轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置的制作方法

本发明属于轨道供电技术领域，具体涉及一种轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置。

背景技术：

由于受地理安装条件限制，用于牵引回流的钢轨不可能做到全绝缘安装，且沿线路方向有其一定的回路电阻，随着列车负荷电流的增加，牵引电流将有一部分泄漏于大地，另外牵引变电所内的直流设备正极对设备外壳及接触网对架空地线的短路，也将造成杂散电流泄漏于大地；杂散电流会对土建结构钢筋、钢轨及其他地下金属管线产生腐蚀，直接威胁直流供电系统合设备安全。

为了供电设备免遭破坏及框架泄漏电流造成的杂散电流腐蚀，直流开关设备设置有直流框架保护装置。直流保框架护装置主要由电流测量元件、电压测量元件组成。电流测量元件的一端接设备外壳，另一端接地，用于检测外壳与地之间流过的故障电流。电压测量元件的一端接设备负极，另一端接设备外壳，用于测量设备外壳与直流设备负极之间的电压。当任意一个直流设备正极对外壳短路时，接地电流通过电流测量元件流入地网，再通过钢轨与地之间的过渡电阻回到钢轨。当接地电流达到指定阈值时，框架保护装置的电流元件执行保护动作；同时电压测量元件检测设备负极与设备外壳间的电压值，当该电压大于指定阈值时，电压元件在指定的时间内动作，使相应的交直流侧断路器跳闸，以切除故障。

框架保护装置保障了正极对框架短路时对设备的损坏，但由于无法保障框架泄漏电流流入地下，造成了地下金属物因框架泄漏电流而遭电化学腐蚀。轨道交通投入运行初期，钢轨对地绝缘性能较好，当牵引变电所的直流设备发生框架泄漏故障时，流过电流测量元件中的电流很小，框架保护装置的电流元件不动作，源源不断的框架泄漏电流流入地下，造成不可估量的电化学腐蚀。当某一个牵引变电所发生框架泄漏故障时，整流线路的钢轨对地电位会升高，引起其他未发生框架泄漏故障的牵引变电所的框架产生错误的保护动作，扩大了事故停电范围。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置，能够使较小的框架泄漏电流能够排流到负极，避免杂散电流流入地下。

具体地说，本发明提供了一种轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置，包括框架监控系统，用于对流过框架的框架泄漏电流进行检测，还包括：

框架泄漏电流排出模块，连接在负极回流轨与大地之间，接收来自框架监控系统的框架泄漏电流检测值，当框架泄漏电流值大于指定值时，将框架泄漏电流排流到负极回流轨。

进一步而言，所述框架泄漏电流排出模块包括：

带保护回路的泄漏电流排出回路，用于当框架泄漏电流大于指定值时，对框架泄漏电流进行排流；

小型控制器，所述小型控制器接收框架监控系统检测到的框架泄漏电流，当框架泄漏电流大于指定值时，控制泄漏电流排出回路进行排流，使框架泄漏电流快速流向负极回流轨。

进一步而言，所述泄漏电流排出回路包括：

串接在负极回流轨与大地之间的保护熔断器、接触器、硅二极管、第一可调电阻、固定限流电阻、切除开关，所述切除开关用于断开泄漏电流排出回路。

进一步而言，所述保护回路，与泄漏电流排出回路并联，包括由第二电容、第一电阻串联后与第二可调电阻并联组成的rc振荡电路，所述第二可调电阻一端与固定限流电阻及切除开关连接，另一端与保护熔断器及第二接触器连接。

