刘峰

【关键词】DC600V 供电系统 漏电流

铁路旅客列车作为一个移动的供电电网，其客车本身一般没有发电装置，客车用电依靠贯通列车供电电网提供，列车的供电电网又由专门的列车供电装置提供电能，可以满足较多地设备用电需求。为满足旅客列车大功率用电的需求，以往25G、25K型旅客列车的供电主要是通过加挂一节柴油发电车来实现，运行成本非常高、空气和噪音污染大、能源转换效率低等问题。为适应建设和谐社会、促进低碳经济不断发展，按照铁路总公司发展的战略要求，旅客列车编组要逐步取消柴油发电车，全部由电力机车供电系统进行直供电。

自2004年铁路大提速以来，集中供电、分散变流的DC600V供电系统正逐步取代空调发电车的作用，成为空调列车新型供电方式的主要发展方向：电力机车设置两个独立的供电绕组， 输出额定AC860V电压到DC600V供电系统，经整流后输出独立的两路DC600V电源提供给客车，额定输出功率为2×400 kW；每节客车上都装有逆变器和充电机等变流设备， 逆变器将DC600V电压逆变成三相AC380V电压后供给空调机组等三相负载使用，充电机将DC600V电压变换成DC110V电压后供电池充电、照明和控制系统用电。

DC600V供电系统在现场运用时反映最多的是“漏电”问题，漏电原因有很多种，如机车供电柜接地、供电电缆磨损、机车和客车连接器进水、客车负载接地或绝缘性下降等。根据铁路总公司制定的《Q/CR 302-2014 旅客列车DC600V供电系统技术要求及试验》，DC600V供电系统的漏电流检测电路已在标准中进行了规定，为了保证整个系统供电的稳定性，如何有效地进行供电系统直流输出侧的漏电判断就成了关键问题，既要保证系统发生漏电时能可靠动作，又要保证系统正常运行时不误动作影响正常列车供电。

1 列车供电系统

电力机车DC600V供电系统由两套相同的供电回路组成，其电路结构完全相同，其主电路形式如图1所示：单相交流860V输入经接触器与熔断器到单相整流电路，通过平波电抗器和电容组成的滤波电路输出直流600V。根据铁路总公司的规定，DC600V供电系统必须采用电阻中点接地的方式，因此系统直流侧还设有接地检测用电阻网络（由R1、R2和R3组成）和检测用电压传感器UJD，R1、R2和R3的阻值在标准中都统一进行规定，前两者阻值为600欧，后者为750欧。

2 电路分析

在电力机车DC600V供电系统正常工作无接地的情况下，电压传感器Ujd的正常反馈值为输出电压的一半，即300V左右。而一旦DC600V供电系统的直流侧出现正线或者负线漏电的情况，电压传感器Ujd的反馈值都会出现较大的偏离：正线接地的情况下，Ujd的反馈值从300V逐渐下降到0V；负线接地的情况下，Ujd的反馈值从300V逐渐上升到600V。

如果电力机车供电系统保持DC600V输出稳定不变的情况下，根据图1所示的电路推算，输出正线接地时UJD和对地等效电阻R的函数关系满足式（1）：

Ujd=300*R/（1050+R） （1）

如果电力机车供电系统保持DC600V输出稳定不变的情况下，根据图1所示的电路推算，输出负线接地时UJD和对地等效电阻R的函数关系满足式（2）：

Ujd=600-300*R/（1050+R） （2）

如图2所示为对地等效电阻R=1000Ω时输出正线/输出负线接地时仿真波形图（Udc表示供电系统输出电压，Ujd表示传感器Ujd电压），系统空载和负载时波形一致，与负载大小无关联关系。

3 解决方法

通过现场反复地试验验证，电力机车DC600V供电系统通过检测电压传感器Ujd的反馈值即可准确检测到系统漏电流的变化情况，供电控制系统通过设置合理的漏电流判断门槛即可安全地保护整个DC600V供电系统：

（1）电力机车供电系统输出电压为DC600V时，电压传感器Ujd的反馈值小于130V（正线接地）或大于470V（负线接地），系统等效漏电流大于160mA时，供电系统的漏电流检测保护应动作；

（2）机车供电系统输出电压为DC600V时，电压传感器UJD的反馈值大于200V（正线接地）或小于400V（负线接地），系统等效漏电流小于100mA时，供电系统的漏电流检测保护应动作；

（3）供电控制系统在检测漏电流达到动作值且持续30s后，发出相应控制信号，并予以保持，可通过相应开关清除复位。

另外为了贯彻电力机车和客车之间的分级保护原则，整列客车的每节车厢电气综合控制柜内设本车DC600V在线绝缘检测装置，在本车直流漏电电流超过设定值100mA时，等效干线对地接地电阻为2000欧，延时不超过2s，可切除本车DC600V用电。

4 结束语

通过对电力机车DC600V供电系统漏电的理论分析，总结出了电压传感器Ujd的输出变化规律，并验证了合理的漏电判断门槛值。通过电力机车DC600V供电系统和客车间的高压试验和验证，其接地判断方法准确可靠，目前已经应用于数千台客运电力机车DC600V供電系统中，有效地解决了系统的漏电问题，充分保障了铁路客车的安全运用。

参考文献

[1]王小方.电力机车DC600V供电系统的改进[J].机车电传动，2004（04）：41-44.