CN105253035A - 城市轨道交通供电系统用接地短路装置及其接地短路方法 - Google Patents

Abstract

一种城市轨道交通供电系统用接地短路装置及其接地方法，装置包括至少一个接地机构及其控制终端，接地机构包括电动传动副，设有与传动轴联动的拨叉、由拨叉带动转动的同轴但存在旋转角度差的验电杆拐臂和接地杆拐臂，接地机构还包括闸刀式验电装置，其包括自检模块和验电模块，控制终端包括信息处理及控制模块、通信模块和机箱，集控中心包括集控中心机箱、PLC处理模块、通讯模块、盘面操作指示模块，以及工业计算机人机交互模块。集自检模块、验电模块和接地模块于一体，自检和验电共用闸刀式触头，安装灵活，无需因维护或检修位置的不同而搬运设备，还不必接挂地线，电动操作自动化程度高。一次高压侧与操作部位之间有足够的安全距离。

Description

城市轨道交通供电系统用接地短路装置及其接地短路方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通供电，特别是涉及一种城市轨道交通供电系统用接地短路装置及其接地短路方法。

背景技术

城市轨道交通供电系统进行操作、维护或检修时，要求强制执行国家电力行业标准DL/T879-2004《带电作业用便携式接地和接地短路装置》。不仅要中断接触网或接触轨的电力供应，还要安装接地短路装置，用于在发生电力故障时引导电流分离，保护维护或检修区域内工作人员的人身安全。接地操作流程是，先人工将接地线与钢轨可靠连接，然后将验电器在有电部位上验电，验明该验电器性能完好，最后在待维护或检修区域验电，如果验明无电，才进行接地操作。

现有接地短路装置的接地方式有两种。

一种是传统的人工接地方式，维护或检修时由检修人员携带验电器和接地线在现场先用验电器强制验明无电，再挂接地线。整个操作过程完全依靠人工，自动化程度低，耗时长，维护或检修效率低，特别是在挂接地线前如果未进行强制验电，存在带电接挂地线的安全隐患，维护或检修完工后，有可能带接地线送电，造成重大人员、设备事故。

另一种接地方式是在供电系统中固定接入接地装置，其高压一次回路一端连接接触网或接触轨，另一端连接钢轨，且一次回路元器件始终在带电工作状态中，此种接地方式将具有验电功能的验电器变成具有带电显示功能的带电显示器，未考虑钢轨电位、电磁兼容对设备的影响。一旦接地装置的验电检测回路出现故障，可能会导致牵引变电所馈线断路器跳闸且装置不能迅速有效脱离供电系统，无法实现故障隔离，发生供电事故，供电系统无法向牵引机车车辆正常供电，影响列车运行，进而影响运输。此外，这种接地装置需将架空的接触网通过高压电缆引向地面，高、低压侧集中，人员易触及，存在人身安全隐患；而采用落地机箱式安装，受限于电气绝缘距离，其箱体体积庞大，易占用隧道内的有限空间。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种城市轨道交通供电系统用接地短路装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种城市轨道交通供电系统用接地短路方法。

本发明的城市轨道交通供电系统用接地短路装置技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种城市轨道交通供电系统用接地短路装置，包括至少一个接地机构及其一一对应的控制终端，所述接地机构的正极固定连接点、负极固定连接点分别与接触网或接触轨的一次高压侧的正极输出线、负极输出线连接，所述接地机构与其对应的控制终端通过控制电缆、电源电缆和航空插头连接，所述接地机构与其对应的控制终端可以就近安装。

这种城市轨道交通供电系统用接地短路装置的特点是：

设有一个控制所有控制终端的集控中心，所述集控中心与所述控制终端通过控制电缆、电源电缆和航空插头连接。

所述接地机构与其对应的控制终端还可以根据现场具体空间情况将控制终端安装在远离相应接地机构的便于操作的位置。

所述接地机构包括传动结构，所述传动结构是驱动模块，包括由驱动电机、变速箱、离合器、齿轮和与齿轮同轴的传动轴，以及传动轴支撑座组成的电动传动副，在所述传动轴上设有与所述传动轴联动的拨叉，以及由所述拨叉带动转动的同轴但存在旋转角度差的验电杆拐臂和接地杆拐臂，所述电动传动副由传动轴带动拨叉一同动作，所述拨叉带动所述验电杆拐臂和接地杆拐臂分别转动。