进一步而言，小型控制器能够根据框架泄漏电流值调节第一可调电阻的阻值。

进一步而言，还包括与第一可调电阻并联的igbt，由igbt的不同导通角状态决定第一可调电阻的阻值。

进一步而言，由所述小型控制器根据框架泄漏电流值的大小调整igbt导通角状态。

进一步而言，由所述框架监控系统将框架泄漏电流值传递给所述小型控制器。

进一步而言，当框架监控系统到框架泄漏电流低于指定值时，向小型控制器发出停止排流命令，框架泄漏电流排出模块停止排流。

本发明的有益效果如下：

本发明的自动排流系统，保证较小的框架泄漏电流(或接触网对架空地线短路造成的泄漏电流)能够排流到负极，避免杂散电流流入地下，对地下金属造成的电化学腐蚀。持续排流也可避免其他未发生框架泄漏故障的牵引变电所框架保护产生误动作，甚至可以取消框架保护装置中的电压元件；避免大电流对装置的损坏，延长产品寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例：

本发明的一个实施例，为一种轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置。如图1所示，轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置包括框架监控系统、框架泄漏电流排出模块。

框架监控系统对流过框架的框架泄漏电流进行检测，并将框架泄漏电流信息传递给小型控制器。

框架泄漏电流排出模块连接在负极回流轨与大地之间，主要利用硅二极管的正向导通反向截止特性，用于当框架泄漏电流大于指定值时，对框架泄漏电流进行排流。具体地说，框架泄漏电流排出模块包括泄漏电流排出回路、保护回路和小型控制器(与框架监控系统交互信息)。

保护熔断器f1、小型接触器k7、硅二极管v4、可调电阻r5、固定限流电阻r6、切除开关k8相互串接在负极与大地之间构成泄漏电流排出回路。其中，硅二极管v4保证地负间的单向导通性，保护熔断器f1有保护排流线路的作用，在轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置发生故障等情况时，通过开关k8可迅速断开泄漏电流排出回路。igbt器件与可调电阻r5并联，可以根据igbt不同导通角状态调节电阻r5阻值。

保护回路与泄漏电流排出回路并联，在泄漏电流排出回路两端电压过大或流经泄漏电流排出回路的电流过大时，起到保护泄漏电流排出回路的作用，主要包括由电容c2、电阻r7和可调电阻r8构成的rc振荡回路，可调电阻r8可根据负极回流轨与大地间最大电压值设置为指定的值。

小型控制器与框架监控系统之间通过通讯电缆联系，实现与框架监控系统的信息交互。小型控制器与小型接触器k7和igbt器件相接，用于控制泄漏电流排出；框架监控系统将框架泄漏电流的数值传递给小型控制器；小型控制器判断框架泄漏电流超过设定的阈值时，控制小型接触器k7闭合，泄漏电流排出回路导通，对泄漏电流进行排流，使框架泄漏电流快速经排流装置流向负极，避免杂散电流的电化学腐蚀。框架泄漏电流排出过程中，小型控制器根据电流量的大小控制igbt导通角状态，从而调节可调电阻r5阻值，从而控制杂散电流排出量。

轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置的工作方式如下：

1)小型控制器与框架监控系统之间通过通讯电缆联系，实现与框架监控系统的信息交互；

2)框架监控系统对流过框架的泄漏电流进行检测，并把泄漏电流的数值传递给小型控制器。小型控制器判断泄漏电流超过设定的阈值时，控制小型接触器闭合，此时泄漏电流排出回路导通，使框架泄漏电流快速经轨道交通供电系统框架泄漏电流排出装置流向负极，避免杂散电流的电化学腐蚀。排流过程中，小型控制器实时根据框架泄漏电流值的大小调整igbt导通角状态，从而调节可调电阻r5的阻值，从而控制杂散电流排出量。容易想到，采用其他方式也可以调节可调电阻r5的阻值，从而控制杂散电流排出量。

3)当检测到框架电流处于安全状态时，框架监控系统向小型控制器发出停止排流命令。

通过框架泄漏电流排出装置，可以防止小的框架泄漏电流造成的不可估量的电化学腐蚀；也可作为一种后备的保护方式，成为框架泄漏保护的进一步的保护措施；同时由于泄漏电流及时排除，不会出现框架保护电压元件的误动和拒动造成事故范围扩大的现象。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。