電力機(jī)車電氣線路結(jié)構(gòu)分析 電力機(jī)車主電路檢測(cè)及保護(hù)方式

檢測(cè)及保護(hù)方式任務(wù)一檢測(cè)及保護(hù)方式04欠電壓保護(hù)02接地保護(hù)03過(guò)電壓保護(hù)01過(guò)流保護(hù)05其他保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式

為使機(jī)車乘務(wù)人員隨時(shí)了解機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)，掌握牽引電動(dòng)機(jī)的工作情況，機(jī)車通常設(shè)有各種檢測(cè)電路。機(jī)車主線路的交流側(cè)通過(guò)電流、電壓互感器對(duì)接觸網(wǎng)電壓、一次側(cè)電流進(jìn)行檢測(cè)，牽引電機(jī)電流的檢測(cè)方式是用直流電流傳感器檢測(cè)牽引電機(jī)的電樞電流和勵(lì)磁電流（電氣制動(dòng)狀態(tài)），檢測(cè)的電流信號(hào)接到安裝在司機(jī)臺(tái)的電流表上，直接向司機(jī)指示牽引電動(dòng)機(jī)電流。電壓的檢測(cè)是用直流電壓傳感器，檢測(cè)獲得電壓信號(hào)后接到安裝在司機(jī)臺(tái)的電壓表上，直接向司機(jī)指示牽引電機(jī)電壓。為了保證電力機(jī)車可靠運(yùn)行，在機(jī)車的電氣線路中必須設(shè)置一系列的保護(hù)，使機(jī)車線路在發(fā)生故障時(shí)迅速切斷相應(yīng)電路，避免機(jī)車電氣設(shè)備遭到損壞，或防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)機(jī)車故障不能及時(shí)排除時(shí)，還應(yīng)能夠方便地組成故障線路，使機(jī)車能在故障情況下維持運(yùn)行。根據(jù)機(jī)車故障現(xiàn)象的不同性質(zhì)，線路中的保護(hù)一般分為過(guò)流保護(hù)（包括短路和過(guò)載保護(hù)）、接地保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)及其他一些特殊保護(hù)。保護(hù)的方式則根據(jù)故障對(duì)機(jī)車線路、電氣設(shè)備及對(duì)列車運(yùn)行的影響大小而不同，有切斷機(jī)車的總電源，或切斷故障線路的電源.也可以僅給司乘人員以某種信號(hào)引起注意，還可以在故障發(fā)生后自動(dòng)予以調(diào)整。檢測(cè)及保護(hù)方式過(guò)電流是指電氣設(shè)備過(guò)載、設(shè)備及線路短路引起的電流劇增。過(guò)電流容易造成電氣設(shè)備的絕緣老化，設(shè)備燒損嚴(yán)重的引起失火。機(jī)車上通常用斷路器、過(guò)載繼電器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)和熔斷器進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。電力機(jī)車的短路保護(hù)一般采用高速自動(dòng)開(kāi)關(guān)或主斷路器。在整流器機(jī)車上，變壓器的一次側(cè)設(shè)有過(guò)流保護(hù)繼電器，當(dāng)變壓器一次側(cè)或二次側(cè)發(fā)生短路時(shí)，均引起變壓器一次側(cè)電流劇增，超過(guò)保護(hù)繼電器動(dòng)作值而使其動(dòng)作時(shí)，使主斷路器跳閘。牽引電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)多采用電磁式過(guò)載繼電器。牽引電動(dòng)機(jī)回路中的母線穿過(guò)繼電器鐵心，當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載電流超過(guò)繼電器動(dòng)作值時(shí)，繼電器動(dòng)作，引起主斷路器跳閘。對(duì)于相控機(jī)車，用直流互感器檢測(cè)牽引電動(dòng)機(jī)電流，并把過(guò)載信號(hào)送人牽引過(guò)載繼電器，此時(shí)不僅要切斷機(jī)車總電源，同時(shí)還要封鎖電子觸發(fā)線路。電氣制動(dòng)時(shí)的牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載也可用過(guò)載繼電器，但一般不切斷機(jī)車總電源，而只切斷勵(lì)磁回路電源，同時(shí)封鎖相應(yīng)的電子觸發(fā)線路。輔助線路的過(guò)電流保護(hù)有兩種保護(hù)方式，一種是通過(guò)過(guò)流繼電器切斷機(jī)車總電源;另一種是切斷輔助線路電源。后者對(duì)機(jī)車運(yùn)行有利，但須增設(shè)一斷路器。對(duì)于控制線路及其他部件（如電爐、電熱玻璃等）的過(guò)載一般采用熔斷器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)等進(jìn)行保護(hù)。過(guò)流保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式機(jī)車上電氣設(shè)備或電氣線路因絕緣破壞、飛弧或其他意外情況，使帶電導(dǎo)體與金屬部分接觸即為接地。根據(jù)接地點(diǎn)是否穩(wěn)定分為“死接地”和“活接地”，與車體鋼結(jié)構(gòu)直接接觸的為“死接地”；裸露導(dǎo)線部分通過(guò)空氣對(duì)鋼結(jié)構(gòu)放電或通過(guò)絕緣物表面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)爬電的為“活癢地”。接地將導(dǎo)致短路故障而燒損設(shè)備或?qū)Ь€，因此在電力機(jī)車的主線路和輔助線路必要時(shí)，控制線路中必須設(shè)有接地保護(hù)。主要的接地保護(hù)手段是采用接地繼電器。接地保護(hù)裝置如圖1所示。圖中_/為接地繼電器，正常運(yùn)行時(shí)，繼電器J中不通過(guò)電流而處于釋放狀態(tài)。當(dāng)主線路任一點(diǎn)接地時(shí)，直流電源E可通過(guò)J與線路中接地點(diǎn)構(gòu)成回路，使接地繼電器動(dòng)作。這種保護(hù)裝置消除了保護(hù)“死區(qū)”，保證了接地保護(hù)的可靠性。由于主線路對(duì)地電位處于浮動(dòng)狀態(tài)，在回路與地（車體）之間具有潛布的電容電流，該電流經(jīng)過(guò)接地繼電器有可能造成繼電器的誤動(dòng)作。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在接地繼電器線圈兩端并聯(lián)一電阻於，使部分電容電流通過(guò)電阻，減小了接地繼電器中的電容電流，使其不致誤動(dòng)作。此外，該電阻還可在線路發(fā)生接地的瞬間，避免過(guò)電壓對(duì)接地繼電器本身的危害。發(fā)生接地故障后，如運(yùn)行途中不能及時(shí)處理而需要維持機(jī)車運(yùn)行時(shí)，在確認(rèn)只有一點(diǎn)接地時(shí)，可以用故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將接地繼電器切除，在圖1中，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由1位轉(zhuǎn)至2位，將主線路經(jīng)由一大電阻R接地，維持機(jī)車運(yùn)行。接地保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式接地保護(hù)圖1、接地保護(hù)裝置原理檢測(cè)及保護(hù)方式

