CN104614651A - 动车组车顶绝缘检测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动车组车顶绝缘检测***，整个***由以下三部分组成，1)车顶高压设备：主要完成检测时高压的产生和与动车组运行状态下车顶高压绝缘***的隔离。2)车内控制部分：主要完成对电池组输出的直流源的逆变、调压、测量、显示、数据的储存和对整个***的控制。3)连接电缆：完成数据传输及***供电。该***安装在动车组车顶之上，能够长期在复杂多变的户外环境和快速高强度振动下稳定运行；同时不会和安装在动车组车顶上的其他高压设备相互影响；***具有可靠性高，操作便捷，结果准确等特点。

Description

动车组车顶绝缘检测***

技术领域

本发明涉及电力机车车顶绝缘检测***，尤其是动车组车顶绝缘检测装置。

背景技术

中国幅员辽阔、人口众多，大规模人口流动问题亟待解决，高速铁路是最安全、最快捷、最经济、最环保、最可靠的交通方式。发展客运高速是中国铁路实现现代化的一个主要方向。在高速动车组快速发展的同时，也日益暴露出一些问题，如何进一步确保在越来越复杂的运输环境中保障动车组的高速安全运行已成为铁路总公司、各铁路局、机务段及车辆制造厂的工作重点。

动车组车顶高压设备长期暴露在户外环境，遭受雨雪、风沙、大雾、覆冰等恶劣气候的侵袭，容易导致高压电气设备与车顶之间的绝缘性能降低，使其可能发生闪络、短路等故障。由于司乘人员无法准确判断车顶高压设备故障及其形成的原因，此时若盲目升弓则可能导致车顶与高压设备之间短路，结果轻则会造成车顶高压设备受损、接触网和受电弓滑板粘接，重则烧断接触网，导致整条线路瘫痪。

为此各铁路局、机务段在每年秋冬闪络故障高发季节，投入大量人力、物力，提高绝缘子清洁标准，增加擦拭频率。对瓷制绝缘子和车顶相应区域喷涂防闪络绝缘材料，对车顶突起、尖角等部位进行绝缘防护。尽管如此，由于车顶高压设备绝缘问题导致的故障仍时有发生。为了全面的保证动车组运行安全，维持铁路运行秩序，及时准确发现动车组车顶高压设备绝缘故障及缺陷，需要针对动车组车顶高压设备的绝缘故障机理进行探索研究，提出切实可行的检测方法，开发一套适用于动车组车顶高压设备的绝缘检测装置。该装置既要能长期在户外运动环境中运行，及时有效地检测并记录车顶高压设备的绝缘性能，又不能影响车顶其他高压设备的正常工作。该装置的研发不仅将保障动车组运行安全，也为提高车顶高压设备自身绝缘性能改进维护程序提供定性分析的依据。

动车组车顶绝缘检测现状是利用车顶电压互感器作为高压发生源，对车顶绝缘***进行工频耐压试验。这种装置的优点是装置简单，无需在车顶加装独立的高压试验设备，但存在如下问题：

1)电压互感器的容量有限：一般300VA～400VA。电压互感器原边提供的最大电流为16mA(容量为：400VA)。在人工气候室中测量的结果：I级污秽下，泄露电流可达40mA；IV级污秽下,泄露电流可达100mA,短时可达250mA。2)检测电压仅为额定电压25kV。依据高电压试验技术，必须用大于额定电压的检测电压才可能发现潜在的绝缘缺陷，潜在比明显的缺陷更加具有危害性。3)仅做工频额定耐压试验，不能发现因受电弓与接触网接触瞬间和主断闭合瞬间产生的操作过电压引起的绝缘闪络或击穿。试验证实，操作过电压可达4倍的额定电压。因此，即便工频电压下未闪络，可能在升弓时发生闪络或击穿。5)将电压互感器当作高压试验变压器使用，违背了其本身的设计用途。结果难以发现潜在的绝缘缺陷。