所述接地机构还包括闸刀式验电装置，所述闸刀式验电装置包括自检模块。

所述自检模块包括自检电源、绝缘板、自检电极及其固定架，所述自检电源、自检电极安装在所述绝缘板上，自检电源还封装在采用低温密封胶灌注防潮的电源盒内，所述自检电源用于提供自检的电压源，所述自检电极用于连通自检的自检回路。

所述闸刀式验电装置还设有验电模块。

所述验电模块包括由第一分压电阻和第二分压电阻组成的倒L型分压电路，所述倒L型分压电路与接触网或接触轨的一次高电压侧连接，将接触网或接触轨的一次高电压转变为低压信号。

所述验电模块还包括与所述倒L型分压电路连接的信号隔离器，所述信号隔离器将倒L型分压电路输出的低压信号转化为电流信号传送到所述控制终端的可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，缩略词为PLC），以判定是否在安全作业电压范围内，所述信号隔离器还用于避免钢轨电位的影响，其最高隔离电压可达3000V。

所述验电模块还包括正极验电杆、负极验电杆及其固定架，所述正极验电杆、负极验电杆是顶端设有闸刀式验电与自检共用动触头的验电杆，其触头结构是自力变形触头结构、外压螺旋弹簧式触头结构和外压片簧式触头结构中的一种，所述正极验电杆、负极验电杆设置在所述绝缘轴的两端，分别与所述正极验电杆传动拐臂、负极验电杆传动拐臂连接一体，用于分别与自检电源、自检电极、导线连接组成自检回路。

所述验电模块还包括正极固定连接点、负极固定连接点，所述正极固定连接点、负极固定连接点分别与接触网或接触轨的一次高压侧的正极输出线、负极输出线连接。

所述验电模块还包括绝缘轴或支柱绝缘子，所述绝缘轴是浇注有环氧树脂的传动轴，用于预埋所述第一分压电阻和第二分压电阻，所述支柱绝缘子是浇注有环氧树脂的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子也用于预埋所述第一分压电阻和第二分压电阻。

所述接地机构还包括六个绝缘子座，所述六个绝缘子座用于分别固定安装正极固定连接点、负极固定连接点、正极验电杆与负极验电杆的固定架的两端、正极接地杆与负极接地杆的固定架的两端。

所述接地机构还包括底座，所述底座用于固定安装驱动模块和六个绝缘子座。

所述控制终端包括信息处理及控制模块、通信模块和机箱，所述机箱通过膨胀螺钉固定在隧道内壁的水泥墙上，所述信息处理及控制模块、通信模块分别通过螺栓固定在所述机箱内，所述机箱的面板上设有验电器故障信号显示灯、验电杆故障信号显示灯、接地杆故障信号显示灯、通信故障信号显示灯、验有电信号显示灯，以及接地完成信号显示灯。所述控制终端模块在现场接收处理信息，发送验电、接地短路操作指令，所述控制终端整体防护等级IP65。

所述集控中心包括集控中心机箱、分别通过螺栓固定在所述集控中心机箱内的PLC处理模块、通讯模块、盘面操作指示模块，以及工业计算机人机交互模块，所述集控中心机箱的安装位置是相对于控制终端在远方的车辆控制室和车辆段检修调度室中的一种，所述集控中心用于远程集中监控多台终端接地装置，发送验电、接地短路操作指令，并与上层调度中心建立数据通信，不必在现场多个点位分别操作安装在各个点位的终端接地装置，接地操作更加方便；所述PLC处理模块采用内嵌的SoMachineBasic编程软件，所述SoMachineBasic编程软件用于编写PLC的机器解决方案的程序，并与控制终端建立通信互相传递数据，读取各控制终端的现场状态信号，通过分析处理后输出到盘面操作指示模块的指示灯以及工业计算机人机交互模块的触摸显示屏，操作人员通过触摸显示屏或盘面按钮、转换开关发出操作信号，所述PLC处理模块将操作信号传递给控制终端从而操作验电、接地动作，所述PLC处理模块还经光纤收发器通过光纤与上层调度中心建立数据通信，传递状态显示信号和操作控制指令；所述通讯模块由光纤收发器和工业以太网交换机组成，所述工业以太网交换机通过光纤接收控制终端的信号传送所述PLC处理模块；所述盘面操作指示模块包括按钮、指示灯和转换开关。

