機車空調漏電監護裝置的研制

摘 要：根據鐵路機車空調系統的工作原理分析，通過機車空調漏電監護裝置的研制和應用，避免機車空調使用時因漏電導致對機車電氣控制系統的危害，實現對機車空調系統有效保護并防止故障擴大造成機車其他電器元件的燒損，從而為鐵路機車的安全運用提供可靠保障。

關鍵詞：鐵路機車；空調；漏電；監護

鐵路機車上配裝的空調在長期運行過程中，由于其機組內部電動機轉子內部受潮、絕緣老化以及機械振動等諸多方面的原因，往往會造成電機對地絕緣水平的降低進而引發接地故障。在空調機組某相接地情況下，空調系統如果沒有及時關斷，當電路中存在兩點接地或多點接地，則容易產生漏電流導致電路無法正常工作，嚴重時會造成機車電路及電器元件的燒損，影響機車的正常運用。

1 概況

鐵路機車上的空調系統通常由空調電源、空調機組和與之匹配的操作設備組成，其中空調機組根據安裝位置分為I端和II端兩組，相互獨立地安裝在機車兩端司機操縱室里?？照{機組內部有室內風機、室外風機和壓縮機三種交流電機，其電源都是由同一個空調電源的同一個變頻調速裝置提供。從空調電源工作主電路原理圖（見圖1）可知，空調電源斬波升壓后是600V的高壓直流電源，輸出給空調機組的是380V的交流電源，這樣的電壓易將控制電路對地耐壓不足的電器、線路擊穿造成接地短路，或通過車體電線路電容耦合，影響電子設備的正常運行。從我們掌握的情況來看，空調接地嚴重時甚至會造成機車監控裝置、電臺設備的燒損，影響機車的安全運用。

針對此現狀，我們著手研制了機車空調漏電監護裝置，用于檢測所配裝各種型號機車空調系統是否接地，當檢測到空調發生接地時立即關?？照{并自鎖，不讓有接地處所的空調繼續運用，直到接地故障消除才能斷電解鎖恢復空調的運用，實現將事故消滅在萌芽狀態，有效保護機車空調系統并阻止故障擴大造成不必要的損失。

2 空調漏電監護裝置的研制

2.1 漏電監護裝置設計要求

根據空調系統的原理和工作過程，在“機車空調漏電監護裝置”的研制設計中我們確定了設計要求如下：

①兩端的空調機組是相互獨立的系統，因此在設計中要實現為兩端的空調機組研制功能相同，但是相互獨立的保護裝置；

②檢測器設計能檢測整個空調系統輸出接地情況，檢測靈敏、準確、可靠，漏電電流保護0～255mA可以設定；

③裝置在檢測到空調系統有接地故障后，應能及時報警并斷開空調電源的輸出；

④裝置設置有必要的工作指示，故障鎖存復位和報警提示燈；

⑤裝置適用于所配裝各種型號的機車空調系統。

2.2 漏電檢測原理分析

機車空調漏電檢測系統由檢測元件、中間放大環節、AD轉換電路、濾波電路、中央處理器管理電路、操作執行機構和狀態顯示電路等組成。從檢測原理圖可以看出，將空調漏電檢測器分別安裝在空調電源一端和二端輸出的供電電路中，當用電設備正常運行時，線路中電流呈平衡狀態，互感器中電流矢量之和為零（電流是有方向的矢量，如按流出的方向為“+”，返回方向為“-”，在互感器中往返的電流大小相等，方向相反，正負相互抵消）。由于一次線圈中沒有剩余電流，所以不會感應二次線圈，機車空調系統接地監測裝置的操作執行機構處于閉合狀態運行。

當機車空調系統的任何部件帶點部件與外殼發生漏電時，則在故障點產生分流，致使互感器中流入、流出的電流出現了不平衡（電流矢量之和不為零），一次線圈中產生剩余電流。因此，便會感應二次線圈，當這個電流值達到該漏電檢測限定的動作電流值時，自動斷開脫扣開關切斷空調系統的供電電源，達到接地保護目的。

2.3 漏電監護裝置指示面板設計

我們將漏電監護裝置指示面板功能設計如下：

①機車空調漏電狀況按Ⅰ、Ⅱ端分別顯示：正常工作狀態時，顯示亮綠燈；當有接地故障時，顯示亮紅燈。

②指示面板設置有數碼管顯示漏電流數值，便于了解當前漏電流情況，該數據也可作為日常故障預測和診斷的輔助依據。

③保護值可通過設置鍵進行設定，按“-”“+”鍵可以調節保護值，此保護值根據現場經驗設置為30mA，設置好后按確認鍵保存后退出設置狀態。

2.4 漏電監護裝置接線安裝設計

為了實現安裝的簡便，我們將裝置接線布置設計成可直接安裝在機車空調電源箱近側，一方面實現安裝接線的簡單方便，另一方面也可充分利用現有空間。

3 應用效果

從2014年5月開始，我們在各種型號機車空調系統上安裝試驗空調漏電監護裝置。在將近兩年的使用過程中，該裝置質量穩定可靠，在機車空調運行中發生接地漏電的故障后能立即關停空調，及時避免了機車空調漏電所造成的各類電氣設備故障，同時也給機車空調的預防性維修提供了參考依據。

4 結束語

鐵路機車空調的安全正常使用，不但為機車司機創造了一個舒適的值乘環境，而且為鐵路行車安全提供了有力保障。空調漏電監護裝置的技術推廣應用，既可靠防止了機車空調運行時因漏電導致的各種電氣設備故障，也為機車空調的故障診斷和維修帶來了新的思路和手段。

作者簡介：

羅云超（1974-），男，廣西桂林人，工程師。