一种杂散电流排流电路以及使用该电路的排流网的制作方法

本实用新型涉及杂散电流防护技术领域，尤其涉及一种杂散电流排流电路以及使用该电路的排流网。

背景技术：

目前，轨道交通领域的杂散电流排流方法包括固定限流电阻排流法和可变限流电阻排流法。

(1)固定限流电阻排流法(如附图1所示)：二极管d及固定限流电r把排流网与轨道连接在一起，使排流网中的杂散电流流回牵引变电所的负母排。在此方法中，二极管d保证杂散电流单向导通，使杂散电流只能从排流网流进钢轨，不允许从钢轨中流出。因此，常用与控制特殊情况下在排流网中出现的特大杂散电流，例如轨道接缝电阻增大。但是，列车在运行中负荷电流很大时，在回流点附近，轨道与排流网间的电位差很容易超过0.5v，造成“欠排流”，导致结构钢筋产生腐蚀。

(2)可变限流电阻排流方法(如附图2所示)：二极管d及可变限流电阻r把排流网与轨道连接在一起，使排流网中的杂散电流流回牵引变电所的负母排。采用此方法能够通过调节可变限流电阻r，解决固定限流电阻排流法的“欠排流”现象，可使回流点附近排流网结构钢筋的极化电位小于0.5v或接近0，但是这种状态又属于“过排流”，可能使钢轨对结构钢筋电压增大，可能超过92v从而使钢轨限位装置发生动作。

技术实现要素：

本实用新型的目的：提供一种杂散电流排流电路以及使用该电路的排流网，限流电阻可根据极化电压进行实时变化，保证排流的顺利进行同时也保证钢筋混凝土结构、钢轨及其附件、埋地管线等的电压不会超过92v；同时，可实现列车排流的自动控制，防止出现欠排流和过排流。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种杂散电流排流电路，包括：

大功率二极管vd：用来保证极性排流，只允许杂散电流流回电源负极，不允许流出；

负荷开关ql：用来控制整个排流电路的闭合和断开；

快速熔断器fu：用来在排流电路中的过流保护，防止电子器件损坏；

可调电阻器rt：高阻值的可调电阻，用来调节排流电路的工作电流；

电流传感器sc：用来采集和测试排流电路的工作电流；

所述大功率二极管vd、负荷开关ql、快速熔断器fu、可调电阻器rt和电流传感器sc依次串联，且所述大功率二极管vd负极与所述负荷开关ql连接；所述大功率二极管vd正极接正极母线，所述电流传感器sc另一端接负极母线；所述可调电阻器rt由并联的高阻值电阻r和绝缘栅双极型晶体管igbt组成。

上述的杂散电流排流电路，其中，还包括过电压保护电路rc；所述过电压保护电路rc为rc回路；两个所述过电压保护电路rc分别与所述大功率二极管vd和可调电阻器rt并联。

上述的杂散电流排流电路，其中，所述大功率二极管vd型号为zp800-30。

上述的杂散电流排流电路，其中，所述高阻值电阻r型号为1kω、400w，所述绝缘栅双极型晶体管igbt型号为400a。

一种使用杂散电流排流电路的排流网，包括四个上述的杂散电流排流电路、固定电阻ra和接地电路；四个所述杂散电流排流电路的大功率二极管vd正极分别接上行道床排流网、上行侧壁排流网、下行道床排流网和下行侧壁排流网；四个所述杂散电流排流电路的另一端与所述固定电阻ra连接，所述固定电阻ra另一端与整流器负极母线连接；所述接地电路由依次串联的大功率二极管组d、负荷开关ql5、快速熔断器fu5和电流传感器sc5组成；所述大功率二极管组d正极与地排流网连接，所述电流传感器sc5另一端与整流器负极母线连接；所述大功率二极管组d由两个并联的大功率二极管vd5组成。

上述的排流网，其中，所述大功率二极管vd5型号为zp5000-30。

上述的排流网，其中，还包括过电压保护电路rc5；所述过电压保护电路rc5为rc回路，且与所述大功率二极管组d并联。

上述的排流网，其中，还包括电压传感器fy1、fy2、fy3、fy4、fy5；所述电压传感器fy1、fy2、fy3、fy4、fy5分别与四个所述杂散电流排流电路和接地电路并联。

上述的排流网，其中，还包括压敏电阻rv1、rv2、rv3、rv4、rv5；所述压敏电阻rv1、rv2、rv3、rv4、rv5型号为3kv、30ka，所述压敏电阻rv1、rv2、rv3、rv4、rv5分别与五个所述电压传感器fy1、fy2、fy3、fy4、fy5并联。