本发明的城市轨道交通供电系统用接地短路装置技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

还包括手动应急模块，所述手动应急模块固定安装在所述底座，用于电源处于无电状态下应急手动操作，实现手动拆地功能。

还包括视频模块，所述视频模块固定安装在所述底座，用于远程视频图像验证和远程监视与控制，以有效保证装置操作的可靠性。

本发明的城市轨道交通供电系统用接地短路装置技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述自力变形触头结构，包括绝缘轴、设置在绝缘轴两端头的正极验电杆、负极验电杆，以及分别与所述正极验电杆、所述负极验电杆连接的触片，触片变形，动触头与静触头接触时依靠触片自身的变形量保证接触压力，并保证机械寿命内的疲劳强度。

所述外压螺旋弹簧式触头结构，包括绝缘轴、设置在绝缘轴两端头的正极验电杆、负极验电杆，以及分别与所述正极验电杆、所述负极验电杆连接的触片，在触片上设置垂直触片平面的螺旋弹簧，触片不变形，动触头与静触头接触时依靠螺旋弹簧的变形量保证接触压力。

所述外压片簧式触头结构，包括绝缘轴、设置在绝缘轴两端头的正极验电杆、负极验电杆，以及分别与所述正极验电杆、所述负极验电杆连接的触片，在触片上设置两端在触片平面、中间是向外突出的弧的片簧，触片不变形，动触头与静触头接触时依靠片簧的变形量保证接触压力。

所述验电杆拐臂和接地杆拐臂的旋转角度差为15°~25°。

优选的是，所述验电杆拐臂和接地杆拐臂的旋转角度差为20°。

本发明的城市轨道交通供电系统用接地短路方法技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种城市轨道交通供电系统用接地短路方法，包括预先进行的自检步骤和验电步骤。

这种城市轨道交通供电系统用接地短路方法的特点是：

还依次有接地短路步骤和拆地、退出步骤；

所述接地短路步骤是在所述验电步骤中验证已停电的待维护或检修区域的接触网或接触轨上的残留电压是在安全作业电压范围内，驱动电机继续正转，带动接地杆转动到达接地位置，以闸刀合闸的方式完成接地短路操作，待接地短路操作完成后，检修人员便可进行维护或检修作业。

所述拆地、退出步骤是在维护或检修作业完成后，检修人员发出拆地信号，驱动电机反转，带动正极验电杆、负极验电杆和接地杆一同转动，回到初始位置，退出程序，为下次接地短路动作做准备。

本发明的城市轨道交通供电系统用接地短路方法技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述自检步骤是由验电器对接触网一次高压侧验电前进行自检，自检时正极验电杆、负极验电杆在复归即初始位置，验电器的验电动触头停留在自检电极上形成自检回路，由PLC控制器发出自检信号，控制终端提供DC24V电压源，通过自检电源发生回路产生验电电压源，升压到装置额定标称电压的15%~40%范围内，当额定标称电压Un=1500V时，验电电压源的输出为250V，用于自检整个验电回路是否正常，如果自检为无电，PLC则判定验电器或验电回路发生故障，退出操作；如果自检为有电，PLC则判定验电器或验电回路正常，进行下一步的验电操作。

所述自检整个验电回路，包括自检一次回路、信号回路、控制回路和通信回路，根据验电器标准，在额定标称电压的15%~40%范围内判定为有压，并能就地和远传报警、故障信号，闭锁相关操作。

所述验电步骤是在自检整个验电回路正常后由PLC控制器发出验电信号，所述驱动模块的驱动电机得电正转，带动正极验电杆、负极验电杆转动，从自检时的初始位置到达验电位置，验电器的验电动触头与正极固定连接点、负极固定连接点保持接触形成验电回路，验证已停电的待维护或检修区域的接触网或接触轨上的残留电压是否在安全作业电压范围内，如果验证残留电压是在安全作业电压范围内，驱动电机继续正转，带动接地杆转动到达接地位置，待接地完成后，检修人员便可进行维护或检修作业；如果验证残留电压不是在安全作业电压范围内，驱动电机反转带动验电杆复位，回到初始位置，接地杆不能动作。

