专利名称：直流电力机车的高速开关自动检测保护装置的制作方法
技术领域：
本发明属于矿用直流电力机车供电设备，尤其涉及电力机车供电主回路的漏电或短路保护装置。
背景技术：
ZG150—1500型直流电力机车是矿山采场运输矿石和排土作业的牵引设备。当前，直流电力机车(下称电力机车)用电设备是经直流高速开关、受电弓接至800—1500V直流电网，由直流高速开关闭合供电，或断开对主回路进行漏电、短路保护。高速开关的电流整定值为2100—2400A，当主回路电流超过整定值时，高速开关的线圈失电，释放动触头，在复位弹簧作用下，断开高速开关，保护主回路。存在问题是，当电力机车高压主回路接地点接入调速电阻时，主回路接地电流达不到整定值，高速开关不动作，主电路失去保护；当电力机车在距离牵引变电所稍远处、高压电器放电或漏电接地时，回流内阻较大，主回路接地电流同样达不到整定值，高速开关不动作，主电路也失去保护。由于上述原因，容易引起高速开关的动、静触头烧结，受电弓与接触线烧结，人工切断高速开关和落受电弓无效，贻误灭火时机，从而造成高压室烧损事故发生；维修时间长，备件消耗高，严重影响运矿和排土作业。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，提高电力机车高压主回路的接地和短路保护可靠性，避免电力机车失火事故的发生，确保行 车安全，减少维修时间和备件消耗，提高电力机车的作业率。直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，包括高速开关、受电弓与直流电网连接，高压电器安装在铁架上，全车四只铁架设于电力机车两端的高压室内，其特点是，安装高压电器的铁架全部由绝缘板对地绝缘，铁架与地之间串联高阻值电阻和低阻值电阻组成高压取样电路，检测拉弧和短路时的电压；在低阻值电阻上设置带有检测按钮的具有取样单元电路、执行单元电路和试验检测单元电路组成的检测保护电路和带有复位按钮的故障显示电路。电力机车在正常状态下，高速开关保持线圈经电池组串联在闭合回路中，得电闭合，产生磁力，保持高速开关闭合，确保电力机车正常运行。故障发生时，高压取样电路产生信号，一路信号经放大驱动继电器动作，断开高速开关，保护主回路；另一路信号经放大点亮LED灯，予以报警；检测按钮供检测使用，复位按钮供故障排除后复位使用。本发明进一步改进，所述的取样单元电路由分压电阻Rl、R4，二极管D1，限流电阻R15，稳压管CW2连接组成，故障发生时，漏电电流经过大阻值高压分配电阻产生电压，在电阻R4上产生约IOV左右的漏电电压信号，经二极管D1、隔离电阻R15，送入执行电路。本发明进一步改进，所述的执行电路由稳压管CW3、稳压器7805-1、光电耦合器⑶1、可控硅K2、三极管D5、二极管D2和继电器J连接组成；故障发生时，由取样单元电路输入的信号经稳压器7805-1稳压，电阻RlO限流，光电耦合器GDl进行光电高低压隔离；光电耦合器产生的放大电流信号驱动三极管D5进行二次放大，触发可控硅K2，可控硅导通保持继电器J吸合，断开常闭触接点，高速开关保持线圈失电，高速开关迅速断开，切断故障电源，保护高压回路电器组件。本发明进一步改进，所述的实验检测电路由电阻R5、二极管D3、电池组E、稳压器7812和检测按钮SAl连接组成，供空载测试电路是否正常。本发明进一步改进，所述的故障显示电路由限流电阻R3、二极管D4、稳压器7805-2、限流电阻R12、光电耦合器⑶2、可控硅Kl、LED灯、三极管D4和故障恢复按钮SA2连接组成，故障发生时，在电阻R4上产生5V电压信号，经D4隔离，稳压器7805-2稳压，电阻R12限流，光电耦合器⑶2进行光电耦合隔离，触发可控硅Kl，可控硅Kl导通后自锁，LED灯保持接通，实现故障报警。故障排除后，按下复位按钮SA2，实现高速开关自动检测保护。与现有技术相比，构思新颖，结构简单，运行可靠，提高电力机车高压主回路的接地保护和短路保护的可靠性，避免电力机车高压电器烧损和高压室失火事故的发生，确保行车安全，减少维修时间和备件消耗，提高单机作业率和运输量，降低了生产成本。
对照附图对本发明作进一步说明。图1是直流电力机车的高速开关自动检测保护装置连接方框图。图2是直流电力机车的高速开关自动检测保护装置电气原理图。图中:1、直流电网 2、高速开关GK触头 3、绝缘板 4、铁架 5、高压电器
6、高压取样电路 7、自动检测装置8、电池组E 9、GK保持线圈电阻Rl 20k IOw R2Ik IOw R3 200 2w R4 200 IOw R5、R6、R8、R11、R12、R13 470 Iw R7 10 3w R9 5003w RlO 47 3w R14、R15、R16 300 2w R17 Ik 2w 稳压管 CW2 8—IOv 2w CW3 15v3w 二极管 D1、D2、D3、D4 1N4007 三极管 D5、D6 8050 IA 50V 光电耦合器⑶1、⑶24N25 稳压器 7805-1 7805-2 7812 电容器 Cl、C5 0.41 μ f 3kv C2、C3、C6、C7
0.1 μ F 3kv0
具体实施例方式由图1、2可以看出，直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，包括高速开关