综上所述，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型在每个大功率二极管设有一个带报警节点的快速熔断器，当出现牵引所任一直流设备正极对外壳短路时，排流柜接地支路流过短路电流，此时快速熔断器应熔断以保证大功率二极管不受损坏，快速熔断器装有微型开关，当熔丝烧坏后，微型开关发出信号，在当地和远方显示；

(2)本实用新型的电路和排流网中如果某个大功率二极管损坏造成断路时，支路中无电流流过，通过与大功率二极管串联的电流传感器来找出故障，并发出信号；

(3)本实用新型的每个大功率二极管支路并联一rc回路，以抑制在直流系统短路时可能出现的涌流，当大功率二极管两端电压超过其阀值时，压敏电阻将大功率二极管自动旁路，以防止大功率二极管损坏，当电压恢复时，压敏电阻恢复正常。

附图说明

图1是固定限流电阻排流法的原理图；

图2是可变限流电阻排流法的原理图；

图3是本实用新型一种排流网的原理图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图3所示，一种杂散电流排流电路，包括：

大功率二极管vd：用来保证极性排流，只允许杂散电流流回电源负极，不允许流出；

负荷开关ql：用来控制整个排流电路的闭合和断开；

快速熔断器fu：用来在排流电路中的过流保护，防止电子器件损坏；

可调电阻器rt：高阻值的可调电阻，用来调节排流电路的工作电流；

电流传感器sc：用来采集和测试排流电路的工作电流；

所述大功率二极管vd、负荷开关ql、快速熔断器fu、可调电阻器rt和电流传感器sc依次串联，且所述大功率二极管vd负极与所述负荷开关ql连接；所述大功率二极管vd正极接正极母线，所述电流传感器sc另一端接负极母线；所述可调电阻器rt由并联的高阻值电阻r和绝缘栅双极型晶体管igbt组成。

优选的，还包括过电压保护电路rc；所述过电压保护电路rc为rc回路；两个所述过电压保护电路rc分别与所述大功率二极管vd和可调电阻器rt并联。

优选的，所述大功率二极管vd型号为zp800-30。

优选的，所述高阻值电阻r型号为1kω、400w，所述绝缘栅双极型晶体管igbt型号为400a。

排流时，杂散电流经二极管vd、快速熔断器fu、可调电阻器rt和电流传感器sc流回牵引变电所的负母排，采用绝缘栅双极型晶体管igbt与高阻值电阻r并联的方式组成可调电阻器rt，根据绝缘栅双极型晶体管igbt不同的占空比去产生不同的限流电阻值，从而实现杂散电流的自动控制，当轨道中负荷电流大时，杂散电流较大，轨道上产生的电压降较高。提高igbt的占空比可减小可变限流电阻值，可以控制排流网上回流点处的极化电位值不超过0.5v，避免欠排流。同理，轨道中负荷电流减小时，杂散电流较小，轨道上产生的电压降较低，降低igbt的占空比，增大可变限流电阻值，可避免过排流。

一种排流网，包括四个上述的杂散电流排流电路、固定电阻ra和接地电路；四个所述杂散电流排流电路的大功率二极管vd正极分别接上行道床排流网、上行侧壁排流网、下行道床排流网和下行侧壁排流网；四个所述杂散电流排流电路的另一端与所述固定电阻ra连接，所述固定电阻ra另一端与整流器负极母线连接；所述接地电路由依次串联的大功率二极管组d、负荷开关ql5、快速熔断器fu5和电流传感器sc5组成；所述大功率二极管组d正极与地排流网连接，所述电流传感器sc5另一端与整流器负极母线连接；所述大功率二极管组d由两个并联的大功率二极管vd5组成。

优选的，所述大功率二极管vd5型号为zp5000-30。

优选的，还包括过电压保护电路rc5；所述过电压保护电路rc5为rc回路，且与所述大功率二极管组d并联。

优选的，还包括电压传感器fy1、fy2、fy3、fy4、fy5；所述电压传感器fy1、fy2、fy3、fy4、fy5分别与四个所述杂散电流排流电路和接地电路并联。

优选的，还包括压敏电阻rv1、rv2、rv3、rv4、rv5；所述压敏电阻rv1、rv2、rv3、rv4、rv5型号为3kv、30ka，所述压敏电阻rv1、rv2、rv3、rv4、rv5分别与五个所述电压传感器fy1、fy2、fy3、fy4、fy5并联。

该排流网结构将钢筋极化电位0.5v作为自动排流的设定量，通过参比电极测出排流网结构钢筋与水泥基础间的电位差，作为反馈信号与设定量进行比较；然后送至单片机，控制驱动模块，向绝缘栅双极型晶体管igbt发出闭合、开通信号，进行斩波调阻来改变可调电阻器的阻值，使排流柜工作在理想状态。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。