一种新型钢轨电位限制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种新型钢轨电位限制装置，采用电力电子及微机控制技术，采用大功率电力电子器件开发，主回路采用多组晶闸管、IGBT、二极管进行串并联，采用智能轨电位测控装置控制晶闸管和IGBT实现限压支路的智能投入或退出、轨电位升高时自动限压限流、轨电位降低后自动关断的钢轨电位限制功能，保证人体与设备安全的同时，可大幅降低经OVPD设备泄漏的杂散电流总量，有效提高地铁杂散电流防护效果。

A New Type of Rail Potential Limiting Device

The utility model provides a new type of rail potential limiting device, which adopts power electronics and computer control technology, adopts high-power power electronic devices to develop, uses multiple groups of thyristors, IGBT and diodes to connect in series and parallel in the main circuit, and uses intelligent rail potential measuring and controlling device to control thyristors and IGBT to realize intelligent input or exit of voltage limiting branch and automatic voltage limiting limit when rail potential rises. The rail potential limiting function of automatic shut-off after current and rail potential reduction ensures the safety of human body and equipment, at the same time, it can greatly reduce the total amount of stray current leakage through OVPD equipment, and effectively improve the protection effect of stray current in metro.

【技术实现步骤摘要】
一种新型钢轨电位限制装置
本技术涉及一种沿行车轨道或在其接合处配置导电或绝缘的装置，具体涉及到一种新型钢轨电位限制装置。
技术介绍
钢轨电位限制装置——Railover-voltageprotectiondevice(以下简称OVPD)是目前城市轨道列车牵引运行系统中一个关键的组成部分，它关系到牵引供电系统的运行安全以及工作人员和乘客的安全，是防止钢轨电位过高的主要措施。目前，全国地铁各条线的车站变电所、停车场/车辆段均设有OVPD。OVPD设置于钢轨和保护地之间，正常运营状态下处于断开状态。目前国内地铁投入使用的OVPD普遍采用三段式整定：Ⅰ段：当检测到的电位差达到整定值时，经t1延时后接触器合闸；当回路电流低于整定值时，OVPD延时t2后自动复位，断开钢轨与地的连接；若在t3内连续动作3次，延时复位闭锁，接触器处于恒定合闸状态，直到人工复位为止。Ⅱ段：当检测到的电位差大大超过整定值时，OVPD不设延时，于t4内动作，接触器永久合闸，直到人工复位为止。Ⅲ段：当检测到的电位差极大超过整定值时，晶闸管迅速导通(0.1ms)，将钢轨与地短接。随着OVPD的广泛运用，其经常在工作中出现Ⅱ段和Ⅲ段电压保护动作后难以实现及时复位，导致OVPD的接触器永久接地，使部分回流电流从OVPD的接触器泄入大地而形成高达800A以上的杂散电流，杂散电流会对金属形成电化学腐蚀，严重腐蚀埋地金属管线、钢筋结构及隧道相关设施与建筑，进而对地铁运行安全造成严重危害。随着城市轨道交通建设规模的扩大和运营线路的增加，北京、上海、广州已实现轨道交通网络化运营，深圳、南京、重庆、天津等城市正逐步走向网络化运营。“十三五”时期，中国将进入城市轨道交通建设大发展阶段，2020年规划线路里程将超过10000公里。如果按照平均每公里一个车站计算，全国未来10年还将需要轨电位限制装置大约1万台。就此来看未来轨电位限制装置市场空间很大。目前在国内已建成投入运行的城市轨道交通系统中，普遍存在轨电位异常的问题。