本发明的城市轨道交通供电系统用接地短路方法技术问题通过再进一步的技术方案予以解决。

所述接地短路步骤中，如果接触网或接触轨的供电回路上有感应电流或短路电流，将通过短接带或者绝缘轴连通正极固定连接点与负极固定连接点，实施短路保护，所述短接带是紫铜短接带，绝缘轴是环氧玻璃布绝缘轴和2A12铝合金绝缘轴中的一种，拉杆是金属拉杆，保证带电部位与地之间的安全绝缘距离。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的接地短路装置不运行时不接入接触网或接触轨供电系统，可以减少对接触网或接触轨供电系统的影响。集自检模块、验电模块和接地模块于一体，自检和验电共用闸刀式触头，安装灵活，可水平或垂直安装在隧道内壁固定点使用，无需因维护或检修位置的不同而搬运设备，还不必接挂地线，电动操作自动化程度高，也可手动操作，运行稳定、安全，相对人工短路接地工作效率更高，操作人员的劳动强度简化，操作更简单，维护保养更便捷，拆地后无需再自检。此装置可在控制箱的面板上就地操作或在远方进行远程集中操作，必要时，可采用技术手段验证操作，弥补远方操作不能目视的缺陷，且一次高压侧的1500V高压带电部位与操作人员操作部位的二次控制侧的控制箱之间有足够的安全距离，可以保证操作人员安全。本装置设有远程视频图像验证，可以有效保证装置操作的可靠性，还具有验电高压带电远程指示、无电本地或远程接地指示、验电故障指示和远程监视与控制功能，能就地或远程传送报警、故障信号，闭锁相关操作，且验电器声、光指示不需要用内置蓄电池，不必定期更换，维护保养方便。

本发明的接地短路方法与验电器标准规定、接地操作流程一致，用户无需修改本单位操作流程。

附图说明

图1是本发明的接地短路装置具体实施方式的总体组成图；

图2是图1的接地机构的组成图；

图3是图1的控制终端操作界面示意图；

图4是图1的集控中心操作界面示意图；

图5是图2的接地机构的传动结构的立体图；

图6是图5在初始状态中的验电杆拐臂与接地杆拐臂相对位置图；

图7是图5在验电状态中的验电杆拐臂与接地杆拐臂相对位置图；

图8的图5在接地状态中的验电杆拐臂与接地杆拐臂相对位置图；

图9是图1的验电原理电气图；

图10是图2的接地机构初始状态示意图；

图11是图2的接地机构验电状态示意图；

图12是图2的接地机构接地状态示意图；

图13是图2的验电杆的自力变形触头结构图；

图14是图2的验电杆的外压螺旋弹簧式触头结构图；

图15是图2的验电杆的外压片簧式触头结构图；

图16是图2的预埋分压电阻的绝缘轴内部结构图；

图17是图2的预埋分压电阻的支柱绝缘子内部结构图；

图18是本发明的短路接地方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

具体实施方式一

一种如图1~13、16、18所示的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，包括至少一个接地机构2及其一一对应的控制终端3，接地机构的正极固定连接点14、负极固定连接点12分别与接触网或接触轨的一次高压侧1的正极输出线、负极输出线连接，接地机构2与其对应的控制终端3通过控制电缆、电源电缆和航空插头连接，接地机构2与其对应的控制终端3可以就近安装，还可以根据现场具体空间情况将控制终端3安装在远离相应接地机构2的便于操作的位置。

设有一个控制所有控制终端3的集控中心4，集控中心4与控制终端3通过控制电缆、电源电缆和航空插头连接。

接地机构2包括传动结构，传动结构是驱动模块，包括由驱动电机21、变速箱22、离合器23、齿轮29和与齿轮29同轴的传动轴24，以及传动轴支撑座28组成的电动传动副，在传动轴24上设有与传动轴联动的拨叉27，以及由拨叉27带动转动的同轴但存在旋转角度差为20°的验电杆拐臂25和接地杆拐臂26，电动传动副由传动轴24带动拨叉27一同动作，拨叉27带动验电杆拐臂25和接地杆拐臂26分别转动。

接地机构2还包括闸刀式验电装置，闸刀式验电装置包括自检模块。

自检模块包括自检电源7、自检电极8、绝缘板及其固定架，自检电源7、自检电极8安装在绝缘板上，自检电源7还封装在采用低温密封胶灌注防潮的电源盒内，自检电源7用于提供自检的电压源，自检电极8用于连通自检的自检回路。

闸刀式验电装置还设有验电模块。

验电模块包括由第一分压电阻R和第二分压电阻R1组成的倒L型分压电路CGQ，倒L型分压电路CGQ与接触网或接触轨的一次高电压侧连接，将接触网或接触轨的一次高电压转变为低压信号，接触网或接触轨的正、负极电压分别为U+、U-。

