应电。本发明能够滤除车辆运行中直流电机产生的感应电，从而消除由直线电机产生的感应电对车辆悬浮系统、信号系统和运行控制系统等电子设备产生的干扰，具有结构简单、成本低廉、电磁干扰小、安全可靠等优点。

Description

用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统

技术领域

本发明涉及中低速磁悬浮列车领域，尤其涉及一种适用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统。

背景技术

铁路的综合接地就是将铁路沿线的牵引供电回流系统、电力系统、信号系统、通信及其他电子信息系统、建筑物、道床、站台等需要接地的装置通过贯通地线连成一体的接地系统，即形成一个共用接地系统，并通过等电位体连接构成一个等电位体。

中低速磁悬浮列车是采用直流750V或1500V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，由直线感应电机产生的牵引力驱动列车前行，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。

目前，常规列车车辆上的综合接地系统结构如图1所示，包括变电站内设置的框架保护装置2与排流柜6、全线各停留库、车辆段、维修库和站台设置的钢轨电位限制装置4及钢轨对地泄露电阻5。车辆采用三轨供电，走行轨3回流，走行轨3对地采取绝缘安装方式，车体通过车轮与走行轨3相接，通过各车辆设备的接地螺栓、接地线连接将车辆进行等电位连接，车辆之间用接地线连接构成了一列车的等电位体，通过钢轨对地泄露电阻5将走行轨3的电压也即车辆对地电压钳制在一个安全电压范围内。当走行轨3、列车车体1对地电压超过钢轨电位限制装置4的保护值时，钢轨电位限制器工作，将负极轨对地短接，保证了走行轨3也即车辆对地电压不超过安全电压；当走行轨3、列车车体1对地电压恢复到小于钢轨电位限制装置4的保护值时，钢轨电位限制器动作复位，将负极轨与地断开，在不影响行车的前提下，保证了乘客及工作人员的人生安全。变电站设置的排流柜6与轨道梁设置的汇流排收集杂散电流，当杂散电流检测超过允许值时，打开排流柜6进行杂散电流排放。

以上的综合接地系统采用三轨供电、走行轨回流的方式，存在杂散电流，会造成对周边环境的严重污染以及周边地下金属管网产生电化学腐蚀，因此需要对杂散电流进行疏、堵、检测和排放。此外该系统中走行轨需要绝缘安装、轨道梁需要设置汇流排、变电站需要设置排流柜，工程建设、检测和维护费用高。由于中低速磁浮列车采用三、四轨受流方式，供电轨绝缘安装，F轨用于车辆支撑、悬浮导向、牵引制动（含机械制动）和应急工况下的支撑轮走行，车辆运行时并无杂散电流，不需要进行杂散电流的处理，因此上述综合接地系统并不适用于中低速磁悬浮列车。进一步，中低速磁浮列车由于采用了直线电机驱动，因此车辆运行时车体会产生感应电，感应电将会对车辆悬浮系统、信号系统、运行控制系统等车辆电子设备产生严重的干扰，最终影响列车的安全运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于，针对上述现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、电磁干扰小、安全可靠的用于中低速磁浮列车的综合接地系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，包括设置在变电站的供电系统接地保护装置、安装在列车车体上的安全接地保护装置及漏电检测装置，所述漏电检测装置通过安全接地保护装置接地；还包括一个设置在列车车体与传输电源的接触轨的负极接触轨之间的感应电滤波装置，所述感应电滤波装置用来接收列车运行时产生的感应电流并输出至负极接触轨以滤除列车车体内的感应电。

作为本发明的进一步改进：所述感应电滤波装置包括串联的电阻与隔直电容；所述电阻的一端连接列车车体，另一端连接隔直电容，所述隔直电容的另一端连接负极接触轨。   

作为本发明的进一步改进：所述供电系统接地保护装置的一端连接提供电源的直流设备，另一端接地；所述供电系统接地保护装置包括接地漏电保护装置和框架保护装置，所述接地漏电保护装置与所述框架保护装置并联。

