CN104917154A - 有轨电车直流电源的漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有轨电车直流电源的漏电保护装置，包括通过隔离变压器T1和单向导通晶闸管组成的全桥整流滤波电路D1从交流电源转换得到的直流电源，所述直流电源为负载供电，还包括中性点接地漏电检测电路、断路器K1、控制器和显示器，所述中性点接地漏电检测电路的输入端经断路器K1连接直流电源，输出端连接控制器，所述控制器的输出端分别连接全桥整流滤波电路D1、断路器K1以及显示器。本发明的中性点接地漏电检测电路能够准确及时的检测供电系统的漏电情况，控制器切断直流电源，避免在有轨电车运行过程中因漏电造成的设备损坏或人身伤害；并根据需要设定参数，限制系统的最大漏电值，从而进一步提高安全性。

Description

有轨电车直流电源的漏电保护装置

技术领域

本发明涉及漏电保护装置领域，具体涉及有轨电车直流电源的漏电保护装置。

背景技术

常见的漏电保护器，为电流动作型触／漏电保护器，又称差分电流动作保护器或接地故障保护器等，主要用于交流电网的漏电保护，其工作原理如图3所示，单相电源的火线L和零线N时穿过磁环，且零线N接地，E为磁环线圈上产生的感应电动势，Z_X为火线L漏电阻，未漏电时电流从火线L穿过磁环进入负载，再经零线N反向穿过磁环后回流到电源端，流经磁环的电流代数和为零，磁环线圈中不产生感应电动势；当火线L对地漏电时，漏电流通过大地回流到电源端，而不经过磁环，这样流经磁环的电流代数和不为零，磁环线圈上产生感应电动势E， 由E可计算出线路的漏电流值，进而计算出线路的对地漏电阻Z_X，该方法易于实现，测量速度快，但是要求电源线路中必须有一端接地，如果火线L、零线N都不接地，就无法形成有效的漏流回路，进而无法测量电源的漏电流，因此，浮空制的不接地电源系统不能用上述方法测量漏电流。

有轨电车的每组列车由3至6节车厢组成，每节车厢都有对地最小漏电要求；有轨电车使用的电源为750V直流电源，是一种浮空制的不接地电源，由于现场情况复杂，车厢漏电情况时有发生，因此要求所使用的750V直流电源具有漏电保护功能，避免在有轨电车运行过程中因漏电造成的设备损坏或人身伤害，常见的漏电保护器无法对直流电源实现该功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有轨电车直流电源的漏电保护装置，可以解决现有漏电保护器要求电源线路一端接地，无法对直流电源实现漏电保护功能，无法对采用750V直流电源的有轨电车的乘客及设备提供安全保障。

本发明通过以下技术方案实现：

有轨电车直流电源的漏电保护装置，包括通过隔离变压器T1和单向导通晶闸管组成的全桥整流滤波电路D1从交流电源转换得到的直流电源，所述直流电源为负载供电，还包括中性点接地漏电检测电路、断路器K1、控制器和显示器，所述中性点接地漏电检测电路的输入端经断路器K1连接直流电源，输出端连接控制器，所述控制器的输出端分别连接全桥整流滤波电路D1、断路器K1以及显示器。

所述中性点接地漏电检测电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电压传感器U1和电压传感器U2组成，所述电阻R1和电阻R2经断路器K1串联于直流电源正、负极之间，所述电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共端，另一端接地；所述电压传感器U1的输入端正极连接直流电源正极，输入端负极接地，输出端通过模数转换器AD1连接控制器；所述电压传感器U2的输入端正极连接直流电源正极，输入端负极连接直流电源负极，输出端通过模数转换器AD2连接控制器。

所述断路器K1为线圈端子连接控制器输出端的继电器，电阻R1经继电器的常开触点K1-1连接直流电源正极，电阻R2经继电器的常开触点K1-2连接直流电源负极。

所述控制器为PLC可编程逻辑控制器。

本发明的优点在于：

一、中性点接地漏电检测电路能够准确及时的检测供电系统的漏电情况，控制器切断直流电源，避免在有轨电车运行过程中因漏电造成的设备损坏或人身伤害；

二、并根据需要设定电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值，可以限制系统的最大漏电值，从而进一步提高安全性。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图。

