專利名稱：用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到中低速磁浮列車的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種用于中低速磁浮列車的 接地與保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
中低速磁浮列車采用直流1500V或750V供電，供電系統(tǒng)采用三、四軌接觸受流方 式，接觸軌與軌道梁之間通過絕緣子架空安裝，車輛運(yùn)行時(shí)，由車輛懸浮控制系統(tǒng)控制車輛 與軌道之間保持一定的間隙，與軌道沒有接觸，車輛牽引的動(dòng)力由直線感應(yīng)電機(jī)提供?，F(xiàn)有技術(shù)中，與中低速磁懸浮列車運(yùn)行相似的軌道交通系統(tǒng)有地鐵直傳車和跨座 式單軌車。圖1所示為地鐵直傳車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方案，鋼軌電位限制裝置設(shè)置在全線 各車站、車輛段和停車場(chǎng)。其接地方式為通過各車輛設(shè)備的接地螺栓、接地線連接將車輛 進(jìn)行電位連接，車輛之間用接地線連接構(gòu)成了一列車的等電位體。車體通過車輪與走行軌 相接，走行軌對(duì)地采取絕緣安裝方式，車內(nèi)電氣設(shè)備、車體、走行軌通過鋼軌對(duì)地泄露電阻 與地網(wǎng)相接。其供電系統(tǒng)的保護(hù)原理為通過鋼軌對(duì)地泄露電阻將走行軌也即車輛對(duì)地電 壓鉗制在一個(gè)安全電壓范圍內(nèi)，同時(shí)通過設(shè)置鋼軌電位限制裝置，保證了走行軌也即車輛 對(duì)地電壓超過安全電壓90V時(shí)能夠與地網(wǎng)短接，在不影響行車的前提下，保證了乘客及工 作人員的人身安全。當(dāng)供電網(wǎng)的正極對(duì)負(fù)極短路，或車輛供電網(wǎng)絡(luò)的正極對(duì)負(fù)極短路時(shí)，饋 電系統(tǒng)的直流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切除故障。供電設(shè)備的保護(hù)由框架保護(hù)完成，框架保護(hù)的 原理如下直流系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，電流檢測(cè)回路沒有電流通過。當(dāng)任意一個(gè)直流設(shè)備內(nèi) 正極對(duì)外殼短路時(shí)，接地電流通過電流元件流入地網(wǎng)，再通過鋼軌與地之間的絕緣泄露電 阻(或排流柜)回到負(fù)極。當(dāng)泄露電流超過整定值時(shí)，框架泄露保護(hù)迅速切除故障?？蚣苄?露保護(hù)的電壓元件由兩段組成，I段報(bào)警，II段跳閘。當(dāng)直流設(shè)備內(nèi)正極對(duì)外殼短路時(shí)，電 壓元件會(huì)在負(fù)極與外殼之間檢測(cè)到一個(gè)電壓，當(dāng)這個(gè)電壓大于電壓元件的整定值時(shí)，電壓 元件在整定的事件動(dòng)作跳閘，切除故障。其車輛供電系統(tǒng)的保護(hù)原理為當(dāng)車輛電氣設(shè)備的 正極對(duì)機(jī)殼短路時(shí)，車輛供電系統(tǒng)的保護(hù)分兩種情況對(duì)牽引設(shè)備，由車輛內(nèi)部的直流快速 開關(guān)動(dòng)作，切除本車故障；如果車輛供電系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作失效，還可由饋電系統(tǒng)的直流快速開 關(guān)DS動(dòng)作，切除故障。對(duì)輔助電氣設(shè)備，由饋電系統(tǒng)的直流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切除故障；此 外，各設(shè)備設(shè)有快速熔斷器進(jìn)行分?jǐn)啾Ｗo(hù)。圖2所示為跨座式單軌車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方案。其接地方式為通過各車輛設(shè) 備的接地螺栓、接地線連接將車輛進(jìn)行電位連接，車輛之間用接地線連接構(gòu)成了一列車的 等電位體。車輛在正線運(yùn)行時(shí)，與電網(wǎng)斷開，當(dāng)車輛進(jìn)入車站、車輛段和停車場(chǎng)時(shí)，通過接地 軌與車體的接地放電刷接觸實(shí)現(xiàn)車輛接地。其供電系統(tǒng)的保護(hù)原理為當(dāng)供電網(wǎng)的正極對(duì) 負(fù)極短路時(shí)，饋電系統(tǒng)的快速開關(guān)DS迅速動(dòng)作，切除故障。當(dāng)供電網(wǎng)的正極或車輛供電網(wǎng) 絡(luò)的正極對(duì)地短路時(shí)，電流通過電阻Rl流入供電網(wǎng)的負(fù)極，地面64D保護(hù)裝置電流檢測(cè)元 件檢測(cè)流入供電網(wǎng)負(fù)極的電流，當(dāng)電流超過整定值時(shí)，地面64D保護(hù)裝置迅速動(dòng)作跳閘，切 除故障。