机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置和方法

摘要

本发明公开一种机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置和方法，该装置包括带有柜体的装置本体，装置本体包括用于连接机车变流器的一次进线端和用于连接机车变流器负载的一次出线端，一次进线端和一次出线端之间设有用于实现一次进线端和一次出线端之间的三相线路的短路、接地、缺相、反相故障工况的倒换开关单元，倒换开关单元包括短路、接地、缺相、反相工况倒换开关和串联于三相线路上的主断路器；该方法将机车变流器及负载接入后通过各倒换开关及主断路器的切换进行对应的故障工况试验。本发明能够实现机车变流器的短路、接地、缺相以及反相故障工况试验且具有可移动性，结构简单紧凑、操作简便、使用灵活且安全高效。

说明书

技术领域

本发明涉及机车变流器试验技术领域，尤其涉及一种机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置和方法。

背景技术

在机车变流器的试验工况中，需模拟其带载输出时发生短路、缺相、反相、接地故障工况，以监测机车DCU是否能及时有效地自动保护变流器，但现有技术中机车变流器的试验工艺通常都是通过人为地改变接线方式来实现以上四种工况，具体的实现方法如下所示：

短路工况：将机车变流器输出端两两短接，完成试验后恢复一般工况（机车变流器与三相异步电机相连）接线；

反相工况：拆除机车变流器输出端其中两相试验电缆的一端并进行换接，完成试验后恢复接线。

缺相工况：拆除机车变流器输出端其中一相的试验电缆，完成试验后恢复接线。

接地故障：将机车变流器输出端其中一相的试验电缆并进行接地，完成试验后恢复接线。

由上可知，通过人为地改变接线方式来实现短路、缺相、反相、接地故障工况的试验，试验人员需要根据被试机车变流器以及故障工况反复改线，而机车试验时一般采用的是185mm²的机车电缆，频繁的换线接线导致工作量大、劳动强度高，操作人员的工作效率以及对试验的可操控性低，同时也缺乏对操作人员的安全保护措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够实现短路、接地、缺相以及反相故障工况试验且具有可移动性的机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置和方法，具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、使用灵活、安全且高效的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置，包括带有柜体的装置本体，所述装置本体包括用于连接机车变流器的一次进线端和用于连接机车变流器的负载的一次出线端，所述一次进线端和一次出线端之间设有用于实现一次进线端和一次出线端之间的三相线路的短路、接地、缺相、反相故障工况的倒换开关单元；所述倒换开关单元包括接地工况倒换开关QS1、短路工况倒换开关QS2、缺相工况倒换开关QS3以及反相工况倒换开关QS4，所述倒换开关单元还包括主断路器QF1，所述主断路器QF1串联于一次进线端和一次出线端之间的三相线路上。

优选地，所述接地工况倒换开关的一端连接所述三相线路的其中一相线路，另一端接地；所述三相线路通过所述短路工况倒换开关短接；所述缺相工况倒换开关串接于所述三相线路的其中一相线路上；所述反相工况倒换开关采用双刀双掷开关，所述双刀双掷开关的输入端连接所述三相线路的其中两相线路，输出端连接至机车变流器的负载。

优选地，所述柜体上设有二次电缆插座，所述主断路器QF1的控制端与二次电缆插座相连。

优选地，所述二次电缆插座为防插错航空插座。

优选地，所述接地工况倒换开关QS1、短路工况倒换开关QS2、缺相工况倒换开关QS3以及反相工况倒换开关QS4均为刀闸开关，每个所述刀闸开关均配备有用于采集刀闸开关状态的辅助触点。

优选地，所述柜体上装设有柜门，所述柜门处装设有用于监测柜门开启状态的监测开关，所述监测开关与二次电缆插座相连。

优选地，所述柜门包括前柜门和后柜门，所述前柜门和后柜门的监测开关串联连接构成门联锁监测开关后与二次电缆插座相连。

优选地，所述柜体上装设有至少一个散热风机。

优选地，所述柜体后侧的下部设有电缆线孔。

一种机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验方法，其特征在于具体实施步骤为：

1）将机车变流器通过一次进线端接入，机车变流器负载连接至一次出线端；

2）将反相工况倒换开关QS4拨到正常相位位置，缺相工况倒换开关QS3拨到合闸位置，接地工况倒换开关QS1和短路工况倒换开关QS2均断开；

3）判断需要执行的故障工况试验类型，若为短路故障工况试验，转入执行步骤4）；若为缺相故障工况试验，转入执行步骤5）；若为反相故障工况试验，转入执行步骤6）；若为接地故障工况试验，转入执行步骤7）；

