DBQ断相保护器测试台的搭建和改造（新） - 图文

DBQ断相保护器测试台的搭建和改造

作者：张铁英 维保中心通号分公司检修工程部继电器班组班组长

二零一五年十月

摘要：随着地铁的蓬勃发展，DBQ断相保护器的质量变得至关重要，其主要利用电磁感应原理产生直流24V电压，与微电子时间控制器相结合的方式。达到对三相异步电动机的保护，缺相保护和延时保护的目的。然而现状却是故障频发，始终缺乏一台合格的检测仪器。本文根据DBQ的工作特性，结合时间继电器，交直流电压表，电秒表，交流电流表等元器件搭建一台能够应用于限时型和非限时型DBQ的测试台，并根据《铁路维护规则》业务管理和技术标准”对测试台进行改造，解决DBQ检测和维修难等问题。

关键词： DBQ断相保护器;断相保护器测试台;时间继电器

目 录

0. 引言 ................................................ 1 1. DBQ断相保护器 ....................................... 1 1.1限时型断相保护器的定义与原理分析 ................... 1 1.2 非限时型断相保护器的定义与原理分析 ................ 2 2. 断相保护器的选材与搭建 ............................... 3 2.1 测试台的选材技术 .................................. 3 2.2 测试台的测试电路设计 .............................. 4 2.2.1 主回路电路 ................................... 4 2.2.2 控制回路电路 ................................. 5 3.

测试台的搭建与改造 ................................. 5

3.1 启动时间功能 ...................................... 6 3.2 延时时间功能 ...................................... 6 3.3 安全性能的改造 .................................... 7 4 测试步骤及实际案例 ..................................... 7 6 结束语 ................................................ 13 7 参考文献 .............................................. 13

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0. 引言

作为专为三相交流转辙机控制电路设计研发的新型产品，DBQ已经在上海城市轨道交通中起着日益重要的作用。该保护器利用电磁感应原理产生直流24V电压,与微电子时间控制器相结合。达到对三相异步电动机的保护、缺相保护和延时保护的目的[1]。

而随着科技的发展，新型DBQ断相保护器也逐渐应运而生，主要包括了限时型和非限时型两种断相保护器设备，这其中，限时型断相保护器又分成了13秒和30秒两种型号对应不同类别的转辙机设备。现在上海地铁线路投入运行的DBQ断相保护器设备共有800多台，主要分成了13秒限时型DBQ和非限时DBQ两种。

线路的不断增长，意味着对于DBQ断相保护器的需求量也会越来越大，而与之相对应的，是断相保护器的故障频发。在这样的大背景下，DBQ断相保护器测试台搭建的设想应运而生。

在转辙机输入断相时，保护器检测到断相，端子1、2输出电压为零，BHJ失磁落下切断转辙机电源，避免转辙机缺相运行而烧毁电机，从而保护转辙机。限时型DBQ在这样的基础上，增加了延时功能，如果转辙机因故运行超时，超过保护器的设定时间（13S），1、2输出电压为零，BHJ失磁落下，切断转辙机电源，使转辙机停转[2]。

基于DBQ的特点，对测试台的额定电压控制在380V，通过数字式电压表电流表，DBQ断相保护器的交流电流和输出电压予以显示。通过JWXC-1700型继电器来控制DBQ断相保护。检测台内部使用两个电秒表，对DBQ的启动时间和限时型DBQ的限时时间进行测试。根据断相器原理画出主回路贯通与控制回路的连锁、组成了断相后能自动关闭主回路电源的电路。

利用升级换代下来的电器柜，拆卸大部分可用的电器元件。通过半个月时间的拼装、测试、调整、再测试，最后对于断相保护器测试台进行最后的完善，为公司节约了购买测试台的成本及杜绝可能出现的安全隐患，最终完成一台适用于上海地铁的限时/非限时型断相保护器检测装置，为上海地铁线路的运行保驾护航，也为检修车间填补了该项技术零的空白。

1. DBQ断相保护器

1.1限时型断相保护器的定义与原理分析

DBQR-S延时型断相保护器是S-700K、ZYJ、ZDJ等系列交流转辙机的配套产品，采用R铁芯感应器和动态输出电路，灵敏度高，应用范围更宽，抗冲击，安全可靠，任何元件故障均导向安全，各项技术指标全面提升，使用时串接在转辙机的三相交流供电回路中起防护作用。输出延时切断是该型断相保护器的主要特点，它在转辙机的三相交流供电回路正常时，输出直流电压驱动断相报警继电器，13秒(或30秒)后自动切断直流输出，使断相报警继电器失磁落下，切断转辙机的三相交流供电回路，保证电机线圈不会过热烧损，能取代提速组合上的时间继电器，使交流转辙机的控制电路更加简练可靠。