過(guò)電壓是指對(duì)電氣設(shè)備絕緣有危險(xiǎn)的電壓升高，它是由系統(tǒng)的電磁能量發(fā)生瞬間突變所引起的，對(duì)電力機(jī)車的電氣設(shè)備會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害，如使絕緣擊穿、電機(jī)環(huán)火等。過(guò)電壓主要有兩種，一種是大氣過(guò)電壓（外部過(guò)電壓），它是由外部直擊雷或雷電感應(yīng)突然加到機(jī)車上引起的；另一種是操作過(guò)電壓（內(nèi)部過(guò)電壓），由線路本身的變化產(chǎn)生，如切斷感性回路、整流裝置換相或故障等引起的機(jī)車內(nèi)部電磁能量的振蕩、積聚、釋放。這兩種過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)，電壓增長(zhǎng)速度很快，以沖擊波形式岀現(xiàn)，因而一般不用帶有傳動(dòng)件的電器保護(hù)。為防止大氣過(guò)電壓帶來(lái)的危害，一般在機(jī)車頂部裝有放電間隙或避雷器，如圖2所示。當(dāng)大氣過(guò)電壓襲擊時(shí)，若電壓大于放電間隙的擊穿電壓，則放電間隙FDQ被擊穿成短路狀態(tài)直接接地，將過(guò)電壓的能量排泄掉，使過(guò)電壓不致進(jìn)入機(jī)車內(nèi)部。過(guò)電壓保護(hù)圖2、放電間隙檢測(cè)及保護(hù)方式

對(duì)于低于放電間隙擊穿電壓的過(guò)電壓，則可以進(jìn)人機(jī)車內(nèi)部，雖然是變壓器和主斷路器所能承受的，但它可通過(guò)電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)進(jìn)人變壓器二次側(cè)，仍能損壞機(jī)車內(nèi)部的其他電氣設(shè)備。另外，機(jī)車操作過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備也有損害。因此對(duì)這兩種過(guò)電壓的保護(hù)采用阻容吸收電路，如圖3所示。但是，這種過(guò)電壓由于增長(zhǎng)得比較緩慢，且幅值不是太大，因而危害也小些，不需要專設(shè)保護(hù)裝置，僅靠?jī)x表監(jiān)視或給司機(jī)以某種信號(hào)（如裝設(shè)過(guò)壓音響信號(hào)），引起司機(jī)注意，通過(guò)操作來(lái)消除。阻容吸收電路是由電阻與電容串聯(lián)而成的支路構(gòu)成，并接在變壓器二次側(cè)繞組處。電容元件具有端電壓不能躍變的特性，可抑制尖峰狀過(guò)電壓。為了避免電容與電感產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，在保護(hù)電路中串入阻尼電阻，待過(guò)電壓消失后，電容再通過(guò)串聯(lián)的電阻構(gòu)成放電回路而緩慢放電。除上述兩種過(guò)電壓外，運(yùn)行中還會(huì)出現(xiàn)緩慢增加的過(guò)電壓，如由于網(wǎng)壓的波動(dòng)有時(shí)會(huì)使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)的電壓超出額定電壓。再如機(jī)車在電氣制動(dòng)時(shí)，牽引電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的發(fā)電電壓也會(huì)由于各種原因超過(guò)額定電壓(如運(yùn)行速度較高、勵(lì)磁電流較大等)。過(guò)電壓保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式過(guò)電壓保護(hù)圖3、阻容吸收電路過(guò)電壓保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式