验电模块还包括与倒L型分压电路CGQ连接的信号隔离器ZCM，信号隔离器ZCM将倒L型分压电路输出的低压信号转化为电流信号传送到控制终端的PLC，以判定是否在安全作业电压范围内，信号隔离器ZCM还用于避免钢轨电位的影响，其最高隔离电压可达3000V，信号隔离器ZCM的输入电源正、负极分别为Pi+、Pi，信号隔离器ZCM的输入端正、负极电压分别为Si+、Si。

验电模块还包括正极验电杆16、负极验电杆10及其固定架，正极验电杆16、负极验电杆10是顶端设有闸刀式验电与自检共用动触头11的验电杆，其触头结构是自力变形触头结构，自力变形触头结构包括绝缘轴9、设置在绝缘轴9两端头的正极验电杆16、负极验电杆10，以及分别与正极验电杆16、负极验电杆10连接的触片20 ， 触片20变形，动触头与静触头接触时依靠触片自身的变形量保证接触压力，并保证机械寿命内的疲劳强度。正极验电杆16、负极验电杆10分别与正极验电杆传动拐臂25、负极验电杆传动拐臂连接一体，用于分别与自检电源7、自检电极8、导线连接组成自检回路

验电模块还包括正极固定连接点14、负极固定连接点12，正极固定连接点14、负极固定连接点12分别与接触网或接触轨的一次高压侧的正极输出线、负极输出线连接。

验电模块还包括绝缘轴9，绝缘轴9是浇注有环氧树脂的传动轴，用于预埋第一分压电阻R和第二分压电阻R1。

接地机构还包括六个绝缘子座，六个绝缘子座用于分别固定安装正极固定连接点14、负极固定连接点12、正极验电杆16与负极验电杆10的固定架的两端、正极接地杆6与负极接地杆的固定架的两端。

接地机构还包括底座17，底座17用于固定安装驱动模块和六个绝缘子座。

控制终端包括信息处理及控制模块、通信模块和机箱，机箱通过膨胀螺钉固定在隧道内壁的水泥墙上，信息处理及控制模块、通信模块分别通过螺栓固定在机箱内，机箱的面板上设有验电器故障信号显示灯、验电杆故障信号显示灯、接地杆故障信号显示灯、通信故障信号显示灯、验有电信号显示灯，以及接地完成信号显示灯。控制终端模块在现场接收处理信息，发送验电、接地短路操作指令，控制终端整体防护等级IP65。

集控中心包括集控中心机箱、分别通过螺栓固定在集控中心机箱内的PLC处理模块、通讯模块、盘面操作指示模块，以及工业计算机人机交互模块，集控中心机箱的安装位置是相对于控制终端在远方的车辆控制室和车辆段检修调度室中的一种，集控中心用于远程集中监控多台终端接地装置，发送验电、接地短路操作指令，并与上层调度中心建立数据通信，不必在现场多个点位分别操作安装在各个点位的终端接地装置，接地操作更加方便；PLC处理模块采用内嵌的SoMachineBasic编程软件，SoMachineBasic编程软件用于编写PLC的机器解决方案的程序，并与控制终端建立通信互相传递数据，读取各控制终端的现场状态信号，通过分析处理后输出到盘面操作指示模块的指示灯以及工业计算机人机交互模块的触摸显示屏，操作人员通过触摸显示屏或盘面按钮、转换开关发出操作信号，PLC处理模块将操作信号传递给控制终端从而操作验电、接地动作。PLC处理模块还经光纤收发器通过光纤与上层调度中心建立数据通信，传递状态显示信号和操作控制指令；通讯模块由光纤收发器和工业以太网交换机组成，工业以太网交换机通过光纤接收控制终端的信号传送PLC处理模块；盘面操作指示模块包括按钮、指示灯和转换开关。

还包括手动应急模块13，手动应急模块13固定安装在底座17，用于电源处于无电状态下应急手动操作，实现手动拆地功能。

还包括视频模块5，视频模块5固定安装在底座17，用于远程视频图像验证和远程监视与控制，以有效保证装置操作的可靠性。

本具体实施方式的接地短路方法，包括预先进行的自检步骤和验电步骤，还依次有接地短路步骤和拆地、退出步骤；

自检步骤是由验电器对接触网一次高压侧验电前进行自检，自检时正极验电杆16、负极验电杆10在复归即初始位置，验电器的验电与自检共用动触头11停留在自检电极8上形成自检回路，由PLC控制器发出自检信号，控制终端3提供DC24V电压源，通过自检电源发生回路产生验电电压源，升压到装置额定标称电压的15%~40%范围内，当额定标称电压Un=1500V时，验电电压源的输出为250V，用于自检整个验电回路是否正常，如果自检为无电，PLC则判定验电器或验电回路发生故障，退出操作；如果自检为有电，PLC则判定验电器或验电回路正常，进行下一步的验电操作。