當(dāng)供電網(wǎng)的正極對(duì)負(fù)極短路，或車輛供電網(wǎng)絡(luò)的正極對(duì)負(fù)極短路時(shí)，饋電系統(tǒng)的直流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切除故障。同樣，供電設(shè)備的正極對(duì)機(jī)殼短路保護(hù)由框架保護(hù)來完成。 其車輛供電系統(tǒng)的保護(hù)原理為當(dāng)車輛內(nèi)部供電網(wǎng)絡(luò)的正極對(duì)車體短路時(shí)，短路電流通過 電阻R2流入車輛供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)極，車輛內(nèi)64D保護(hù)裝置的電流檢測(cè)元件檢測(cè)到這個(gè)電流， 當(dāng)電流超過整定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)車輛內(nèi)的快速開關(guān)LB迅速動(dòng)作跳閘，切除本車故障。當(dāng)車輛電 氣設(shè)備的正極對(duì)機(jī)殼短路時(shí)，車輛供電系統(tǒng)的保護(hù)分兩種情況對(duì)牽引設(shè)備，由車輛內(nèi)部的 直流快速開關(guān)動(dòng)作，切除本車故障；如果車輛供電系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作失效，還可由饋電系統(tǒng)的直 流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切除故障。對(duì)輔助電氣設(shè)備，由饋電系統(tǒng)的直流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切 除故障；此外，各設(shè)備設(shè)有快速熔斷器進(jìn)行分?jǐn)啾Ｗo(hù)。當(dāng)車輛內(nèi)的供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)極或車輛電 氣設(shè)備的負(fù)極對(duì)車體短路時(shí)，車體上產(chǎn)生對(duì)地電壓，車輛內(nèi)64D保護(hù)裝置電壓檢測(cè)元件檢 測(cè)到這個(gè)電壓，當(dāng)電壓超過整定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)車輛內(nèi)的快速開關(guān)LB迅速動(dòng)作跳閘，切除本車 故障?，F(xiàn)有軌道交通的接地與保護(hù)系統(tǒng)用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)存在以 下不足
(1)、采用地鐵直傳車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方案，雖然通過車輛與走行軌的連接，再通過 鋼軌對(duì)地泄露電阻解決了車輛的靜電和由直線電機(jī)牽引所帶來的感應(yīng)電，同時(shí)將走行軌也 即車輛的對(duì)地電壓鉗制在一個(gè)允許范圍內(nèi)，但是，還存在兩個(gè)方面的問題一個(gè)方面是雖然 安裝了排流裝置、軌道絕緣安裝等收集和消除雜散電流的措施，但雜散電流依然存在，而且 電流值很大，另一個(gè)方面是由于中低速磁懸浮列車采用了接觸軌受流而不是架空接觸網(wǎng)的 供電方式，因此當(dāng)供電系統(tǒng)正極對(duì)地短路時(shí)，缺乏系統(tǒng)應(yīng)有的保護(hù)；
(2)、采用跨座式單軌車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方案，雖然通過二極管與5 50歐姆電阻的 串聯(lián)接地電路和64D保護(hù)裝置解決了雜散電流和接觸軌系統(tǒng)正極對(duì)地短路的供電系統(tǒng)保 護(hù)，車輛的靜電在車站、車輛段、停車場(chǎng)可通過安裝接地軌與車輛上的接地放電刷釋放，但 由于中低速磁懸浮列車的驅(qū)動(dòng)采用了牽引直線電機(jī)，其邊端效應(yīng)影響將在車體傷產(chǎn)生感應(yīng) 電，而跨座式單軌車系統(tǒng)采用的是旋轉(zhuǎn)電機(jī)牽引，不存在感應(yīng)電問題，因此采用這種接地與 保護(hù)方案不能解決直線電機(jī)牽引的邊端效應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電對(duì)車輛電子設(shè)備的電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種成 本低廉、原理簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性好的用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為
