电力机车功补电容放电装置的改进.doc

电力机车功补电容放电装置的改进 摘 要：电力机车机械式放电开关由于受接触火花、触头氧化、接触电阻、工作环境等因素的影响，使其放电回路内阻增大，致使放电开关无法使电容器的残压完全释放，由此威胁工作人员的人身安全。采用自放式电子放电开关，对电力机车功补电容放电装置改进，使电容器残压的释放更迅速、更可靠，同时起到对进入高压室前的工作人员提示是否有电的作用，防止人员触电事故的发生。 关键词：电力机车；功补电容；放电装置；自放式；电子放电开关 　　韶山7型电力机车功补电容的残压泄放，是通过机械式开关与电阻构成放电回路对电容进行放电的。功补电容放电开关的动触头与静触头的开闭，是通过高压室门联锁的旋转，经人为转动使放电开关闭合，从而达到放电的目的。由于高压室门联锁的转轴每次转动的速率不一致，在动作过慢时会造成触头拉弧现象发生，导致触头氧化及接触电阻增大，致使放电开关无法使电容器的残压完全释放，严重时根本无法放电，由此严重威胁司乘人员和检修人员的人身安全。为了解决这一安全难题，防止工作人员触电事故发生而对功补电容放电装置进行改进。 1 方案选择 　　方案 l：使用大功率双向可控硅及光电、互感两次隔离，外接信号源控制开通式电子放电开关。该方案主放电回路与外接控制信号回路进行光电、互感两次隔离，控制可靠，抗干扰能力强，无放电死区，但成本高，内部电路及外接电路繁杂。 　　方案 2：使用大功率双向可控硅及光电、互感两次隔离，自放式电子放电开关。该方案自放式电子放电开关无须外接控制电路，与机车原放电回路连接简单，安全可靠。 　　结合在机车上的安装位置及连接方式，及可控硅的导通和截止特性，方案2更适合电力机车设定要求。 　　2 电路组成 　　自放式电子放电开关，由主放电回路（由大功率双向可控硅及放电电阻构成放电回路）、自储控制电路和显示电路组成（见图1）。 　　2．1 主放电电路 　　主放电电路由CK及外围元件C1、D1、R1、K1、K2、RZl、RZ2组成（详见图2），其中Cl为旁路电容，减少电源中的高频电流成份对功率放电厚膜CK控制端的干扰。D1为功率放电厚膜CK控制端的稳压二极管，其输入电压稳定在l2V范围内。R1为功率放电厚膜CK控制端的限流电阻。CK为大功率放电厚膜，对放电回路起开闭作用。Kl、K2为跳闸开关，限定放电电流不得超过l0A。RZ1、RZ2为功补装置电容器Cg的放电电阻。 　　2．2 自储控制电路 　　自储控制电路由R2、ZN1、R3、D2、D3、C2、K3组成（详见图2），其中R2、R3为降压电阻，功补电容器两端电压经Rl、R2分压向整流桥ZN1供电。ZN1为整流桥，把Rl、R2分压的交流电变换为直流电。D1、D2为稳压二极管，把整流桥输出的直流电稳定在24V范围内，向电容器C2充电，C2为储能电容，K3为高压室门联锁开关。 　　2．3 显示电路 　　显示电路由R4、R5、ZN2、D4组成（详见图2），其中R4、R5为分压电阻，ZN2为换向桥，D4为LED显示灯。 3 工作原理 　　3．1高压室门关闭 机车高压室门关闭时，门联锁开关K3断开，功率双向可控硅厚膜CK控制l、2端失电，其输出3、4端处于关断状态，功补装置电容器Cg无放电回路。 　　3．2 升弓合主断路器 当机车牵引运行时，机车电子柜检测主变压器无功功率达650kvar时，牵引绕组功补装置投入，功补电容两端电位通过K1、R2、ZN1、R3向放电装置自储电路储能电容C2充电直至达24V。 　　3．3 降弓断主断路器由于功补装置电容器Cg储蓄电荷，通过功补电容两端经R4、ZN2、D4、R5使LED亮，显示电容柜电容有电，打开高压室门，门联锁开关K3闭合， 自储电容C2两端24V经K2、R1向功率双向可控硅厚膜CK控制l、2端放电，其输出3、4端导通，功补电容Cg电荷经K1、CK、RZ形成放电回路，直至功补电容两端电位低于1．4V双向可控硅截止，LED灯灭表示放电完毕。 　　4 装置的主要技术参数 　　工作温度：一4～85 　　双向可控硅：2组；　　最大放电电压：DC 2000V：　　最大放电电流：DC 10A：　　开通电压：DC l2V；　　开通电流：DC 100IliA：　　自储电压：DC 24V　　自储放电时间：（DC：24V）≥5 S　　主放电时间：（额定电压AC：630V）≤2 S　　5 应用效果 　　电力机车功补电容放电装置于2004年3月加装改造成功，2004年4月进行车载功补投人放电试验。在试用初期发现放电开关在放电时，时有因放电电流过大而造成跳闸开关动作，针对这个问题，经多次跟车排查原因，重新改变放电开关双向可控硅的门极电路，使开通角由小到大逐步开通，并通过试验改进后，完全解决了上述问题。 　　改造后的电力机