欠電壓的產(chǎn)生是由于接觸網(wǎng)的電壓過(guò)低或者突然失壓.當(dāng)接觸網(wǎng)電壓過(guò)低時(shí)，使機(jī)車不能以正常功率運(yùn)行，輔助機(jī)組不能正常工作，在再生制動(dòng)時(shí)很容易使逆變失控，接觸網(wǎng)電壓消失時(shí)，機(jī)車當(dāng)然要停止運(yùn)行，但如果電壓又突然恢復(fù)，會(huì)造成電氣及機(jī)械上很大的沖擊，這是不能允許的，因而也必須進(jìn)行保護(hù)。在整流器機(jī)車上，一般在變壓器的輔助繞組上裝設(shè)欠電壓繼電器或電子裝置，當(dāng)電壓低于某一數(shù)值時(shí)，通過(guò)欠電壓繼電器或電子裝置都能使主斷路器跳閘保護(hù)。在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中受電弓短暫離線會(huì)使機(jī)車失壓，這種情況是允許的，此欠電壓繼電器應(yīng)有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。欠電壓保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式

除了以上介紹的幾種保護(hù)以外，在電力機(jī)車上還有一些其它的保護(hù)，如防空轉(zhuǎn)保護(hù)、再生制動(dòng)時(shí)的特殊保護(hù)，以及油流、風(fēng)速監(jiān)視等。大功率的貨運(yùn)電力機(jī)車在牽引狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，容易發(fā)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生空轉(zhuǎn)后，黏著條件被破壞，造成牽引力喪失，牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速劇增，易造成轉(zhuǎn)子綁線甩開(kāi)、絕緣損壞形成“掃膛”等。同時(shí)空轉(zhuǎn)也會(huì)增加機(jī)車輪箍的磨耗，因而在機(jī)車上應(yīng)設(shè)有防空轉(zhuǎn)保護(hù)。防空轉(zhuǎn)保護(hù)的方法有很多種，一般取牽引電動(dòng)機(jī)的電流、電壓或速度作為信號(hào)，將各電機(jī)信號(hào)進(jìn)行比較，規(guī)定一差值限度，當(dāng)電機(jī)之間的差值超過(guò)這一差值限度時(shí)，即視為牽引電動(dòng)機(jī)發(fā)生了空轉(zhuǎn)，這時(shí)可通過(guò)電子裝置自動(dòng)降低牽引電動(dòng)機(jī)的電壓，以減小機(jī)車牽引力，使之恢復(fù)到黏著條件之內(nèi)。也有的機(jī)車在發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)保護(hù)裝置使機(jī)車動(dòng)輪自動(dòng)地小量上閘來(lái)制止空轉(zhuǎn)。對(duì)于防空轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，目前大量的保護(hù)裝置都是在機(jī)車發(fā)生了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象后，采取措施迅速地阻止其發(fā)展而恢復(fù)粘著狀態(tài)。比較理想的保護(hù)方法應(yīng)該是空轉(zhuǎn)即將發(fā)生時(shí)，將其滑動(dòng)過(guò)程（即空轉(zhuǎn)意識(shí)）測(cè)出，從而防止空轉(zhuǎn)發(fā)生。其他保護(hù)檢測(cè)及保護(hù)方式

先進(jìn)的防空轉(zhuǎn)保護(hù)是利用儀器對(duì)車軸的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，由于一個(gè)輪對(duì)的兩個(gè)輪子的黏著情況是不同的，當(dāng)空轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，必然是其中的一個(gè)輪子首先失去黏著力，這樣就在車軸內(nèi)形成一種特有的振動(dòng)，用一種儀器將此時(shí)的振動(dòng)測(cè)出之后，以此作為控制信號(hào)來(lái)對(duì)機(jī)車進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，這樣可以更有效地防止空轉(zhuǎn)發(fā)生。對(duì)于進(jìn)行再生制動(dòng)，其保護(hù)原則與牽引時(shí)有很大的區(qū)別，整流器電力機(jī)車在再生制動(dòng)時(shí)，如果電網(wǎng)電壓突然消失，即變壓器二次側(cè)繞組電勢(shì)消失，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的負(fù)載消失而造成失壓短路。因此這種機(jī)車除對(duì)受電弓的性能要求較高，再生制動(dòng)工況實(shí)施雙弓運(yùn)行外，