4）将短路工况倒换开关QS2拨到合闸位置，再合上主断路器QF1，当机车变流器响应时断开主断路器QF1，结束试验；

5）断开缺相工况倒换开关QS3，再合上主断路器QF1，当机车变流器响应时断开主断路器QF1，结束试验；

6）将反相工况倒换开关QS4拨到反相相位位置，再合上主断路器QF1，当机车变流器响应时断开主断路器QF1，结束试验；

7）接地工况倒换开关QS1拨到合闸位置，再合上主断路器QF1，当机车变流器响应时断开主断路器QF1，结束试验。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过进、出线端接入机车变流器与负载即可进行短路、接地、缺相、反相四种工况的试验，由倒换开关的切换即可实现对于故障工况，同时具有可移动性，可通过移动设备方便的移送至指定的试验地点进行试验，操作简便、试验的安全性及灵活性高，能够减少试验前的准备时间以及操作人员的工作量和劳动强度，从而提高试验效率。

附图说明

图1是本实施例机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置的原理结构示意图。

图2是本实施例中倒换开关单元的具体电路结构示意图。

图3是本实施例中控制电路结构示意图。

图4是本实施例中柜体的正视图结构示意图。

图5是本实施例中柜体的后视图结构示意图。

图6是本实施例中控制及倒换开关监测的原理示意图。

图7是本实施例中防插错航空插头的接口结构示意图。

图例说明

1、装置本体；10、柜体；101、二次电缆插座；1021、前柜门；1022、后柜门；103、散热风机；104、电缆线孔；105、吊环；2、倒换开关单元；201、储能电机回路；202、合闸控制回路；203；分闸控制回路；3、机车变流器；4、陪试电机。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1、2所示，本实施例机车变流器用移动式短路缺相反相接地试验装置，包括带有柜体10的装置本体1，装置本体1包括用于连接机车变流器3的一次进线端11和用于连接机车变流器3负载的一次出线端12，一次进线端11和一次出线端12之间设有用于实现一次进线端11和一次出线端12之间的三相线路的短路、接地、缺相、反相故障工况的倒换开关单元2。倒换开关单元2包括接地工况倒换开关QS1、短路工况倒换开关QS2、缺相工况倒换开关QS3以及反相工况倒换开关QS4，倒换开关单元2还包括主断路器QF1，主断路器QF1串联于一次进线端11和一次出线端12之间的三相线路上。

试验时，将装置本体1连接于机车变流器3与机车变流器3负载（本实施例为陪试电机4）之间，机车变流器3的三相逆变电源通过逆变电源输出线端后从一次进线端11接入，经过装置本体1后从一次出线端12输出至陪试电机4。倒换开关单元2通过各倒换开关将接入的机车变流器3的三相电源短路、接地、断开其中一相或将其中两相换接，切换为对应的短路、接地、缺相、反相工况模式，驱动陪试电机4在对应的故障工况模式下运行。倒换开关具体可采用刀闸开关或其他类型的开关，例如可采用THXX-6000V-1500A系列刀闸开关。

如图2所示，接地工况倒换开关QS1的一端连接三相线路的其中一相线路，另一端接地；三相线路通过短路工况倒换开关QS2短接；缺相工况倒换开关QS3串接于三相线路的其中一相线路上；反相工况倒换开关QS4采用双刀双掷开关，双刀双掷开关的输入端连接三相线路的其中两相线路，输出端连接至陪试电机4。通过接地工况倒换开关QS1将三相线路的其中一相线路接地，实现接地故障工况；通过短路工况倒换开关QS2将三相线路短接，实现短路故障工况；通过缺相工况倒换开关QS3将三相线路其中一相断开，实现缺相故障工况；将反相工况倒换开关QS4将三相线路其中两相换接，实现反相故障工况。

如图2所示，主断路器QF1设置于倒换开关单元2的输入端，由一次进线端11接入机车变流器3的三相逆变电源至主断路器QF1，通过主断路器QF1合闸、分闸控制接入机车变流器3的三相逆变电源进行试验，当接入的三相逆变电源出现过流、过压或过载时主断路器QF1进行自动跳闸保护。