作为本发明的进一步改进：所述供电系统接地保护装置还包括一个馈电系统直流快速开关，所述馈电系统直流快速开关的一端连接列车上的直流设备，另一端连接负极接触轨。

作为本发明的进一步改进：所述列车车体内设置一个直流快速开关，所述直流快速开关设置在列车上的牵引设备与为牵引设备供电的供电线之间。

作为本发明的进一步改进：所述安全接地保护装置的一端连接列车车体，另一端接地；所述安全接地保护装置包括安装于地面上的接地轨以及安装在列车车体上接地刷，所述接地刷的一端与接地轨连接。

作为本发明的进一步改进：所述漏电检测装置安装在列车车体与为列车车体供电的车辆供电网负极之间。

作为本发明的进一步改进：还包括避雷装置，所述避雷装置包括与负极接触轨之间的车载避雷器以及设置在负极接触轨与大地之间的接触轨避雷器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明在列车车体与负极接触轨之间连接一个车辆感应电滤波装置，将车辆运行中直流电机产生的感应电由列车车体内感应电滤波装置、负极接触轨回流至供电电源系统，消除由直线电机产生的感应电对车辆悬浮系统、信号系统和运行控制系统等电子设备的干扰；

（2）本发明的感应电滤波装置包含隔直电容，通过电容隔直，将车体与直流供电电源进行了隔离，保证了车体的安全；

（3）本发明的综合接地系统，通过设置供电系统接地保护装置，在供电系统出现短路故障时切断电源保证系统安全；通过设置安全接地保护装置，列车在运行及停留时均能安全接地；通过设置漏电检测装置，实时检测列车漏电情况，保证系统安全；通过设置避雷装置将雷击电流进行泄放，结构简单、成本低且安全可靠。

附图说明

图1是传统列车综合接地系统的结构原理示意图。

图2是本发明用于中低速磁浮列车综合接地系统的结构示意图。

图3是本发明中供电系统接地保护装置的工作原理示意图。

图4是本发明在车辆供电系统正极与车体短路时接地保护的工作原理示意图。

图5是本发明在列车在车站间运行时安全接地保护装置的工作原理示意图。

图6是本发明在列车在车站间停车时安全接地保护装置的工作原理示意图。

图7是本发明在列车进站和停站时安全接地保护装置的工作原理示意图。

图8是本发明在具体应用实施例中利用接触轨避雷器进行保护的原理结构示意图。

图9是本发明在具体应用实施例中利用车辆避雷器进行保护的原理结构示意图。

图例说明：

1、列车车体；2、框架保护装置；3、走行轨；4、钢轨电位限制装置；5、钢轨对地泄露电阻；6、排流柜；7、接触轨；8、供电系统接地保护装置；9、安全接地保护装置；10、漏电检测装置；11、感应电滤波装置；12、直流快速开关；13、直流设备；14、车内母线；15、受流器；16、车载避雷器；17、接触轨避雷器；21、框架保护电流元件；22、框架保护电压元件；71、正极接触轨；72、负极接触轨；81、接地漏电保护装置；82、馈电系统直流快速开关；91、接地刷；92、接地轨；141、车内正母线；142、车内负母线；151、正极受流器；152、负极受流器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图2、9所示，本发明用于中低速磁浮列车的综合接地系统，包括：列车车体1、传输电源到车体的接触轨7、为列车车体提供电源的直流设备13、供电系统接地保护装置8、安全接地保护装置9、漏电检测装置10。直流设备13提供直流750V或1500V电压，由接触轨7传输给列车车体1，接触轨7包括正极接触轨71和负极接触轨72，其对地绝缘安装。在列车车体1与接触轨7之间安装受流器15，包括正极受流器151和负极受流器152，接收来自接触轨7的电流。车内设置有作为牵引设备的车内设备#1和作为辅助电气设备的车内设备#2，由车内母线14为车内设备#1和车内设备#2进行供电，车内母线14包括车内正母线141及车内负母线142，车内设备#1和车内设备#2并联且两端分别与车内正母线141、车内负母线142相连。供电系统接地保护装置8设置在变电站内，其一端连接直流设备13，另一端接地。安全接地保护装置9的一端连接列车车体1，另一端接地。漏电检测装置10安装在车体上，通过安全接地保护装置9接地。本发明在列车车体1与负极接触轨72之间设置有一个感应电滤波装置11。