鉴于上述不足，需要设计一套独立的并能满足检测容量的车顶高压绝缘检测***，保证检测结果的有效性和可靠性成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种动车组车顶绝缘检测***，该***安装在动车组车顶之上，能够长期在复杂多变的户外环境和快速高强度振动下稳定运行；同时不会和安装在动车组车顶上的其他高压设备相互影响；***具有可靠性高，操作便捷，结果准确等特点。

本发明的技术方案是：一种动车组车顶绝缘检测***，整个***由以下三部分组成，

1)车顶高压设备：主要完成检测时高压的产生和与动车组运行状态下车顶高压绝缘***的隔离。包括箱体和环氧浇注筒，其中箱体内设有高压试验变压器和永磁机构；箱体的上盖板采用绝缘盖板；高压试验变压器的高电压出线端与真空灭弧室的动触头之间通过高压导线连接，动触头通过环氧绝缘拉杆与永磁操作机构连接。高压导线和真空灭弧室浇注于环氧浇注筒内，永磁操作机构固定在环氧浇注筒底部，环氧浇注筒固定在绝缘盖板上；箱体内的控制线和测量线连接在插座上，高压引出端与车顶高压导线连接。

2)车内控制部分：主要完成对电池组输出的直流源的逆变、调压、测量、显示、数据的储存和对整个***的控制。该部分包括单片机、存储器、调压器、逆变器、显示屏、USB接口、键盘接口和指示灯。其中单片机负责响应用户指令、校验受电弓和主断状态、控制调压器和永磁机构、自动完成绝缘检测、显示和存储检测结果及报警。

3)连接电缆：完成数据传输及***供电，连接电缆一端连接在插座上，另一端与车内控制箱连接。

动车组车顶绝缘检测方法如下：首先***收到检测指令，获取受电弓、主断的当前状态，判断受电弓是否处于降弓，主断路器是否断开，再获取调压器、真空永磁开关位置，判断调压器是否已回零，分合闸位置是否正确，才开始检测；此时闭合真空永磁开关、接通继电器，步进电机驱动调压器升压到30kV时停留10s，对车顶高压设备的绝缘状态进行测试，若该过程未发生闪络，且泄漏电流未超过安全阀值，则显示试验中最高电压和最大泄漏电流以及“检测通过”字样，否则显示“检测未通过”；之后调压器归位，输出电压逐渐降为零，***分闸，并在分闸状态下，由调压器再次升压至30kV时***合闸，对车顶高压设备的绝缘状态进行测试，若该过程未发生闪络，调压器归零，真空永磁开关断开、继电器断开，显示检测通过，并将检测时间、检测电压、泄漏电流等数据写入存储器，以便日后分析、调查查阅。

本发明功能

1)对动车组车顶绝缘性能进行检测，并能进行报警

2)具有数据自动存储功能

3)对因污秽和雾霾引起的高压设备绝缘性能下降具有修复功能，进而降低了因污秽和雾霾引起的闪络事故。

4)装置内含高压实验源方便其它高压设备的耐压试验，为机车的检修提供了方便。

本发明的特点

1)采用独立的高压发生器提供能满足车顶高压设备进行污秽实验的容量和电压。

2)绝缘性能高，安全可靠。

3)测量方式采用工频耐压试验、操作过电压试验和泄露电流检测综合方式对车顶绝缘状态进行评估。

测量方式的特点：综合判断

耐压试验+泄露电流检测+操作过电压试验

附图说明

图1是本发明的安装示意图。

图2是本发明***的组成图。

图3是车顶高压发生器结构图。

图4是本发明***的原理图。

图5是本发明***工作流程图。

图6是本发明***单片机控制图。

图7是本发明***的检测流程图。

具体实施方式

本发明“动车组车顶绝缘检测***”的安装及***构成分别由图1和图2所示，其主要由以下三部分构成：

1)车顶高压设备11：主要完成检测时高压的产生和与动车组运行状态下车顶高压绝缘***的隔离。该部分的硬件结构如图3所示，主要由以下构件组成：

箱体10和环氧浇注筒3，其中箱体10内设有高压试验变压器7和永磁机构9；箱体10的上盖板采用绝缘盖板6；高压试验变压器7的高电压出线端与真空灭弧室2的动触头之间通过高压导线5连接，动触头通过环氧绝缘拉杆4与永磁操作机构9连接。高压导线5和真空灭弧室2浇注于环氧浇注筒3内。永磁操作机构9固定在环氧浇注筒3底部，环氧浇注筒3固定在绝缘盖板6上；箱体10内的控制线和测量线连接在插座8上，高压引出端1与车顶高压导线连接，高压引出端1与车顶高压导线连接。