自检整个验电回路，包括自检一次回路、信号回路、控制回路和通信回路，根据验电器标准，在额定标称电压的15%~40%范围内判定为有压，并能就地和远传报警、故障信号，闭锁相关操作。

验电步骤是在自检整个验电回路正常后由PLC控制器发出验电信号，驱动模块的驱动电机21得电正转，带动正极验电杆16、负极验电杆10转动，从自检时的初始位置到达验电位置，验电器的验电与自检共用动触头11与正极固定连接点14、负极固定连接点12保持接触形成验电回路，验证已停电的待维护或检修区域的接触网或接触轨上的残留电压是否在安全作业电压范围内，如果验证残留电压是在安全作业电压范围内，驱动电机21继续正转，带动接地杆6转动到达接地位置，待接地短路完成后，检修人员便可进行维护或检修作业；如果验证残留电压不是在安全作业电压范围内，驱动电机21反转带动正极验电杆16、负极验电杆10复位，回到初始位置，接地杆6不能动作。

接地短路步骤是在验电步骤中验证已停电的待维护或检修区域的接触网或接触轨上的残留电压是在安全作业电压范围内，驱动电机21继续正转，带动接地杆6转动到达接地位置，以闸刀合闸的方式完成接地短路操作，待接地短路操作完成后，检修人员便可进行维护或检修作业。接地短路步骤中，如果接触网或接触轨的供电回路上有感应电流或短路电流，将通过短接带或者绝缘轴9连通正极固定连接点14与负极固定连接点12，实施短路保护，短接带是紫铜短接带，绝缘轴9是环氧玻璃布绝缘轴，拉杆是金属拉杆，保证带电部位与地之间的安全绝缘距离。

拆地、退出步骤是在维护或检修作业完成后，检修人员发出拆地信号，驱动电机12反转，带动正极验电杆16、负极验电杆10和接地杆6一同转动，回到初始位置，退出程序，为下次接地短路动作做准备。

具体实施方式二

一种如图1~12、14、16、18所示的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，同具体实施方式一，区别在于：

验电杆为外压螺旋弹簧式触头结构，外压螺旋弹簧式触头结构包括绝缘轴9、设置在绝缘轴9两端头的正极验电杆16、负极验电杆10，以及分别与正极验电杆6、负极验电杆4连接的触片20，在触片20上设置垂直触片平面的螺旋弹簧18，触片20不变形，动触头与静触头接触时依靠螺旋弹簧18的变形量保证接触压力。

具体实施方式三

一种如图1~12、15、17、18所示的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，同具体实施方式一，区别在于：验电杆为外压片簧式触头结构，外压片簧式触头结构包括绝缘轴9、设置在绝缘轴9两端头的正极验电杆16、负极验电杆10，以及分别与正极验电杆16、负极验电杆10连接的触片20，在触片20上设置两端在触片20平面、中间是向外突出的弧的片簧19，触片20不变形，动触头与静触头接触时依靠片簧19的变形量保证接触压力。

第一分压电阻R和第二分压电阻R1预埋在支柱绝缘子内部，支柱绝缘子是浇注有环氧树脂的支柱绝缘子。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通供电系统用接地短路装置，包括至少一个接地机构及其一一对应的控制终端，所述接地机构的正极固定连接点、负极固定连接点分别与接触网或接触轨的一次高压侧的正极输出线、负极输出线连接，所述接地机构与其对应的控制终端通过控制电缆、电源电缆和航空插头连接，所述接地机构与其对应的控制终端可以就近安装，其特征在于：

设有一个控制所有控制终端的集控中心，所述集控中心与所述控制终端通过控制电缆、电源电缆和航空插头连接；

所述接地机构与其对应的控制终端还可以根据现场具体空间情况将控制终端安装在远离相应接地机构的便于操作的位置；

所述接地机构包括传动结构，所述传动结构是驱动模块，包括由驱动电机、变速箱、离合器、齿轮和与齿轮同轴的传动轴，以及传动轴支撑座组成的电动传动副，在所述传动轴上设有与所述传动轴联动的拨叉，以及由所述拨叉带动转动的同轴但存在旋转角度差的验电杆拐臂和接地杆拐臂，所述电动传动副由传动轴带动拨叉一同动作，所述拨叉带动所述验电杆拐臂和接地杆拐臂分别转动；