图2为本发明的原理图。

图3为现有漏电保护器的原理图。

具体实施方式

如图1所示的有轨电车直流电源的漏电保护装置，包括通过隔离变压器T1和单向导通晶闸管组成的全桥整流滤波电路D1从交流电源转换得到的直流电源，所述直流电源为负载供电，还包括中性点接地漏电检测电路、断路器K1、作为控制器的PLC可编程逻辑控制器和显示器，所述断路器K1为线圈端子连接PLC可编程逻辑控制器输出端的继电器，所述中性点接地漏电检测电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电压传感器U1和电压传感器U2组成，所述电阻R1和电阻R2串联于直流电源正、负极之间，电阻R1经继电器的常开触点K1-1连接直流电源正极，电阻R2经继电器的常开触点K1-2连接直流电源负极，所述电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共端，另一端接地；所述电压传感器U1的输入端正极连接直流电源正极，输入端负极接地，输出端通过模数转换器AD1连接PLC可编程逻辑控制器；所述电压传感器U2的输入端正极连接直流电源正极，输入端负极连接直流电源负极，输出端通过模数转换器AD2连接PLC可编程逻辑控制器，所述PLC可编程逻辑控制器的输出端分别连接全桥整流滤波电路D1、断路器K1以及显示器。

中性点接地漏电检测电路的原理如图2所示，根据戴维南定理可以得以下方程式：

U₁=I₁*R₁+(I_X+I₁)*R₂             (1)

I₁*R₁=U₂+I_X*R₃                  (2)

解上述方程组可得漏电流I_X：

I_X=(U₁*R₁-U₂*R₁-U*R₂)/(R₁*R₂+R₂*R₃+R₁*R₃)    (3)

为简化计算，工程实际使用中，令R₁=R₂=R，可得：

I_X=(U₁-2U₂)/(R+2R₃)            (4)

如果上式中的I_X为正值，表示正极对地漏电值；如果I_X为负值，表示负极对地漏电值。

通过公式（4），结合图2可知：

|U₁-2U₂|≤U₁                   (5)

合理的配置公式(4)的分母，即电阻 R、电阻R₃的阻值，可以限制系统的最大漏电流，避免系统漏电造成的危害。

结合公式(4)和公式(5)，可得系统最大的漏电值I_{X_MAX}：

I_{X_MAX}=U₁/(R+2R₃)                (6)

在直流电源的应用中，发生触电事故导致人体心室颤动的直流电流约为300mA (或可称为直流摆脱电流阀值)，所以系统设计最大漏电值小于300mA，根据公式(6)可得：

750/(R+2R₃) ＜0.3 （即R+2R₃＞2500Ω）    (7)

选取R(即电阻R₁、电阻R₂)为800Ω，R₃为1000Ω，并代入公式(4)可得系统的漏电计算公式：

I_X=(U₁-2U₂)/(R+2R₃)=(U₁-2U₂)/2800        (8)

PLC可编程逻辑控制器根据电压传感器U1和电压传感器U2检测到的电压值U1、电压值U2，计算获得I_X，从而判断是否存在漏电，当漏电时通过全桥整流滤波电路D1切断直流电源，同时根据I_X的正、负值判断漏电线路，并在显示器上发出报警。

Claims (4)

1.有轨电车直流电源的漏电保护装置，包括通过隔离变压器T1和单向导通晶闸管组成的全桥整流滤波电路D1从交流电源转换得到的直流电源，所述直流电源为负载供电，其特征在于：还包括中性点接地漏电检测电路、断路器K1、控制器和显示器，所述中性点接地漏电检测电路的输入端经断路器K1连接直流电源，输出端连接控制器，所述控制器的输出端分别连接全桥整流滤波电路D1、断路器K1以及显示器。

2.如权利要求1所述的有轨电车直流电源的漏电保护装置，其特征在于：所述中性点接地漏电检测电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电压传感器U1和电压传感器U2组成，所述电阻R1和电阻R2经断路器K1串联于直流电源正、负极之间，所述电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共端，另一端接地；所述电压传感器U1的输入端正极连接直流电源正极，输入端负极接地，输出端通过模数转换器AD1连接控制器；所述电压传感器U2的输入端正极连接直流电源正极，输入端负极连接直流电源负极，输出端通过模数转换器AD2连接控制器。

3.如权利要求2所述的有轨电车直流电源的漏电保护装置，其特征在于：所述断路器K1为线圈端子连接控制器输出端的继电器，电阻R1经继电器的常开触点K1-1连接直流电源正极，电阻R2经继电器的常开触点K1-2连接直流电源负极。

4.如权利要求1或2或3所述的有轨电车直流电源的漏电保护装置，其特征在于：所述控制器为PLC可编程逻辑控制器。