2)车内控制部分13：主要完成对电池组输出的直流源的逆变、调压、测量、显示、数据的储存和对整个***的控制。该部分包括单片机、存储器、调压器和逆变器，该部分外形如图2所示，包括显示屏14、USB接口15、键盘接口16和指示灯17。

3)连接电缆12：完成数据传输及***供电，连接电缆12一端连接在插座8上，另一端与车内控制箱13连接。

图4是本发明***的工作原理图

本发明的工作原理是依据铁路电气、电力电子技术的相关标准以及动车组电气原理和运行环境的实际情况，在动车组离线状态下对车顶高压设备的绝缘性能进行检测，即***在受电弓降弓、主断路器断开时，从车载蓄电池获取电力并逆变升压输送至车顶高压母线，然后对车顶高压设备11进行交流耐压试验、泄漏电流检测及操作过电压试验以衡量车顶高压设备11的绝缘性能。

本发明***工作流程如图5所示，当受电弓降下后，车载蓄电池是全车唯一电力来源，因此，***需从蓄电池获取直流电，经过逆变、调压形成低压工频交流电，然后输送给高压试验变压器7升至试验要求的工频高压。***与车顶高压设备11之间需设置真空永磁开关，用于在非检测时段将装置的车顶高压***隔离和检测时对受电弓和接触网接触瞬间的模拟。试验电压值以及升压曲线要由专用控制***控制；该***还实时对受电弓和主断路器状态、真空永磁开关和调压器状态进行监控，防止失控或意外；控制***对试验电压及泄漏电流值进行采集、处理，显示出当前绝缘状况，并将检测结果写入日志。图7是本发明的检测流程图：

1、绝缘检测

为了便于用户使用和保证检测过程安全可靠，动车组绝缘检测装置内嵌的控制***会自动进行自检、校准，实现“一键检测”并实时显示检测进程，自动保存检测结果至存储器，方便日后查阅、研究。

首次使用装置，需先合上主机箱后面的空气开关。然后按下控制面板的自锁开关，此时“主逆变220V”灯、“主+5V”灯、“主+12V”灯亮起，表示逆变器运行、***供电正常。随后控制***启动，点亮显示屏14，依次显示“车顶绝缘测试***”文字、当前***的时间以及测试准备的状态。

按下“测试”按钮，***开始检查受电弓、主断的当前状态，当检测到受电弓处于降弓，主断路器断开，控制面板上“受电弓降弓”、“主断断开”绿色指示灯亮起。再检查调压器电刷位置、永磁操作机构9驱动杆位置，确定调压器已回零，分合闸位置正确，才符合检测条件。

***自动合闸将检测装置接入母线，开始输出0到30kV的试验电压。待升压到30kV时停留10s，对车顶高压设备11的绝缘状态进行测试，若该过程未发生闪络，且泄漏电流未超过安全阀值，则显示试验中最高电压和最大泄漏电流以及“检测通过”字样，否则显示“检测未通过”。之后调压器归位，输出电压逐渐降为零，***分闸。并在分闸状态下，由调压器再次升压至30kV时***合闸，以此来衡量车顶高压设备的承受操作过电压性能。

2、时钟调整

按下“时间调整”按钮，可以对车顶高压设备11的***时间进行调整。按上下箭头键可以选择对年、月、日、时、分、秒分别调整，按“+”键可以在原有数字上加1(若原数字为9，按“+”键，调整为0)。结束时按“确认”按钮。