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图1-1限时型DBQ断相保护器结构图

图1-1是保护器的电路组成。电路的核心是MCU（Micro control unit）微控制器，完成断相判断和输出限时保护功能。

当1DQJ吸起时，道岔开始转换，A、B、C三相电流通过断相检测部分，感应出电压，感应出电压Vs，经过整流滤波后得到直流电压Vd，据此可判断是否有断相故障发生。于此同时MCU开始计时，当有断相情况发生，或转辙机运行时间超过规定时间后，MCU关闭“电源变换”部分的输出，BHJ落下，切断转辙机电源[2]。 ① 使用环境

大气压力：74.8 — 106 kPa (海拔高度相当于2500m以下)； 环境温度： -5 — +40℃；

相对湿度：不大于90%（25℃）；

周围无导电性尘埃，无足以腐蚀金属或破坏绝缘的气体。 ② 技术参数

输入： AC 380V、三相三线； 正常输出：DC 21—27V； 断相输出：< DC 0.3V； 工作范围：1A — 6A； 输出延时时间：13S±0.5S（或30S±0.5S）[3]；

断相保护器设有LED指示灯，在断相保护器动态输出电路工作正常，而且处于输出状态时，该指示灯闪动亮灯，闪光频率0.5 Hz —2Hz。当延时时间到输入电源或负载电动机有断相时，断相保护器停止输出，LED指示灯灭灯。

1.2 非限时型断相保护器的定义与原理分析

与延时型断相保护器相对应的是非限时型断相保护器，非限时型DBQ与限时型DBQ最大的区别在于，它没有限时功能，外观上最显著的特点是非限时型DBQ没有电路板。

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513111整流-614121钳位保护+电源A定时电路A电源定时电路-+2141（-1700）

图1-2非限时型DBQ断相保护器结构图

图1-2是非限时型DBQ的原理图。当A、B、C三相电流通过互感器初级线圈串联在三相交流电路中，次级线圈首尾相连，二次线圈感应电流经整流、滤波、钳位成直流电源，该电源迅速启动数字定时器开始计时，通过TJA .TJB两组接点驱动保护继电器BHJ吸起，接通1DQJ自闭电路，使转辙机继续通电转动。

在通电过程中如出现断相故障，两个互感器次级线圈对向接通，电压之和为零，使BHJ断电释放，其输出接点切断1DQJ自闭电路，停止三相供电。

转辙机因故转换不到位时，数字定时器A延时到规定时间，切断限时断相保护器的直流输出，BHJ断电落下，BHJ接点切断1DQJ自闭电路，停止三相供电。其中数字定时器中A和B定时电路同时工作，但A定时器比B定时器的输出少约1秒，所以A定时器工作 B定时器处于热备状态。

具体的工作环境，和参数指标与限时型DBQ相类似。

2. 断相保护器的选材与搭建

根据第一章的内容，我对DBQ断相保护器的原理有了一定的了解，对搭建这样一台适用与全线路的断相保护器测试台有了一定的理论基础，

我首先对8号线，9号线等线路的道岔控制电路进行了调研。利用正线班组晚班维护设备的机会，到现场我拜访了设备维护的师傅，对道岔回路进行了分析。测绘了电动转辙机上的电机数据，为制作检测台上的电机模拟电流选定了确切的数据。摸清了断相保护器工作时的状况，也为制作断相时能自动切断主回路电源的构思尊定了基础。回访后，立即对断相保护器上的元器件作进一步的研究，并画出断相器的原理图。根据断相器原理画出主回路贯通、控制回路连锁、组成了断相后能自动关闭主回路电源的电路。

2.1 测试台的选材技术

熔断器（RD1～RD3）熔体电流的选择：已知电机工作电流1.8A电流，根据应大于或等于电机额定电流的（1.5～2.5）倍. 1.8×2.5=4.5A 考虑到没有熔体4.5A接近5A规格，所以取5A熔体电流。

交流电流表（IA.IB.IC）0～5A，考虑到读数精确。采用：数字式电流表0～5A，精度：±0.5％。

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直流电压表（V）考虑到(BHJ)线圈电压在0～32V。采用：数字式电压表0～50V，精度：±0.5％。

