铁路客车电气综合控制柜空调机组的保护研究

铁路客车电气综合控制柜空调机组的保护研究

发表时间：2019-02-18T14:37:19.427Z 来源：《科技新时代》2018年12期作者：郝志敏[导读] 新造空调客车上已采用了铁路客车电气综合控制柜(以下简称综合控制柜)，并投入各铁路局全面使用。

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000 摘要：综合控制柜采用PLC对空调机组的负载电流实时监测，同时与热继电器、过流继电器组成双重保护，对压缩机、空气预热器出现的过载、过流、三相电流不平衡、缺相的故障及时有效的进行诊断并保护，同时通过触摸显示屏进行故障信息提示，方便了车辆乘务人员对空调机组出现故障的处理。

关键词综合控制柜;PLC;过载保护;过流保护引言：目前，新造空调客车上已采用了铁路客车电气综合控制柜(以下简称综合控制柜)，并投入各铁路局全面使用。综合控制柜的控制核心采用可编程控制器(以下简称PLC)，PLC通过微型可编程序终端(以下简称触摸屏)接受各种指令，并自动执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、显示或保护;实时存储电压、电流及各种工况控制的运行记录，同时通过网关和车辆LONWORKS网络进行联网通讯。

1综合控制柜的保护功能

综合控制柜具有完善的故障诊断、保护功能;热继电器、过流继电器与电子保护并存。综合控制柜中采用的PLC是OMRON公司专门研制开发的PLC(CPM2A-CPU61)，模拟量输入点为17路(V1-COM1、V2-COM2……V17-COM17)，其中V7-COM7、V8-COM8、V9-COM9为Ⅰ号空调机组三相工作电流的输入点;V10-COM10、V11-COM11、V12-COM12为Ⅱ号空调机组三相工作电流的输入点。由于PLC的模拟量输入点数有限，同时还需要监控供电主回路的三相总电压、三相总电流、交流总漏电流、蓄电池充放电流、蓄电池电压、整流电源模块输出电压。考虑到空调机组中通风机、冷凝风机负载较小，应重点保护压缩机(空气预热器)负载，因此通风机、冷凝风机负载只用热继电器保护;压缩机(空气预热器)负载除了电子保护外，压缩机还有过流继电器保护，空气预热器还有熔断器保护，形成两级保护。由于空调机组的制暖工况和制冷工况不会同时存在，因此Ⅰ号空调机组中的压缩机和空气预热器共用一组电流传感器JK4(3个单相电流传感器)，对压缩机1-1/1-2(空气预热器1-1/1-2)的三相工作电流进行实时采样;Ⅱ号空调机组中的压缩机和空气预热器共用另一组电流传感器JK5(3个单相电流传感器)，对压缩机2-1/2-2(空气预热器2-1/2-2)的三相工作电流进行实时采样。

2保护功能的工作原理

2.1空调机组全自动半工况(半冷或半暖)运行

机组主回路中三相电流传感器JK4所测得的是Ⅰ号空调机组中压缩机1-1或压缩机1-2的三相电流值(即单台压缩机或单台空气预热器的电流值);三相电流传感器JK5所测得的是Ⅱ号空调机组中压缩机2-1或压缩机2-2的三相电流值(即单台压缩机或单台空气预热器的电流值);综合控制柜上触摸显示屏显示的1#、2#电流为Ⅰ号空调机组和Ⅱ号空调机组中单台压缩机或单台空气预热器的电流值。

(1)压缩机(空气预热器)过载保护

当电流传感器JK4、JK5实时监测的压缩机三相工作电流中某相电流为PLC中设定的压缩机电流值的1.5倍，并持续1min，将对压缩机(空气预热器)进行过载保护，切断相应负载电源，触摸显示屏将显示相应压缩机过载的故障信息并记录。

(2)压缩机(空气预热器)过流保护

当实时监测的压缩机三相工作电流中某相电流为PLC中设定电流值的2.0倍，并持续2s，将对压缩机进行过流保护，切断相应负载电源，触摸显示屏将显示相应压缩机过流的故障信息并记录。

(3)压缩机(空气预热器)三相电流不平衡保护

①当实时监测的压缩机三相电流值最大(或最小)值与平均值的偏差大于15%时，将在10s左右切断压缩机电源进行保护，触摸显示屏将显示相应压缩机三相电流不平衡的故障信息并记录。②当实时监测的空气预热器(PTC元件)三相电流值最大(或最小)值与平均值的偏差大于20%时，触摸显示屏显示出相应空气预热器三相电流偏载的报警提示，但空气预热器仍可继续工作;当偏差大于等于30%时，将在10s内切断相应空气预热器电源进行保护。

2.2空调机组试验位半工况运行

空调机组在“试验冷”或“试验暖”的半工况运行的过程中，PLC需要利用电流传感器JK4、JK5去监测压缩机的三相工作电流。若其压缩机呈现出过载、过流等的故障，那么就可以使用和空调机组全自动半工况运行故障处理以及监测方式进行处理。如果压缩机出现了三相不平衡等的问题，那么其实际的触摸屏幕上只能显示出故障的一系列信息内容。OLC根本无法进行自动的切断处理，故障负载电源问题也比较明显，压缩机需要让过流继电器和熔断器进行做功，实时的对其开展过流的保护工作。

2.3空调机组全自动全工况运行

空调机组在全工况的运行过程中，机组主回路中三相电流传感器JK4所测得的是Ⅰ号空调机组中压缩机1-1和压缩机1-2总的三相电流值(即两台压缩机或两台空气预热器的总电流值);JK5所测得的是Ⅱ号空调机组中压缩机2-1和压缩机2-2总的三相电流值(即两台压缩机或两台空气预热器的总电流值)。触摸显示屏上1#、2#电流为Ⅰ号空调机组和Ⅱ号空调机组中两台压缩机或两台空气预热器的总电流值。如此时空调机组发生过载、过流、三相电流不平衡、缺相故障时，PLC先要判断出Ⅰ/Ⅱ号空调机组中具体哪一台压缩机发生故障。

3压缩机故障误报警分析

分析综合控制滚的反馈状况，采用现场勘察、分析等形式找出压缩机所存在的误报警问题，就其问题探究原因，制定出合理的问题处理方案。

压缩机电流设定值设置问题、同种型号的空调机组所使用的压缩机器额定标称电流数值都是相同，但是在实际的做功中，其电流数值的差异性是比较明显的，需要就具体的车辆现场状况去设置并调整参数。

当车辆开始运行后，其车辆的空调风道口灰尘量会比较大，过滤网会产生极为明显的堵塞现象，空调风量数值开始不断的减小，其负载电流的变化也十分的明显。风量会直接影响到空气预热器电流的变化状态。所以应当及时的开展清洗等的各项工作，保障过滤网的清洁程度，并对电流数值重新的进行设定。