3、手动分闸

手动分闸是当***程序不能进行自动分闸或紧急情况时，按下“手动分闸”键即可强制对***高压开关分闸操作。

4、数据转存

将格式化为FAT32的U盘或其他存储介质***面板USB接口15，显示屏14提示“检测到U盘***”后，通过上、下键选择数据转存，选择要转存数据的月份，按“确定”键，即可把所选择月份的检测日志存入U盘，文件名格式为“yyyy-mm.dat”。

图6是车内控制部分13采用的单片机控制框图，其中单片机负责响应用户指令、校验受电弓和主断状态、控制调压器和永磁操作机构9、自动完成绝缘检测、显示和存储检测结果及报警等。

其控制原理下：将车载蓄电池24V直流电接入检测装置，一路通过降压模块输出DC+5V、DC+12V用来驱动单片机和步进电机，另一路则通过逆变器转换成220V/50Hz交流电送给调压器原边。单片机控制步进电机带动调压器主轴转动合适的角度，在调压器副边输出所需的0～190V交流电再通过实验变压器升至0～30kV用来对车顶绝缘***进行测试。电流、电压采集回路将测试电压和泄漏电流经隔离、分压、整流后送给单片机AD通道，进行A/D转换。转换后的数据经过单片机分析在显示屏14上显示检测结果，并将检测时间、检测电压、泄漏电流等数据写入存储器，以便日后分析、调查查阅。

该装置按照BL-GYJC-35-I型车顶绝缘检测装置型式试验大纲在铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站进行了型式试验，各项指标达到了要求。

Claims (2)

1.一种动车组车顶绝缘检测***，其特征是整个***由以下三部分组成，

1)车顶高压设备(11)：完成检测时高压的产生和与动车组运行状态下车顶高压绝缘***的隔离；包括箱体(10)和环氧浇注筒(3)，其中箱体(10)内设有高压试验变压器(7)和永磁机构(9)；箱体(10)的上盖板采用绝缘盖板(6)；高压试验变压器(7)的高电压出线端与真空灭弧室(2)的动触头之间通过高压导线(5)连接，动触头通过环氧绝缘拉杆(4)与永磁操作机构(9)连接，高压导线(5)和真空灭弧室(2)浇注于环氧浇注筒(3)内，永磁操作机构(9)固定在环氧浇注筒(3)底部，环氧浇注筒(3)固定在绝缘盖板(6)上；箱体(10)内的控制线和测量线连接在插座(8)上，高压引出端(1)与车顶高压导线连接；

2)车内控制部分(13)：完成对电池组输出的直流源的逆变、调压、测量、显示、数据的储存和对整个***的控制；该部分包括单片机、存储器、调压器、逆变器、显示屏(14)、USB接口(15)、键盘接口(16)和指示灯(17)，其中单片机负责响应用户指令、校验受电弓和主断状态、控制调压器和永磁机构、自动完成绝缘检测、显示和存储检测结果及报警；

3)连接电缆(12)：完成数据传输及***供电，连接电缆(12)一端连接在插座(8)上，另一端与车内控制箱(13)连接。

2.如权利要求1所述的动车组车顶绝缘检测***，其特征是所述动车组车顶绝缘检测方法如下：首先***收到检测指令，获取受电弓、主断的当前状态，判断受电弓是否处于降弓，主断路器是否断开，再获取调压器、真空开关位置，判断调压器是否已回零，分合闸位置是否正确，才开始检测；此时闭合真空开关、接通继电器，步进电机驱动调压器升压到30kV时停留10s，对车顶高压设备的绝缘状态进行测试，若该过程未发生闪络，且泄漏电流未超过安全阀值，则显示试验中最高电压和最大泄漏电流以及“检测通过”字样，否则显示“检测未通过”；之后调压器归位，输出电压逐渐降为零，***分闸，并在分闸状态下，由调压器再次升压至30kV时***合闸，对车顶高压设备的绝缘状态进行测试，若该过程未发生闪络，调压器归零，真空开关断开、继电器断开，显示检测通过，并将检测时间、检测电压、泄漏电流等数据写入存储器，以便日后分析、调查查阅。