当钢轨电位限制装置动作时，钢轨与地之间的入地电流(杂散电流)可达到800A以上。钢轨电位限制装置动作频繁甚至长期合闸，多条线路全线轨电位动作次数每天近千次。当钢轨电位限制装置动作时，不可避免的会有大量电流以大地为回路流通，尤其是当有多台钢轨电位限制装置动作时，大量的钢轨回流通过钢轨电位限制装置流入地网，形成杂散电流。目前多数地铁采用智能自动排流柜，当钢轨电位限制动作时导致杂散电流异常增加，杂散电流排流柜就会导通进行排流，这样会导致排流电流的异常变大，从而对结构钢筋等形成不利影响。最新的研究设想是当轨电位限制装置启动动作时屏蔽排流柜排流，从而防止异常大电流的产生，避免影响钢结构等。目前全国地铁新建车站基本都在使用屏蔽门系统。早期屏蔽门建设中，屏蔽门金属门体采用绝缘安装，屏蔽门门体上部和下部金属构件通过绝缘材料与土建结构实施绝缘安装，站台边缘敷设绝缘带，绝缘带宽度一般不小于0.9m。屏蔽门金属门体通过电缆与钢轨连接，即屏蔽门金属门体与轨道实现等电位联结。这种方式将导致钢轨中的电流在站台边缘绝缘带绝缘下降的情况下通过屏蔽门金属构件形成新的杂散电流回路，将长期影响车站结构钢筋。目前多数新建地铁屏蔽门金属门体采用不接轨而接地的形式，这样候车人员无法接触钢轨，在候车期间屏蔽门始终处于关闭状态，乘客无法接触钢轨，钢轨电位的提高也不会危及乘客的安全。所以在车辆未进站、屏蔽门未打开的情况下，如果屏蔽钢轨电位限制装置的动作情况，那么将减少杂散电流的产生。未来钢轨电位限制装置有和屏蔽门联动的可能。目前，在直流牵引系统中，由于操作电流和短路电流的存在，可能会引起回流回路和大地间产生超过安全许可的接触电压。在此情况下，就需要在回流回路与大地间装设一套钢轨电位限制装置，以限制运行轨电位，避免超出安全许可的接触电压的发生(此安全电压的规定参照欧洲EN标准)。当发生超出安全许可的接触电压时，此钢轨电位限制装置就将钢轨与大地快速短接，从而保证人员和设施的安全。目前，钢轨电位限制装置主要包含下列元件(如图1所示)：复用开关，由晶闸管元件和直流接触器组成；电压测量元件；PLC逻辑控制模块。复用开关由直流接触器和晶闸管模块组成，它可以将钢轨与大地通过等电位母线短接。在正常情况下，直流接触器的触头是断开的，同时晶闸管处于截止状态。钢轨与大地之间的电压由电压表检测并显示，而由电压测量元件U>、U>>、U<和晶闸管模块来判断电压并执行相应动作。装置具有：一段电压保护U>、二段电压保护U>>、三段电压保护U>>>、低电压保护U<。(1)电压小于U>走行钢轨与等电位母线间的电压值小U>设定值，在这种情况下直流接触器是断开的，即主触头断开。(2)电压大于或等于U>测得的电压值大于或等于电压测量元件U>的阈值，经过一段设定的延时后，该装置将回流回路有效短接，动作的延时确保在短期的允许电压最大值下，不会发生不必要的短路。10秒钟之后，直流接触器再次自动断开。如果当时的电压值小于U>的阈值，则钢轨电位限制装置经过一段可调整的延时后再进入正常状态。如果电压值又大于U>，则钢轨电位限制装置再次发生短路。此过程一直持续到电压又保持在许可范围内，或短路次数达到预定数字(调整范围从1…N)。一旦达到预设值，短路装置即会闭锁。当闭锁时，需按复位按钮将其复归。(3)电压大于或等于U>>测得的电压值大于或等于U>>的阈值，钢轨与大地被无延时短接。短路装置即会闭锁，需按复位按钮将其手动复归。(4)电压大于或等于U>>>如果电压超过U>>>的阈值，即当电压大于600V±50V时，则晶闸管元件立即导通以抵消直流接触器的机械延时，同时直流接触器被激活，而闭锁状态继续保持。闭锁状态需按复位按钮将其手动复归。(5)钢轨电位限制装置的故障直流接触器一、二次回路故障发生时，控制器将故障信号输出同时闭锁合闸，需按复位按钮将其手动复归。若直流接触器因故障而不能闭合，在电压大于600V±50V时，此功能由晶闸管元件执行。若电压小于U<定值，经一段时间延时，系统报故障同时闭锁输出。需按复位按钮将其手动复归。目前，在直流牵引系统中，由于操作电流和短路电流的存在，可能会引起回流回路(运行轨)与大地之间产生超出安全许可的接触电压。这种情况下，就需要在回流回路(走行轨)与大地之间安装一套钢轨电位限制装置，按其工作原理实际为短路装置，以限制运行轨的电位，避免超出安全许可的接触电压发生。总结来说其具有如下缺陷：1、现有钢轨电位限制装置容易发生频繁动作后长期闭锁的情况，无法实现及时复位。需人工确认后手动复位。2、钢轨电位限制装置工作时，将回流回路(走行轨)与大地直接短接，流经装置的短路电流大，易烧毁装置。3、现有钢轨电位限制装置实际为短路装置，频繁动作甚至长期合闸，在保证安全的同时，也为杂散电流泄露提供了重要的途径。经钢轨电位限制装置泄露的杂散电流时间长，量级别大，危害不容小觑。