一種用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法，其特征在于在中低速磁浮列車供電系 統(tǒng)的變電站內(nèi)負(fù)極軌與地之間并聯(lián)有電阻，并再將中低速磁浮列車的車體與所述負(fù)極軌短 接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn) 所述電阻的阻值為IK 100K歐姆。所述中低速磁浮列車的車體與所述負(fù)極軌短接的方式為首先通過各車輛設(shè)備的 接地螺栓、接地線連接將車輛進(jìn)行電位連接，車輛之間用接地線連接構(gòu)成了一列車的等電 位體，每一個(gè)負(fù)極軌受流器的受流刷與車體相連接，然后通過受流器與負(fù)極受流軌接觸構(gòu) 成了車體與負(fù)極軌的短接。
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所述中低速磁浮列車供電系統(tǒng)的變電站內(nèi)負(fù)極軌與地之間還并聯(lián)了一個(gè)由二極 管、5 50歐姆電阻、64D組成的保護(hù)電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于
1、本發(fā)明用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方法，采用了車體作為等電位體，然 后與負(fù)極軌短接，將車輛產(chǎn)生的靜電以及由牽引直線電機(jī)的邊端效應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電通過負(fù) 極軌回流至變電所，從而消除了車輛靜電和感應(yīng)電對(duì)車輛電子設(shè)備的電磁干擾；
2、本發(fā)明用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方法，采用了將供電網(wǎng)負(fù)極通過 IK 100K歐姆接地電阻并聯(lián)接地方式，將雜散電流控制在非常小的允許范圍，同時(shí)降低了 負(fù)極軌也即車體對(duì)地電壓，使其在安全電壓允許范圍內(nèi)；
3、本發(fā)明用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方法，采用了將供電網(wǎng)負(fù)極通過一個(gè) 二極管與5 50歐姆電阻的串聯(lián)電路和64D保護(hù)裝置并聯(lián)接地方式，保證了供電網(wǎng)或車輛 供電網(wǎng)絡(luò)的正極對(duì)地短路保護(hù)，同時(shí)通過二極管的單向?qū)ㄗ饔?，阻止了雜散電流流入地 網(wǎng)；
4、本發(fā)明用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方法，供電系統(tǒng)除其特有的保護(hù)外， 對(duì)供電設(shè)備的正極對(duì)機(jī)殼短路保護(hù)可沿用現(xiàn)有軌道交通中的框架保護(hù)方式，全線各車站、 車輛段和停車場(chǎng)對(duì)乘客和工作人員的人身安全保護(hù)可沿用現(xiàn)有軌道交通中設(shè)置鋼軌電位 限制裝置的方式；
5、本發(fā)明用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、可靠 性好。


圖1是現(xiàn)有軌道交通中地鐵直傳車系統(tǒng)的接地與保護(hù)的原理示意圖； 圖2是現(xiàn)有軌道交通中跨座式單軌車系統(tǒng)的接地與保護(hù)的原理示意圖； 圖3是本發(fā)明中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方法的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖3所示，在具體實(shí)施例中，本發(fā)明用于中低速磁浮列車系統(tǒng)的接地與保護(hù)方 案，其接地方式為通過各車輛設(shè)備的接地螺栓、接地線連接將車輛連接成一個(gè)等電位體， 車輛之間用接地線連接，構(gòu)成了一列車的等電位體，每一個(gè)負(fù)極軌受流器的受流刷與車體 相連接，然后通過受流器與負(fù)極受流軌接觸構(gòu)成了車體與負(fù)極軌的短接。負(fù)極軌與地網(wǎng)之 間除并聯(lián)一個(gè)IK 100K歐姆的電阻外，還并聯(lián)了一個(gè)二極管、5 50歐姆電阻、64D組成 的保護(hù)電路。其工作原理為
1、靜電和感應(yīng)電的消除通過車體與負(fù)極軌的短接可將車輛靜電和由直線電機(jī)牽引產(chǎn) 生的感應(yīng)電由負(fù)極軌回流至供電系統(tǒng)內(nèi)部，從而消除了車輛靜電和由直線電機(jī)牽引的邊端 效應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電對(duì)車輛電子設(shè)備的電磁干擾。2、負(fù)極軌也即車體對(duì)地電壓的鉗制由于供電系統(tǒng)采用了接觸軌受流方式，接觸 軌與軌道梁之間通過絕緣子架空安裝，車輛懸浮運(yùn)行時(shí)與軌道沒有接觸，接觸軌正負(fù)極對(duì)地電阻基本相當(dāng)，因此，車輛懸浮運(yùn)行時(shí)將在負(fù)極軌也即車體對(duì)地之間形成一個(gè)很高的對(duì) 地電壓，為此在負(fù)極軌與地網(wǎng)之間并聯(lián)一個(gè)IK 100K歐姆的電阻，將負(fù)極軌也即車體對(duì)地 電壓鉗制在一個(gè)很小的安全電壓范圍內(nèi)，同時(shí)，由于并聯(lián)電阻很大，其產(chǎn)生的雜散電流微乎 其微，控制在允許的范圍之內(nèi)。