本实施例中，感应电滤波装置11设置在列车车体1内的车内负母线142与接收负极接触轨72电流的负极受流器152之间。感应电滤波装置11与漏电检测装置10并联，接收列车运行时直流电机产生的感应电，输出至负极接触轨72，由负极接触轨72回流以滤除该感应电。感应电滤波装置11具体包括一个电阻和一个隔直电容，电阻与隔直电容串联，电阻的一端连接车体，另一端连接隔直电容，隔直电容的另一端连接负极受流器152。

工作时，供电系统出现故障时，由供电系统接地保护装置8工作，保护系统安全；车体出现故障时，由安全接地保护装置9工作进行保护，供电系统接地保护装置8提供辅助保护；漏电检测装置10实时检测车辆漏电情况，进一步保护系统安全，从而全面的保证系统安全，结构简单，所需成本小，且能够实现安全可靠的综合接地系统。

列车运行时，由于RC电路的隔直通交作用，直线电机产生的感应电将从列车车体1经感应电滤波装置11吸收至负极接触轨72，再由负极接触轨72回流至供电电源系统，车体上的感应电通过RC电路流入供电电源系统，滤除了列车车体1内的感应电，从而消除了由直线电机产生的感应电形成车体对轨道放电，进而形成的电火花对车辆悬浮系统、信号系统和运行控制系统等电子设备产生的电磁干扰。同时由于电容的隔直作用，将车体与直流供电电源隔离，保证系统安全。

本实施例中，供电系统接地保护装置8由接地漏电保护装置81和框架保护装置2并联而成，联合共同实现供电系统的接地保护，接地漏电保护装置81采用接地漏电保护64D，框架保护装置2则由框架保护电流元件21和框架保护电压元件22串联而成。供电系统出现短路故障时，由框架保护装置2工作，框架保护装置2失效时则启动接地漏电保护装置81，确保系统安全。

本实施例中，供电系统接地保护装置8还包括一个馈电系统直流快速开关82，其一端连接直流设备13，一端连接负极接触轨72，与接地漏电保护装置81和框架保护装置2共同确保供电系统短路故障时切除电源，保证系统安全。

本实施例中，在车体内还设置了直流快速开关12，连接在车内设备#1与车内正母线141之间，联合馈电系统直流快速开关82在车体出现短路故障时切除电源，保障车体安全。

如图3所示，本发明中供电系统接地保护装置的工作原理。

当出现短路故障①时，即直流设备13的直流开关柜正极对机壳短路时，短路电流从正极经框架保护电流元件21、大地、接地漏电保护装置81流回负极，由于框架保护电流元件21与接地漏电保护装置81形成串联关系，而框架保护优于接地漏电保护装置81进行保护，框架保护装置2工作，从而切除电源。     

当出现短路故障②，即正极接触轨71对地短路时，短路电流从正极经大地、接地漏电保护装置81流回负极，短路电流不经过框架保护电流元件21，接地漏电保护装置81启动馈电系统直流快速开关82动作，切除故障。

当出现短路故障③，即正极接触轨71对负极接触轨72短路时，短路电流经正极、负极形成回路，短路电流同时不经过框架保护装置2和接地漏电保护装置81，启动馈电系统直流快速开关82迅速动作，切除故障。

当出现短路故障④，即车内设备#1或车内设备#2的正极对负极短路时，若是作为牵引设备的车内设备#1出现故障，由车辆内部的直流快速开关12动作，切除本车故障，若此时保护动作失效，启动馈电系统直流快速开关82动作，切除故障；若是作为辅助电气设备的车内设备#2出现故障时，由馈电系统直流快速开关82动作，切除故障；此外，各辅助电气设备还设有快速熔断器进行分断保护。

本实施例中，安全接地保护装置9包括在地面上的停车库、车辆段、维修库和站台安装接地轨92、车体上安装接地刷91，接地刷91一端与接地轨92相接。

如图4所示，本发明在车辆供电系统正极与车体短路时接地保护的工作原理，当出现短路故障⑤，即列车在停留库、车辆段、维修库和站台着地，车辆供电系统正极与车体发生短路时，短路电流经正极接触轨71、列车车体1、接地刷91、接地轨92、大地、接地漏电保护装置81流回电源负极，接地漏电保护装置81保护装置启动馈电系统直流快速开关82动作，切除故障。