技术实现思路
本技术提供了一种新型钢轨电位限制装置，用于限制走行轨对地电位，同时减少经钢轨电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型钢轨电位限制装置，其特征在于：包括智能轨电位测控装置和主回路；主回路包括负荷开关支路、晶闸管支路、限压支路和第一RC保护电路；负荷开关支路包括串联的负荷开关(QF1)和第一分流器(FL1)；负荷开关支路的负荷开关端连接到钢轨，分流器端接地；晶闸管支路并联于负荷开关(QF1)，包括第一晶闸管(SCR1)、第二晶闸管(SCR2)和第二分流器(FL2)；第一晶闸管(SCR1)和第二分流器(FL2)串联，第二晶闸管(SCR2)反向并联于第一晶闸管(SCR1)；晶闸管支路的晶闸管端连接于负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点，分流器端连接于负荷开关(QF1)与第一分流器(FL1)之间的节点；限压支路并联于负荷开关(QF1)，包括串联的限压模块(VL1)和第三分流器(FL3)；限压支路的限压模块端连接于负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点，分流器端连接于负荷开关(QF1)与第一分流器(FL1)之间的节点；第一RC保护电路并联于负荷开关(QF1)，包括串联的第一电阻(R1)和第一电容(C1)；第一RC保护电路的电阻端连接于负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点，电容端连接于负荷开关(QF1)与第一分流器(FL1)之间的节点；智能轨电位测控装置用于采集各支路状态、电流、电压信号，通过逻辑运算，实现检测负荷开关支路、晶闸管支路以及限压支路故障的功能，并可通过检测轨地电压的大小，控制投入与退出限压支路、晶闸管支路以及负荷开关支路，可实现限压支路、晶闸管支路以及负荷开关支路的自动控制及信号输出功能。...

【技术特征摘要】
1.一种新型钢轨电位限制装置，其特征在于：包括智能轨电位测控装置和主回路；主回路包括负荷开关支路、晶闸管支路、限压支路和第一RC保护电路；负荷开关支路包括串联的负荷开关(QF1)和第一分流器(FL1)；负荷开关支路的负荷开关端连接到钢轨，分流器端接地；晶闸管支路并联于负荷开关(QF1)，包括第一晶闸管(SCR1)、第二晶闸管(SCR2)和第二分流器(FL2)；第一晶闸管(SCR1)和第二分流器(FL2)串联，第二晶闸管(SCR2)反向并联于第一晶闸管(SCR1)；晶闸管支路的晶闸管端连接于负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点，分流器端连接于负荷开关(QF1)与第一分流器(FL1)之间的节点；限压支路并联于负荷开关(QF1)，包括串联的限压模块(VL1)和第三分流器(FL3)；限压支路的限压模块端连接于负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点，分流器端连接于负荷开关(QF1)与第一分流器(FL1)之间的节点；第一RC保护电路并联于负荷开关(QF1)，包括串联的第一电阻(R1)和第一电容(C1)；第一RC保护电路的电阻端连接于负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点，电容端连接于负荷开关(QF1)与第一分流器(FL1)之间的节点；智能轨电位测控装置用于采集各支路状态、电流、电压信号，通过逻辑运算，实现检测负荷开关支路、晶闸管支路以及限压支路故障的功能，并可通过检测轨地电压的大小，控制投入与退出限压支路、晶闸管支路以及负荷开关支路，可实现限压支路、晶闸管支路以及负荷开关支路的自动控制及信号输出功能。2.根据权利要求1所述的一种新型钢轨电位限制装置，其特征在于：所述限压模块(VL1)包括第一二极管串联支路和第二二极管串联支路；第一二极管串联支路和第二二极管串联支路均包括多个正、负极依次串联的二极管；第一二极管串联支路的负极端和第二二极管串联支路的正极端同时连接到第三分流器(FL3)；第一二极管串联支路的正极端和第二二极管串联支路的负极端同时连接到负荷开关(QF1)与钢轨之间的节点。3.根据权利要求1所述的一种新型钢轨电位限制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎兴源，黄珂，田科，王益，王恕恒，
申请(专利权)人：成都中工电气工程有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51