3、供電網(wǎng)絡(luò)正極對(duì)地的短路保護(hù)在負(fù)極軌與地網(wǎng)之間并聯(lián)了一個(gè)二極管、5 50歐姆電阻、64D組成的保護(hù)電路。當(dāng)供電網(wǎng)正極對(duì)地短路、車輛供電網(wǎng)絡(luò)正極對(duì)地短路、 車輛內(nèi)電器設(shè)備正極對(duì)地短路時(shí)，電流通過電阻Rl流入供電網(wǎng)的負(fù)極，64D電流檢測(cè)元件 檢測(cè)流入供電網(wǎng)負(fù)極的電流，當(dāng)電流超過整定值時(shí)，64D迅速動(dòng)作跳閘，切除故障。二極管的 單相導(dǎo)通作用可防止了雜散電流流入地網(wǎng)。4、供電系統(tǒng)的其它保護(hù)當(dāng)供電網(wǎng)的正極對(duì)負(fù)極短路時(shí)，饋電系統(tǒng)的快速開關(guān)DS 迅速動(dòng)作，切除故障；供電設(shè)備的正極對(duì)機(jī)殼短路保護(hù)由框架保護(hù)來完成。5、車輛供電系統(tǒng)的保護(hù)當(dāng)車輛電氣設(shè)備的正極對(duì)機(jī)殼短路時(shí)，車輛供電系統(tǒng)的 保護(hù)分兩種情況對(duì)牽引設(shè)備，由車輛內(nèi)部的直流快速開關(guān)動(dòng)作，切除本車故障；如果車輛 供電系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作失效，還可由饋電系統(tǒng)的直流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切除故障。對(duì)輔助電氣 設(shè)備，由饋電系統(tǒng)的直流快速開關(guān)DS動(dòng)作，切除故障；此外，各設(shè)備設(shè)有快速熔斷器進(jìn)行分 斷保護(hù)。6、人身安全全線各車站、車輛段和停車場(chǎng)設(shè)置鋼軌電位限制裝置。通過負(fù)極軌對(duì) 地并聯(lián)電阻將負(fù)極軌也即車輛對(duì)地電壓鉗制在一個(gè)安全電壓范圍內(nèi)，同時(shí)通過設(shè)置鋼軌電 位限制裝置保證了負(fù)極軌也即車輛對(duì)地電壓超過安全電壓90V時(shí)能夠與地網(wǎng)短接，在不影 響行車的前提下，保證了乘客及工作人員的人身安全。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施 例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局 限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì) 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視 為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法，其特征在于在中低速磁浮列車供電 系統(tǒng)的變電站內(nèi)負(fù)極軌與地之間并聯(lián)有電阻，并再將中低速磁浮列車的車體與所述負(fù)極軌短接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法，其特征在于所述 電阻的阻值為IK 100K歐姆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法，其特征在于所述 中低速磁浮列車的車體與所述負(fù)極軌短接的方式為首先通過各車輛設(shè)備的接地螺栓、接 地線連接將車輛進(jìn)行電位連接，車輛之間用接地線連接構(gòu)成了一列車的等電位體，每一個(gè) 負(fù)極軌受流器的受流刷與車體相連接，然后通過受流器與負(fù)極受流軌接觸構(gòu)成了車體與負(fù) 極軌的短接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法，其特征 在于所述中低速磁浮列車供電系統(tǒng)的變電站內(nèi)負(fù)極軌與地之間還并聯(lián)了一個(gè)由二極管、 5 50歐姆電阻、64D組成的保護(hù)電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于中低速磁浮列車的接地與保護(hù)方法，在中低速磁浮列車供電系統(tǒng)的變電站內(nèi)負(fù)極軌與地之間并聯(lián)有電阻，并再將中低速磁浮列車的車體與所述負(fù)極軌短接。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60L13/03GK102126445SQ20111002703
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者李 杰, 王寧, 陳貴榮, 駱力, 龍志強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司