DC600V供電客車(chē)絕緣電阻及泄漏電流檢驗(yàn)方法的研究

張從旺

（鐵道部駐南京車(chē)輛驗(yàn)收室，江蘇南京210031）

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的25T和25G型旅客列車(chē)主要采用機(jī)車(chē)向客車(chē)集中供DC600V這種供電方式，每輛客車(chē)中配置有逆變器箱和充電器箱，分別將DC600V轉(zhuǎn)換成3AC380V和DC110V。在新造車(chē)中雖然對(duì)整車(chē)布線(xiàn)及主要電氣配件進(jìn)行了絕緣耐壓試驗(yàn)，但在整車(chē)調(diào)試及運(yùn)用過(guò)程中仍然存在部分客車(chē)絕緣不符合要求，尤其是不能確認(rèn)在通電狀態(tài)下的實(shí)際絕緣狀況。特別是配線(xiàn)復(fù)雜的DC110V回路，由于線(xiàn)路分布范圍廣，接線(xiàn)復(fù)雜等特點(diǎn)，常常出現(xiàn)DC110V回路絕緣不良故障。而且DC600V泄漏電流檢測(cè)回路也存在檢測(cè)值不準(zhǔn)確等問(wèn)題。為解決在實(shí)際工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，有必要采取有效的檢驗(yàn)手段對(duì)絕緣電阻和泄漏電流進(jìn)行檢測(cè)。

1 DC110V回路絕緣電阻檢測(cè)

25T和25G客車(chē)中只有工程師車(chē)裝有DC110V絕緣在線(xiàn)檢測(cè)裝置，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中該裝置對(duì)全列的DC110 V回路的絕緣電阻進(jìn)行檢測(cè)，其設(shè)定的絕緣電阻報(bào)警值為2kΩ。該檢測(cè)裝置不能實(shí)時(shí)顯示DC110V正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地絕緣電阻值，只有當(dāng)正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地絕緣電阻值小于2kΩ時(shí)，檢測(cè)裝置才能通過(guò)報(bào)警進(jìn)行絕緣不良提示，而且該裝置不能對(duì)單車(chē)的絕緣電阻狀況進(jìn)行有效的檢測(cè)。為解決這些問(wèn)題，下面將介紹一種新的檢測(cè)方法進(jìn)行絕緣電阻值的測(cè)量。

圖1

1.1 檢測(cè)方法介紹

圖1中電阻R+和R-分別為DC110V回路通電狀態(tài)下的實(shí)際絕緣電阻，用內(nèi)阻確定的電壓表分別測(cè)量負(fù)線(xiàn)和正線(xiàn)對(duì)地電壓，得到電壓U1和U2。對(duì)于圖2，設(shè)R+中電流為I1，R-中電流為I2，電壓表內(nèi)阻為R3，R3中電流為I3，電流I1=I2+I3，其中I1=（110-U1）／R+，I2=U1／R-，I3=U1／R3，可以得到（110-U1）／R+=（U1／R-）+（U1／R3）（公式（1））。

根據(jù)圖3同樣可以得到（110-U2）／R-=（U2／R+）+（U2／R3）（公式（2））。公式（1），（2）中U1、U2、R3均為已知，只有R+、R-為未知，通過(guò)計(jì)算可以得到正線(xiàn)和負(fù)線(xiàn)通電狀態(tài)下對(duì)地的實(shí)際絕緣電阻值。在實(shí)際應(yīng)用中為了計(jì)算方便，假設(shè)R+=R-=R，MF47型電壓表50V檔內(nèi)阻為1MΩ。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地絕緣電阻大于等于2MΩ時(shí)為正常，根據(jù)圖2有（110-U1）／R=（U1／R）+（U1／R3），當(dāng)R3=1MΩ 時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算R=110／U1-2，當(dāng)R=2MΩ時(shí)，U1=110／（R+2）=27.5V。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)用1MΩ內(nèi)阻的電壓表分別測(cè)量DC110V正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地電壓等于27.5V時(shí)，DC110V正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地絕緣電阻為2MΩ。因此，當(dāng)測(cè)量DC110V正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地電壓小于27.5V時(shí)，DC110V正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地絕緣電阻大于2MΩ。通過(guò)這種檢測(cè)方法，可以快速并真實(shí)地反映在通電情況下DC110V正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地的絕緣狀態(tài)。