如图2所示，一次进线端11和一次出线端12之间的三相线路分别为第一相线路、第二相线路以及第三相线路，三相线路分别对应为机车变流器3输出的三相逆变电源，三相线路经过主断路器QF1后连接各倒换开关。其中接地工况倒换开关QS1一端连接第一相线路（可根据试验需要连接至其他相线路），另一端接地；短路工况倒换开关QS2将第一相线路、第三相线路短接至第二相线路；缺相工况倒换开关QS3串接在第二相线路（可根据试验需要连接至其他相线路）上；反相工况倒换开关QS4包括A、B两个档位，其中A位为正常相位位置，B位为反相相位位置，当反相工况倒换开关QS4位于A位时接入第一相线路和第二相线路，当反相工况倒换开关QS4位于B位时接入第二相线路和第三相线路（可根据试验需要设置为其他接入方式），反相工况倒换开关QS4输出的两相电连接至陪试电机4。本实施例中，接地工况倒换开关QS1、缺相工况倒换开关QS3具体采用THDD-6000V-1500A型单刀单掷刀闸开关，短路工况倒换开关QS2、反相工况倒换开关QS4具体采用THSS-6000V-1500A型双刀双掷刀闸开关，也可以根据试验需要采用其他类型的开关。

本实施例中控制电路部分包括对主断路器QF1的控制，如图3所示，主断路器QF1包括储能电机回路201、合闸控制回路202、分闸控制回路203，储能电机回路201通过微型断路器QF2以及LC滤波器接入DC110V控制电源，合闸控制回路202以及分闸控制回路203分别连接DC110V控制电源的进线端，分别控制进行合闸、分闸。

如图2所示，短路故障工况对应的各倒换开关状态为：短路工况倒换开关QS2合闸，接地工况倒换开关QS1断开，缺相工况倒换开关QS3合闸，反相工况倒换开关QS4位于A位；缺相故障工况对应的各倒换开关状态为：接地工况倒换开关QS1、短路工况倒换开关QS2 、缺相工况倒换开关QS3断开，反相工况倒换开关QS4位于A位；反相故障工况对应的各倒换开关状态为：接地工况倒换开关QS1、短路工况倒换开关QS2断开，缺相工况倒换开关QS3合闸，反相工况倒换开关QS4拨到B位；接地故障工况对应的各倒换开关状态为：接地工况倒换开关QS1、缺相工况倒换开关QS3合闸，短路工况倒换开关QS2断开，反相工况倒换开关QS4位于A位。

试验前，将反相工况倒换开关QS4拨到正常相位位置A位，缺相工况倒换开关QS3拨到合闸位置，接地工况倒换开关QS1和短路工况倒换开关QS2均断开以进行短路、缺相、反相以及接地故障工况试验；试验时，只需通过倒换各故障工况对应的倒换开关即可实现对应的故障工况试验。若需要进行短路故障工况试验，将短路工况倒换开关QS2拨到合闸位置，合上主断路器QF1即可开始短路故障工况试验，机车变流器3响应后断开主断路器QF1；若需要进行缺相故障工况试验，断开缺相工况倒换开关QS3，合上主断路器QF1即可开始缺相工况试验，机车变流器3响应后断开主断路器QF1；若需要进行反相故障工况试验，将反相工况倒换开关QS4拨到B位置，合上主断路器QF1即可开始反相故障工况试验，机车变流器3响应后断开主断路器QF1；若需要进行接地故障工况试验，接地工况倒换开关QS1拨到合闸位置，合上主断路器QF1即可开始接地故障工况试验，机车变流器3响应后断开主断路器QF1。

如图4、5所示，本实施例中柜体10上设有二次电缆插座101，主断路器F1的控制端与二次电缆插座101相连，主断路器F1通过二次电缆插座101可接入控制信号。本实施例二次电缆插座101具体为防插错航空插座。

如图4、5所示，本实施例中柜体10上装设有柜门，柜门处装设有用于监测柜门开启状态的监测开关，监测开关与二次电缆插座101相连。当监测到柜门被误打开时，监测开关切断主电源，监测开关通过二次电缆插座101接入控制信号。本实施例柜体10上具体在柜体10的前、后各设置一个双开门，分别为前柜门1021、后柜门1022，在前柜门1021、后柜门1022的带锁侧分别装设监测开关S1、S2，监测开关S1、S2串联连接构成门联锁监测开关，门联锁监测开关与二次电缆插座101相连。