如图5所示，本发明在列车在车站间运行时安全接地保护装置的工作原理，此时车辆处于悬空状态，与地无接触，车体为法拉地龙等电位体；如图6所示，本发明在列车在车站间停车时安全接地保护装置的工作原理，例如列车在站间运行需要应急停车疏散乘客和车辆工作人员时，车辆停于轨道，此时车体通过车辆支撑滑块、轨道与大地相连，构成地等电位；如图7所示，本发明在列车进站和停站时安全接地保护装置的工作原理，例如列车悬浮进站，或在站内、车辆段、停留库和维修库停车时，车体通过全线各车站、车辆段、停车场和维修库设置的接地轨92、列车车体1上设置的接地刷91，将列车车体1与大地相连，构成地等电位。因此车辆在站间运行、停于轨道以及悬浮进站等状况时，通过安全接地保护装置9均能保证乘客、工作人员乘坐和上下车的人身安全。

本实施例中，漏电检测装置10安装在列车车体1与车辆供电系统负极之间，用来实时检测车辆漏电情况。当车辆运行中出现正极对列车车体1短路时，漏电检测装置10发出信号给车辆运控系统，对于牵引设备，由列车内部的直流快速开关12动作，切除本车故障；对于其它短路情况则由车辆运控系统、列车司机和车辆调度员根据短路故障状态对车辆实施有效的保护。

本实施例中，在列车车体1与负极受流器152之间按一定距离对地安装避雷装置，避雷装置包括设置在列车车体1与负极接触轨72之间的车载避雷器16、在负极接触轨72与大地之间设置的接触轨避雷器17。

如图8所示，本发明在具体应用实施例中利用接触轨避雷器进行保护的原理，当正极接触轨71和负极接触轨72遭雷击时，雷击电流经接触轨7、接触轨避雷器17流入大地。

如图9所示，本发明在具体应用实施例中利用车载避雷器进行保护的原理结构，当车辆遭雷击时，雷击电流经列车车体1、车载避雷器16、负极受流器152、负极接触轨72、接触轨避雷器17流入大地。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，包括设置在变电站的供电系统接地保护装置（8）、安装在列车车体（1）上的安全接地保护装置（9）及漏电检测装置（10），所述漏电检测装置（10）通过安全接地保护装置（9）接地，其特征在于：还包括一个设置在列车车体（1）与传输电源的接触轨（7）的负极接触轨（72）之间的感应电滤波装置（11），所述感应电滤波装置（11）用来接收列车运行时产生的感应电流并输出至负极接触轨（72）以滤除列车车体（1）内的感应电。

2.根据权利要求1所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于：所述感应电滤波装置（11）包括串联的电阻与隔直电容；所述电阻的一端连接列车车体（1），另一端连接隔直电容，所述隔直电容的另一端连接负极接触轨（72）。

3.根据权利要求1或2所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于，所述供电系统接地保护装置（8）的一端连接提供电源的直流设备（13），另一端接地；所述供电系统接地保护装置（8）包括接地漏电保护装置（81）和框架保护装置（2），所述接地漏电保护装置（81）与所述框架保护装置（2）并联。

4.根据权利要求3所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于，所述供电系统接地保护装置（8）还包括一个馈电系统直流快速开关（82），所述馈电系统直流快速开关（82）的一端连接列车上的直流设备（13），另一端连接负极接触轨（72）。

5.根据权利要求1或2所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于，所述列车车体（1）内设置一个直流快速开关（12），所述直流快速开关（12）设置在列车上的牵引设备与为牵引设备供电的供电线之间。

6.根据权利要求1或2所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于，所述安全接地保护装置（9）的一端连接列车车体（1），另一端接地；所述安全接地保护装置（9）包括安装于地面上的接地轨（92）以及安装在列车车体（1）上接地刷（91），所述接地刷（91）的一端与接地轨（92）连接。

7.根据权利要求1或2所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于：所述漏电检测装置（10）安装在列车车体（1）与为列车车体（1）供电的车辆供电网负极之间。

8.根据权利要求1或2所述的用于中低速磁悬浮列车的综合接地系统，其特征在于：还包括避雷装置，所述避雷装置包括设置在列车车体（1）与负极接触轨（72）之间的车载避雷器（16）以及设置在负极接触轨（72）与大地之间的接触轨避雷器（17）。