圖2

圖3

1.2 實(shí)際應(yīng)用效果

從2010-11開(kāi)始，通過(guò)該方法檢測(cè)了50輛新造DC600V供電客車(chē)，檢測(cè)情況見(jiàn)表1。表格記錄中有40輛DC600V客車(chē)單車(chē)通電狀態(tài)下，DC110正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地電壓均為2V左右，根據(jù)1.1中所述的檢測(cè)方法可以得到DC110V回路正、負(fù)線(xiàn)對(duì)地絕緣電阻值為R=110／U1-2=53MΩ。另外8輛車(chē)測(cè)量電壓為20V左右，對(duì)地絕緣電阻值為R=110／U1-2=3.5MΩ。余下的兩輛車(chē)，其中一輛車(chē)正線(xiàn)對(duì)地電壓為50V，其對(duì)地絕緣電阻值R=110／U2-2=0.2MΩ，另一輛車(chē)負(fù)線(xiàn)對(duì)地電壓為40V，其對(duì)地絕緣電阻值R=110／U1-2=0.75 MΩ，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)兩輛絕緣異常的車(chē)，均為35kW逆變電源內(nèi)部110V控制電線(xiàn)與金屬外殼擠壓，造成電線(xiàn)破損，存在絕緣不良情況。對(duì)該問(wèn)題處理后，兩輛車(chē)110正線(xiàn)和負(fù)線(xiàn)對(duì)地電壓均為5V，其絕緣電阻值R=110／U1-2=20MΩ，滿(mǎn)足車(chē)輛絕緣要求。通過(guò)該檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了單車(chē)在通電狀態(tài)下對(duì)DC110V回路絕緣電阻值的測(cè)量，保證了車(chē)輛DC110V回路的絕緣性能。

表1 實(shí)際檢測(cè)記錄

2 DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置的檢驗(yàn)

客車(chē)的綜合控制柜中安裝有DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置，并安裝有試驗(yàn)按鈕，但在實(shí)際單車(chē)調(diào)試時(shí)該試驗(yàn)按鈕并不能精確地檢驗(yàn)檢測(cè)裝置的測(cè)量精度，為了解決這個(gè)問(wèn)題下面介紹一種新的試驗(yàn)方法對(duì)DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.1 檢驗(yàn)方法介紹

客車(chē)單車(chē)DC600V線(xiàn)路泄漏電流檢測(cè)裝置的模擬試驗(yàn)電路如圖4所示，該電路分為3個(gè)部分。第1部分為機(jī)車(chē)供電或地面電源供電部分，由兩個(gè)2.2kΩ電阻分別接于DC600V電源正、負(fù)端，電阻公共端接地。第2部分為客車(chē)中DC600V電源線(xiàn)經(jīng)過(guò)DC600V泄漏電流傳感器后接于DC600V負(fù)載，DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置保護(hù)設(shè)定值為100mA，當(dāng)實(shí)際泄漏電流達(dá)到100 mA時(shí)，泄漏電流檢測(cè)裝置通過(guò)PLC切斷客車(chē)供電主接觸器，進(jìn)行泄漏電流保護(hù)。第3部分為模擬泄漏電流試驗(yàn)裝置，其中R為可調(diào)電阻，mA為直流毫安表。圖中為模擬DC600V正線(xiàn)漏電試驗(yàn)時(shí)的接線(xiàn)情況，在慢慢調(diào)節(jié)R時(shí)，直流毫安表會(huì)顯示電流漸漸增大，當(dāng)電流超過(guò)檢測(cè)裝置保護(hù)設(shè)定值時(shí)，查看檢測(cè)裝置是否保護(hù)動(dòng)作。如果保護(hù)不動(dòng)作，說(shuō)明客車(chē)DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置存在故障，同時(shí)注意觀察直流毫安表顯示電流與100mA的誤差值，該誤差值應(yīng)在-10～+10mA范圍內(nèi)，當(dāng)誤差值超出范圍值時(shí)，說(shuō)明DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置需要調(diào)整或更換。

圖4

2.2 實(shí)際應(yīng)用效果

在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)2.1所述的檢驗(yàn)方法對(duì)車(chē)輛DC600V泄漏電流保護(hù)功能進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)部分DC600V供電客車(chē)存在泄漏電流檢測(cè)裝置的檢測(cè)值與實(shí)際泄漏電流值相差40mA左右。經(jīng)過(guò)查找原因，發(fā)現(xiàn)DC600V泄漏電流檢測(cè)裝置的泄漏電流傳感器精度不夠，從而導(dǎo)致檢測(cè)值與實(shí)際值偏差較大，經(jīng)過(guò)更換傳感器，滿(mǎn)足了車(chē)輛驗(yàn)收要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上所述兩種檢測(cè)方法在新造車(chē)檢驗(yàn)過(guò)程中取得了很好的應(yīng)用效果，解決了單車(chē)DC110V回路絕緣電阻檢測(cè)和DC600V泄漏電流保護(hù)電路驗(yàn)收難題，確保出廠(chǎng)新造車(chē)DC110V和DC600V供電電路絕緣性能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，電氣安全得到了有效保證，取得了較好的質(zhì)量控制效果。

［1］周 堅(jiān).針對(duì)機(jī)客車(chē)DC600V供電系統(tǒng)接地絕緣檢測(cè)顯示漏電不一致問(wèn)題的改進(jìn)建議［J］.鐵道車(chē)輛，2012，50（2）：33-35.