所述接地机构还包括闸刀式验电装置，所述闸刀式验电装置包括自检模块；

所述自检模块包括自检电源、绝缘板、自检电极及其固定架，所述自检电源、自检电极安装在所述绝缘板上，自检电源还封装在采用低温密封胶灌注防潮的电源盒内，所述自检电源用于提供自检的电压源，所述自检电极用于连通自检的自检回路；

所述闸刀式验电装置还设有验电模块；

所述验电模块包括由第一分压电阻和第二分压电阻组成的倒L型分压电路，所述倒L型分压电路与接触网或接触轨的一次高电压侧连接，将接触网或接触轨的一次高电压转变为低压信号；

所述验电模块还包括与所述倒L型分压电路连接的信号隔离器，所述信号隔离器将倒L型分压电路输出的低压信号转化为电流信号传送到所述控制终端的可编程逻辑控制器PLC，以判定是否在安全作业电压范围内，所述信号隔离器还用于避免钢轨电位的影响，其最高隔离电压可达3000V；

所述验电模块还包括正极验电杆、负极验电杆及其固定架，所述正极验电杆、负极验电杆是顶端设有闸刀式验电与自检共用动触头的验电杆，其触头结构是自力变形触头结构、外压螺旋弹簧式触头结构和外压片簧式触头结构中的一种，所述正极验电杆、负极验电杆设置在所述绝缘轴的两端，分别与所述正极验电杆传动拐臂、负极验电杆传动拐臂连接一体，用于分别与自检电源、自检电极、导线连接组成自检回路；

所述验电模块还包括正极固定连接点、负极固定连接点，所述正极固定连接点、负极固定连接点分别与接触网或接触轨的一次高压侧的正极输出线、负极输出线连接；

所述验电模块还包括绝缘轴或支柱绝缘子，所述绝缘轴是浇注有环氧树脂的传动轴，用于预埋所述第一分压电阻和第二分压电阻，所述支柱绝缘子是浇注有环氧树脂的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子也用于预埋所述第一分压电阻和第二分压电阻；

所述接地机构还包括六个绝缘子座，所述六个绝缘子座用于分别固定安装正极固定连接点、负极固定连接点、正极验电杆与负极验电杆的固定架的两端、正极接地杆与负极接地杆的固定架的两端；

所述接地机构还包括底座，所述底座用于固定安装驱动模块和六个绝缘子座；

所述控制终端包括信息处理及控制模块、通信模块和机箱，所述机箱通过膨胀螺钉固定在隧道内壁的水泥墙上，所述信息处理及控制模块、通信模块分别通过螺栓固定在所述机箱内，所述机箱的面板上设有验电器故障信号显示灯、验电杆故障信号显示灯、接地杆故障信号显示灯、通信故障信号显示灯、验有电信号显示灯，以及接地完成信号显示灯，所述控制终端模块在现场接收处理信息，发送验电、接地短路操作指令，所述控制终端整体防护等级IP65；

所述集控中心包括集控中心机箱、分别通过螺栓固定在所述集控中心机箱内的PLC处理模块、通讯模块、盘面操作指示模块，以及工业计算机人机交互模块，所述集控中心机箱的安装位置是相对于控制终端在远方的车辆控制室和车辆段检修调度室中的一种，所述集控中心用于远程集中监控多台终端接地装置，发送验电、接地短路操作指令，并与上层调度中心建立数据通信，不必在现场多个点位分别操作安装在各个点位的终端接地装置，接地操作更加方便，所述PLC处理模块采用内嵌的SoMachineBasic编程软件，所述SoMachineBasic编程软件用于编写PLC的机器解决方案的程序，并与控制终端建立通信互相传递数据，读取各控制终端的现场状态信号，通过分析处理后输出到盘面操作指示模块的指示灯以及工业计算机人机交互模块的触摸显示屏，操作人员通过触摸显示屏或盘面按钮、转换开关发出操作信号，所述PLC处理模块将操作信号传递给控制终端从而操作验电、接地动作，所述PLC处理模块还经光纤收发器通过光纤与上层调度中心建立数据通信，传递状态显示信号和操作控制指令，所述通讯模块由光纤收发器和工业以太网交换机组成，所述工业以太网交换机通过光纤接收控制终端的信号传送所述PLC处理模块；所述盘面操作指示模块包括按钮、指示灯和转换开关。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