2、受电弓(图中未标出)与直流电网I连接，高压电器5安装在铁架4上，全车四只铁架设于电力机车两端的高压室内，安装高压电器的铁架由绝缘板3对地绝缘，铁架与地之间串联高压取样电路6及自动检测装置7，检测拉弧和短路时的电压；在低阻值电阻R4上设置带有检测按钮的具有取样单元电路、执行单元电路和试验检测单元电路组成的检测保护电路和带有复位按钮的故障显示电路。电力机车在正常状态下，高速开关保持线圈经电池组串联在闭合回路中，得电闭合，产生磁力，保持高速开关闭合，确保电力机车正常运行。故障发生时，高压取样电路产生信号，一路信号经放大驱动继电器动作，断开高速开关，保护主回路；另一路信号经放大点亮LED灯，予以报警；检测按钮供检测使用，复位按钮供故障排除后复位使用。由图2可以看出取样单元电路由分压电阻Rl、R4，二极管D1，限流电阻R15，稳压管CW2连接组成，旁路电容Cl、稳压管CW2 —端接地。障发生时，漏电电流经过大阻值高压分配电阻产生电压，在电阻R4上产生约IOV左右的漏电电压信号，经二极管D1、隔离电阻Rl 5，送入执行电路。由图2可以看出执行电路由稳压管CW3、稳压器7805-1、光电耦合器⑶1、可控硅K2、三极管D5、二极管D2和继电器J连接组成，旁路电容C2、C3、电阻R16、继电器J、二极管D2另一端接地。故障发生时，由取样单元电路输入的信号经稳压器7805-1稳压，电阻RlO限流，光电耦合器GDl进行光电高低压隔离；光电耦合器产生的放大电流信号驱动三极管D5进行二次放大，触发可控硅K2，可控硅导通保持继电器J吸合，断开常闭触接点，高速开关保持线圈失电，高速开关迅速断开，切断故障电源，保护高压回路电器组件。由图2可以看出实验检测电路由电阻R5、二极管D3、电池组E、稳压器7812和检测按钮SAl连接组成，供空载测试电路是否正常。由图2可以看出故障显示电路由限流电阻R3、二极管D4、稳压器7805-2、限流电阻R12、光电耦合器⑶2、可控硅K1、LED灯、三极管D4和故障恢复按钮SA2连接组成，故障发生时，在电阻R4上产生5V电压信号，经D4隔离，稳压器7805-2稳压，电阻R12限流，光电耦合器⑶2进行光电耦合隔离，触发可控硅K1，可控硅Kl导通后自锁，LED灯保持接通，实现故障报警。故障排除后，·按下复位按钮SA2，实现高速开关自动检测保护。
权利要求
1.直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，包括高速开关(2)、受电弓与直流电网(I)连接，高压电器(5)安装在铁架(4)上，全车四只铁架设于电力机车两端的高压室内，其特征在于，安装高压电器的铁架全部由绝缘板(3)对地绝缘，铁架与地之间串联高阻值电阻和低阻值电阻组成高压取样电路(6 )及自动检测装置(7 );在低阻值电阻上设置带有检测按钮的具有取样单元电路、执行单元电路和试验检测单元电路组成的检测保护电路和带有复位按钮的故障显示电路；故障发生时，高压取样电路产生信号，一路信号经放大驱动继电器动作，断开高速开关，保护主回路；另一路信号经放大点亮LED灯，予以报警。
2.根据权利要求1直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，其特征在于所述的取样单元电路由分压电阻Rl、R4，二极管D1，限流电阻R15，稳压管、CW2连接组成，故障发生时，漏电电流经过大阻值高压分配电阻产生电压，在电阻R4上产生约IOV左右的漏电电压信号，经二极管Dl、隔离电阻R15，送入执行电路。
3.根据权利要求1直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，其特征在于，所述的执行电路由稳压管CW3稳压器7805-1、光电耦合器GD 1、可控硅K2、三极管D5、二极管D2和继电器J连接组成；故障发生时，由取样单元电路输入的信号经稳压器7805-1稳压，电阻RlO限流，光电耦合器GDl进行光电高低压隔离；光电耦合器产生的放大电流信号驱动三极管D5进行二次放大，触发可控硅K2，可控硅导通保持继电器J吸合，断开常闭触接点，高速开关保持线圈失电，高速开关迅速断开，切断故障电源，保护高压回路电器组件。
4.根据权利要求1直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，其特征在于，所述的实验检测电路由电阻R5、二极管D3、电池组E、稳压器7812和检测按钮SAl连接组成，供空载测试电路是否正常。
5.根据权利要求1直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，其特征在于，所述的故障显示电路由限流电阻R3、二极管D4、稳压器7805-2、限流电阻R12、光电耦合器⑶2、可控硅K1、LED灯、三极管D4和故障恢复按钮SA2连接组成，故障发生时，在电阻R4上产生5V电压信号，经D4隔离，稳压器7805-2稳 压，电阻R12限流，光电耦合器GD2进行光电耦合隔离，触发可控硅K1，可控硅Kl导通后自锁，LED灯保持接通，实现故障报警，故障排除后，按下复位按钮SA2，实现高速开关自动检测保护。
全文摘要
直流电力机车的高速开关自动检测保护装置，属于矿用直流电力机车供电设备，尤其涉及电力机车供电主回路的漏电或短路保护装置。特点是，铁架对地绝缘，铁架与地之间串联高压取样电路；在取样电路上设置带有检测按钮的具有取样单元电路、执行单元电路和试验检测单元电路组成的检测保护电路和带有复位按钮的故障显示电路。故障发生时，取样电路产生信号，一路信号驱动继电器动作，断开高速开关，保护主回路；另一路信号点亮LED灯报警；优点是，构思新颖，结构简单，提高电力机车高压主回路的接地保护和短路保护的可靠性，确保行车安全，减少维修时间和备件消耗，提高单机作业率和运输量，降低了生产成本。
文档编号H02H7/00GK103248006SQ20131017349
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日
发明者陈洪斌, 方正喜, 钱安民, 方锡虎, 叶舟, 蒋小明 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司