地铁工程车主电路介绍及接地故障分析
摘要：本文对地铁蓄电池工程车的牵引蓄电池主电路进行介绍并对蓄电池回路接地故障进行分析，通过测量每个支路对地电压大小同时结合电气原理图进行故障排查，对故障原因进行了详尽的分析，对同类故障的处理有一定指导作用。
关键词：地铁工程车；牵引蓄电池；主电路接地；漏电； 0 引言
当前，我国正在加快推进“双碳”战略目标落地，发展新能源、电动化成为轨道交通实现“双碳”目标的重要途径。以内燃机作为动力的地铁工程车维护成本高，污染严重，不利于可持续发展以及人们对环境保护的要求。蓄电池地铁工程车跟传统工程车相比，更节能环保，更符合我国轨道交通装备的发展需要。以蓄电池为动力能源的地铁工程车在我国不断被应用推广。基于此，本文主要分析昆明地铁工程车的牵引蓄电池系统，并对牵引蓄电池主电路进行介绍。对工程车运用过程中经常出现的牵引蓄电池主电路接地故障进行分析。对地铁工程车牵引蓄电池系统的维护具有一定的借鉴意义
1.
蓄电池主电路介绍
蓄电池工程车可以在第三轨DC1500V和牵引蓄电池两种模式下运行。在第三轨DC1500模式下可以通过充电机给牵引蓄电池充电。也可以用库内AC380V插座充电。
如图1所示工程车蓄电源系统主要由两个牵引蓄电池组并联组成的。为解决2组牵引蓄电池电压不平衡引起的环流问题，在2组牵引蓄电池电路的输出端分
别增加放电二极管和充电二极管，以保证2组蓄电池组之间不会出现环流现象，同时保证蓄电池的
充电和放电功能。并联在蓄电池组两端的=11-B04和=11-B05电压传感器分别用来测量蓄电池组1、2的实时电压。=11-B14和=11-B15分别测量蓄电池组1、2的输出电流和充电电流。当电流值为正时蓄电池组为放电状态反之为充电状态。
1）当蓄电池放电时，电流经蓄电池组1、2正极→电流传感器=11-B14、=11-B15→放电二极管1、2→蓄电池隔离开关（1-2）→熔断器1→输出电压传感器=11-B03→输出接触器=11-K05→高速断路器→蓄电池负载（牵引变流器）→输出接触器=11-K05→熔断器2→蓄电池隔离开关（6-5）→蓄电池负极；
2）当蓄电池充电时，电流经充电机正极→蓄电池隔离开关（4-3）→充电二极管1、2→电流传感器→蓄电池正极→蓄电池负极→蓄电池隔离开关（5-6）→熔断器2→输出接触器=11-K05→充电机负极。
充电机负极在第三轨DC1500模式下与钢结构车体相连（接地），第三轨DC1500负极通过车体经车轮到钢轨进行回流。因为充电机的输入电源为三轨DC1500V。
图1 蓄电池主电路原理示意图
1.
每个牵引蓄电池组由3个子蓄电池组串联组成，每个子蓄电池组由112节锂电池串联组成，每节锂电池的电压输出范围为1.6V～2.4V。由此可以计算出牵引蓄电池最低输出总电压
最高输出总电压
。当电
压小于537V时触发欠压保护高速断路器断开。当电压大于806V时触发蓄电池过压保护，高速断路器断开充电机停止充电。
2 故障现象
在对昆明地铁工程车蓄电池进行维护时，发现断开蓄电池正极的线缆，既把蓄电池正极与外部电路断开的情况下。牵引蓄电池正极对地（车体）能测量出DC600V左右的电压，恢复与外部电路的连接后对地电压消失。把蓄电池负极与外部电路断开后，测量负极对地无电压。此现象表明电路负线有接地（漏电）故障。
3故障分析
首先拆除蓄电池组1、2与外部联接的所有线缆，单独测量蓄电池组1、2无接地现象。则表明接地点出现在外部线路或设备。然后逐个拆除外部线路和电气设备同时结合测量的对地电压分析发现两个接地（漏电）回路。
1）蓄电池通过B04、B05回路接地：
当断开蓄电池组1、蓄电池组2正极连线，断开B02，B03用万用表测量牵引蓄电池组正极对地电压时：电流经蓄电池正极→万用表红表笔→万用表→万用表黑笔→车体接地→充电机负→充电机正→隔离开关（3-4）点→充电二极管1或充电二极管2→B04或B05→蓄电池组负极形成回路；电压传感器B04、B05输入阻抗很大通过电流仅40uA左右。数字万用表能测量出400V左右的对地电压值。如果B04、B05只有一个接入电路中，则通过电压传感器的电流为31uA左右，万用表能测量出310V左右的对地电压。
图2 B04、B05接地回路
2）蓄电池通过B02、B03回路接地：
当断开蓄电池组1、蓄电池组2正极连线，断开B04，B05用万用表测量牵引蓄电池组正极对地电压时：电流经蓄电池正极→万用表红表笔→万用表→万用表黑笔→车体接地→充电机负→充电机正→隔离开关（3-4）点→充电二极管1→放电二极管1→隔离开关（1-2）点→B02或B03→隔离开关（5-6）点→蓄电池组负极形成回路；电压传感器B02、B03输入阻抗很大通过总电流约uA左右。数字万用表能测量出600V左右的对地电压值。如果B02、B03只有一个接入电路中，则通过B02、B03电压传感器的电流分别为60uA、31uA左右，万用表能测量出600V或310V左右的对地电压。
图3 B02、B03接地回路
3)恢复蓄电池组正极连线接地现象消失：
如果把蓄电池组1、蓄电池组2正极连线接上，则充电二极管1、充电二极管2阴极电压等于蓄电池组正极电压（见图1），此时充电二极管1、充电二极管2截止以上两个接地回路都不能形成，所以蓄电池正极对地无电压。经以上两个漏电回流发现漏电流是通过充电机通过车体形成回流的。
结论：在牵引蓄电池模式下蓄电池的负极应不与车体连接，本次故障充电机充电接触器常闭合造成蓄电池负极与车体持续连接，具有严重安全隐患。充电机应非充电状态时与蓄电池主电路断开防止出现漏电现象。更改充电机充电接触器控制程序后故障消失。
由于昆明地铁工程车第三轨DC1500V电源负极与整个钢结构车体连接，车体通过车轮经钢轨进行回流。因此工程车蓄电池负极应仅在第三轨DC1500V电源模式下，充电机给蓄电池充电时与车体连接。其他工况下均不与车体（地）连接。
4 结语
由于昆明地铁牵引蓄电池工程车采用三轨DC1500V和牵引蓄DC800V两种供电制式，在主电路电路结构上相对其他工程车车来说更加复杂，对于现场主电路接地故障的处理，需要结合主电路电气原理图及相应产品的控制逻辑进行分析。在排查蓄电池接地故障时应先对电路进行放电，防止电容、电感、及感应电压对检测数值造成干扰。本文针对典型故障进行介绍，并结合相关电气原理图进行分析，为后续类似问题的解决提供一定的帮助。
参考文献
［1］刘世杰 昆明蓄电池电力机车电气原理图［G］株洲：中车株洲电力机车有限公司
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