还包括手动应急模块，所述手动应急模块固定安装在所述底座，用于电源处于无电状态下应急手动操作，实现手动拆地的功能。

3.如权利要求1或2所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

还包括视频模块，所述视频模块固定安装在所述底座，用于远程视频图像验证和远程监视与控制，以有效保证装置操作的可靠性。

4.如权利要求1所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

所述自力变形触头结构，包括绝缘轴、设置在绝缘轴两端头的正极验电杆、负极验电杆，以及分别与所述正极验电杆、所述负极验电杆连接的触片，触片变形，动触头与静触头接触时依靠触片自身的变形量保证接触压力，并保证机械寿命内的疲劳强度。

5.如权利要求1所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

所述外压螺旋弹簧式触头结构，包括绝缘轴、设置在绝缘轴两端头的正极验电杆、负极验电杆，以及分别与所述正极验电杆、所述负极验电杆连接的触片，在触片上设置垂直触片平面的螺旋弹簧，触片不变形，动触头与静触头接触时依靠螺旋弹簧的变形量保证接触压力。

6.如权利要求1所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

所述外压片簧式触头结构，包括绝缘轴、设置在绝缘轴两端头的正极验电杆、负极验电杆，以及分别与所述正极验电杆、所述负极验电杆连接的触片，在触片上设置两端在触片平面、中间是向外突出的弧的片簧，触片不变形，动触头与静触头接触时依靠片簧的变形量保证接触压力。

7.如权利要求1所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

所述验电杆拐臂和接地杆拐臂的旋转角度差为15°~25°。

8.如权利要求1所述的城市轨道交通供电系统用接地短路装置，其特征在于：

所述验电杆拐臂和接地杆拐臂的旋转角度差为20°。

9.一种城市轨道交通供电系统用接地短路方法，包括预先进行的自检步骤和验电步骤，其特征在于：

所述接地短路步骤是在所述验电步骤中验证已停电的待维护或检修区域的接触网或接触轨上的残留电压是在安全作业电压范围内，驱动电机继续正转，带动接地杆转动到达接地位置，以闸刀合闸的方式完成接地短路操作，待接地短路操作完成后，检修人员便可进行维护或检修作业；

所述拆地、退出步骤是在维护或检修作业完成后，检修人员发出拆地信号，驱动电机反转，带动正极验电杆、负极验电杆和接地杆一同转动，回到初始位置，退出程序，为下次接地短路动作做准备。

10.如权利要求9所述的城市轨道交通供电系统用接地短路方法，其特征在于：

所述自检步骤是由验电器对接触网一次高压侧验电前进行自检，自检时正极验电杆、负极验电杆在复归即初始位置，验电器的验电动触头停留在自检电极上形成自检回路，由PLC控制器发出自检信号，控制终端提供DC24V电压源，通过自检电源发生回路产生验电电压源，升压到装置额定标称电压的15%~40%范围内，当额定标称电压Un=1500V时，验电电压源的输出为250V，用于自检整个验电回路是否正常，如果自检为无电，PLC则判定验电器或验电回路发生故障，退出操作；如果自检为有电，PLC则判定验电器或验电回路正常，进行下一步的验电操作；

所述自检整个验电回路，包括自检一次回路、信号回路、控制回路和通信回路，根据验电器标准，在额定标称电压的15%~40%范围内判定为有压，并能就地和远传报警、故障信号，闭锁相关操作；

所述验电步骤是在自检整个验电回路正常后由PLC控制器发出验电信号，所述驱动模块的驱动电机得电正转，带动正极验电杆、负极验电杆转动，从自检时的初始位置到达验电位置，验电器的验电动触头与正极固定连接点、负极固定连接点保持接触形成验电回路，验证已停电的待维护或检修区域的接触网或接触轨上的残留电压是否在安全作业电压范围内，如果验证残留电压是在安全作业电压范围内，驱动电机继续正转，带动接地杆转动到达接地位置，待接地完成后，检修人员便可进行维护或检修作业；如果验证残留电压不是在安全作业电压范围内，驱动电机反转带动验电杆复位，回到初始位置，接地杆不能动作。