如图3、5所示，本实施例中柜体10上装设有至少一个散热风机103，散热风机103直接从AC220V控制电源上取电，本实施例柜体10上具体设有2个散热风机。柜体10后侧的下部设有电缆线孔104，电缆通过电缆线孔104进出一次电缆线，柜体10上还设有吊环105。设置为带有柜体的形式可通过天车或平板车等移动设备移送到指定试验地点进行试验，使用灵活，能够减少试验的准备时间及操作人员的工作量和劳动强度。

如图1所示，本实施例中装置本体1连接一个远程控制系统，由二次电缆通过二次电缆插座101与装置本体1连接，控制主断路器QF1的合闸、分闸以及散热风机103，并监测主断路器QF1、各倒换开关：接地工况倒换开关QS1、短路工况倒换开关QS2、缺相工况倒换开关QS3以及反相工况倒换开关QS4的合闸、分闸状态。远程控制系统包括PLC控制器以及上位机，通过PLC控制器发送控制信号以及接收各倒换开关的反馈信号。通过远程操作可以有效提高试验时操作人员的安全性以及可操控性，同时监控进行过载、过压以及过流保护。

本实施例中，远程控制系统具体包括对主断路器QF1合闸控制、分闸控制以及散热风机控制，发送对应的控制信号至主断路器QF1、散热风机103。THXX-6000V-1500A系列刀闸开关，开关每个合闸位配备2组常开常闭辅助触点，用于采集刀闸开关的状态信号，如图6所示，本实施例中远程控制系统对倒换开关的监测具体包括主断路器QF1的合闸、分闸监测，接地工况倒换开关QS1合闸监测、分闸监测，短路工况倒换开关QS2合闸监测、分闸监测，缺相工况倒换开关QS3合闸监测、分闸监测，反相工况倒换开关QS4 A位合闸监测、反相工况倒换开关QS4 B位合闸监测以及门联锁开关S1、S2监测，接收各倒换开关、柜门门联锁开关输出的合闸、分闸监测信号。通过远程控制主断路器QF1合、分闸以及各倒换开关、门联锁开关信号的监测，实现远程监控功能，从而进一步提高试验的灵活性及可操控性。

本实施例中，二次电缆插座101具体采用25芯防插错矩形航空插座连接远程监控系统，传输主断路器QF1、散热风机的控制信号以及各倒换开关、门联锁开关信号的监测信号，防插错矩形航空插座接口如图7所示，具体的管脚名称以及管脚接入的控制或监测信号如下表所示：

表1：航空插座管脚对照表

本实施例中，利用上述装置的试验方法的具体实施步骤为：

1）将机车变流器3通过一次进线端11接入，机车变流器3负载连接至一次出线端12；

2）将反相工况倒换开关QS4拨到正常相位位置，缺相工况倒换开关QS3拨到合闸位置，接地工况倒换开关QS1和短路工况倒换开关QS2均断开；

3）判断需要执行的故障工况试验类型，若为短路故障工况试验，转入执行步骤4）；若为缺相故障工况试验，转入执行步骤5）；若为反相故障工况试验，转入执行步骤6）；若为接地故障工况试验，转入执行步骤7）；

4）将短路工况倒换开关QS2拨到合闸位置，再合上主断路器QF1，当机车变流器3响应时断开主断路器QF1，结束试验；

5）断开缺相工况倒换开关QS3，再合上主断路器QF1，当机车变流器3响应时断开主断路器QF1，结束试验；

6）将反相工况倒换开关QS4拨到反相相位位置，再合上主断路器QF1，当机车变流器（3）响应时断开主断路器QF1，结束试验；

7）接地工况倒换开关QS1拨到合闸位置，再合上主断路器QF1，当机车变流器3响应时断开主断路器QF1，结束试验。

本发明通过带有柜体的移动式短路缺相反相接地试验装置直接接入机车变流器与负载进行试验，同时具备短路、缺相、反相、接地的试验功能，只需通过简单地倒换开关即可完成短路、接地、缺相、反相的四种故障工况试验，还可通过移动设备方便的移送到指定试验地点进行试验，使用灵活，能够减少试验时的准备时间以及操作人员的工作量和劳动强度，提高试验效率同时保障操作人员的安全。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。