DC600V供电客车绝缘电阻及泄漏电流检验方法的研究

2012-11-27张从旺

铁道机车车辆 2012年6期

张从旺

（铁道部驻南京车辆验收室，江苏南京210031）

目前国内生产的25T和25G型旅客列车主要采用机车向客车集中供DC600V这种供电方式，每辆客车中配置有逆变器箱和充电器箱，分别将DC600V转换成3AC380V和DC110V。在新造车中虽然对整车布线及主要电气配件进行了绝缘耐压试验，但在整车调试及运用过程中仍然存在部分客车绝缘不符合要求，尤其是不能确认在通电状态下的实际绝缘状况。特别是配线复杂的DC110V回路，由于线路分布范围广，接线复杂等特点，常常出现DC110V回路绝缘不良故障。而且DC600V泄漏电流检测回路也存在检测值不准确等问题。为解决在实际工作中遇到的实际问题，有必要采取有效的检验手段对绝缘电阻和泄漏电流进行检测。

1 DC110V回路绝缘电阻检测

25T和25G客车中只有工程师车装有DC110V绝缘在线检测装置，在实际运营中该装置对全列的DC110 V回路的绝缘电阻进行检测，其设定的绝缘电阻报警值为2kΩ。该检测装置不能实时显示DC110V正、负线对地绝缘电阻值，只有当正、负线对地绝缘电阻值小于2kΩ时，检测装置才能通过报警进行绝缘不良提示，而且该装置不能对单车的绝缘电阻状况进行有效的检测。为解决这些问题，下面将介绍一种新的检测方法进行绝缘电阻值的测量。

图1

1.1 检测方法介绍

图1中电阻R+和R-分别为DC110V回路通电状态下的实际绝缘电阻，用内阻确定的电压表分别测量负线和正线对地电压，得到电压U1和U2。对于图2，设R+中电流为I1，R-中电流为I2，电压表内阻为R3，R3中电流为I3，电流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））。

根据图3同样可以得到（110-U2）／R-=（U2／R+）+（U2／R3）（公式（2））。公式（1），（2）中U1、U2、R3均为已知，只有R+、R-为未知，通过计算可以得到正线和负线通电状态下对地的实际绝缘电阻值。在实际应用中为了计算方便，假设R+=R-=R，MF47型电压表50V档内阻为1MΩ。根据相关标准当正、负线对地绝缘电阻大于等于2MΩ时为正常，根据图2有（110-U1）／R=（U1／R）+（U1／R3），当R3=1MΩ 时，经过计算R=110／U1-2，当R=2MΩ时，U1=110／（R+2）=27.5V。根据计算结果，当用1MΩ内阻的电压表分别测量DC110V正、负线对地电压等于27.5V时，DC110V正、负线对地绝缘电阻为2MΩ。因此，当测量DC110V正、负线对地电压小于27.5V时，DC110V正、负线对地绝缘电阻大于2MΩ。通过这种检测方法，可以快速并真实地反映在通电情况下DC110V正、负线对地的绝缘状态。

图2

图3

1.2 实际应用效果

从2010-11开始，通过该方法检测了50辆新造DC600V供电客车，检测情况见表1。表格记录中有40辆DC600V客车单车通电状态下，DC110正、负线对地电压均为2V左右，根据1.1中所述的检测方法可以得到DC110V回路正、负线对地绝缘电阻值为R=110／U1-2=53MΩ。另外8辆车测量电压为20V左右，对地绝缘电阻值为R=110／U1-2=3.5MΩ。余下的两辆车，其中一辆车正线对地电压为50V，其对地绝缘电阻值R=110／U2-2=0.2MΩ，另一辆车负线对地电压为40V，其对地绝缘电阻值R=110／U1-2=0.75 MΩ，经过检查发现两辆绝缘异常的车，均为35kW逆变电源内部110V控制电线与金属外壳挤压，造成电线破损，存在绝缘不良情况。对该问题处理后，两辆车110正线和负线对地电压均为5V，其绝缘电阻值R=110／U1-2=20MΩ，满足车辆绝缘要求。通过该检测方法实现了单车在通电状态下对DC110V回路绝缘电阻值的测量，保证了车辆DC110V回路的绝缘性能。

表1 实际检测记录

2 DC600V泄漏电流检测装置的检验

客车的综合控制柜中安装有DC600V泄漏电流检测装置，并安装有试验按钮，但在实际单车调试时该试验按钮并不能精确地检验检测装置的测量精度，为了解决这个问题下面介绍一种新的试验方法对DC600V泄漏电流检测装置进行检验。

2.1 检验方法介绍

客车单车DC600V线路泄漏电流检测装置的模拟试验电路如图4所示，该电路分为3个部分。第1部分为机车供电或地面电源供电部分，由两个2.2kΩ电阻分别接于DC600V电源正、负端，电阻公共端接地。第2部分为客车中DC600V电源线经过DC600V泄漏电流传感器后接于DC600V负载，DC600V泄漏电流检测装置保护设定值为100mA，当实际泄漏电流达到100 mA时，泄漏电流检测装置通过PLC切断客车供电主接触器，进行泄漏电流保护。第3部分为模拟泄漏电流试验装置，其中R为可调电阻，mA为直流毫安表。图中为模拟DC600V正线漏电试验时的接线情况，在慢慢调节R时，直流毫安表会显示电流渐渐增大，当电流超过检测装置保护设定值时，查看检测装置是否保护动作。如果保护不动作，说明客车DC600V泄漏电流检测装置存在故障，同时注意观察直流毫安表显示电流与100mA的误差值，该误差值应在-10～+10mA范围内，当误差值超出范围值时，说明DC600V泄漏电流检测装置需要调整或更换。

图4

2.2 实际应用效果

在实际应用中通过2.1所述的检验方法对车辆DC600V泄漏电流保护功能进行了试验，试验发现部分DC600V供电客车存在泄漏电流检测装置的检测值与实际泄漏电流值相差40mA左右。经过查找原因，发现DC600V泄漏电流检测装置的泄漏电流传感器精度不够，从而导致检测值与实际值偏差较大，经过更换传感器，满足了车辆验收要求。