交流电流表（V）根据DBQ断相保护器额定电压的电气特性为380V。选择数字式电压表0~600V，精度：±0.5％。

电秒表（S）：准备两个数字式电秒表（S）测试DBQ断相保护器的启动时间0~1S及限时型DBQ的延时时间0~100S，精度：±0.5％。

负载电阻（RW1～RW3）150Ω/500W磁盘可调电阻，负载电流可在1.48A～4.0A之间可调。

安全继电器（BHJ）型号为JWXC-1700, 采用：双线圈并联接。吸起值≤16.8V 释放值≥4.6V。

安全继电器（1DQJ）无极：JWJXC-125/80 直流吸起值≤12V 释放值≥2.5V,

交流接触器（1J）JZC1–22 E AC220V/10A

2.2 测试台的测试电路设计

笔者的DBQ断相保护器测试台主要有两部分组成，第一部分主回路电路，第二部分控制回路电路。能够实现主回路三相三线制电路过载及断相检测，并能够实现保护（切断电源）。利用电流互感器检测三相电流，同时检测过载。当过载或断相时利用交流接触器切断电源。

2.2.1 主回路电路

图2-1 主回路电路

图2-1是DBQ断相保护器的主回路电路，它根据断相保护器的原理，三个互感器的一级线圈分别串接在三相电路当中，次级线圈首尾相连，再接以整流桥。互感器工作在磁饱和状态，当三相电流通过时，互感器二次侧除基波外还有其他

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谐波分量。由于三相基波相位差为120°，

基波分量UA1+UB1+UC1=0 （1） 三次波谐UA3+UB3+UC3=3UA3。 （2）

由3UA3经过桥式整流输出直流，使BHJ继电器吸起，以保持1DQJ吸起。 若在三相交流电通电过程中出现断相（例如断A相），此时电机缺相运行极易烧毁电机。此时，由于有电的两相电流矢量和为零，即：

IB+IC=0

所以 IB=-IC （3）

三相电源经过熔断器（RD1~RD3）后，通过三个互感器进入桥式整流装置，输出直流电源，输出电源的灯亮，BHJ吸起，电压表V4此时测试DBQ的输出电压。IA，IB，IC分别测试DBQ断相保护器三路的交流电流[4]。

当依次关闭K1、K2、K3，则相应关闭这一相的输入电源，这相互感器的输出电压为零，桥式整流输出电压为零，BHJ不吸起，DBQ断相保护器的输出电压为零。

2.2.2 控制回路电路

图2-2 控制回路

图2-2是断相保护器检测装置的控制回路电路，当按下启动按钮后，J继电器线圈得电吸合，常开接点J闭合，启动按钮灯亮、停止按钮灯亮，BHJ吸起，吸合灯亮，释放灯灭。按下停止按钮，当J继电器线圈失磁落下时，常开接点J再次断开，启动按钮灯灭、停止按钮灯灭，BHJ断开，吸合灯灭，释放灯亮。

3. 测试台的搭建与改造

根据自己的思路，我设计与搭建完成了DBQ断相保护器测试台的雏形，而这样是远远不够的，今年3月，公司下发了通知TH15-011（关于对断相保护器轮休测试的通知）[5]，下发了对于断相保护器轮修的测试要求，根据要求，对断相保护器测试台增加了限时型、启动时间和额定电压的测试要求。为此，我对于自己测试组装的断相保护器测试台进行了再次研究与改造，还特意来到了铁路电

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务段参观学习，记录了相关的测试参数，寻求新一轮的突破。

图3-1 控制回路（改）

图3-1是经过改造后的控制电路图，具体的工作原理如下：

当打开总开关后，测试台（A1—N）两端获得220V电源，当按下启动按钮测试台开始工作：电源通过SJ1延时常闭触电→停止按钮→启动按钮→J1、SJ2继电器线圈得电吸起，J1（5—7）自保触点闭合，启动指示灯点亮，同时主回路J1触点的闭合，三相负载RW1～RW3接通。另外L1～L3三相互感器次级头尾相接，经桥式整流后为BHJ供电。BHJ触点动作→吸合灯亮，释放灯灭；同理，当BHJ释放后，吸合灯灭，释放灯亮。测试完毕后，按下停止按钮→J1、SJ2、J2线圈落下，测试台断电，数据清零，进行第二轮测试。

3.1 启动时间的功能

根据新下发的测试要求，在测试台上我增加了对启动时间所需的器件进行加装，具体结构示意图见图3-1，开关电源A、及B都采用了AC220V/DC5V直流输出5V供计数器的工作电源之用，当按下启动按钮时见后，J1线圈得电，J1触点闭合，主回路接通，BHJ吸起。J1触点(计1–计5)通，计数器A开始计时，≤0.35秒时BHJ触点（计2–计5）断开，同时SJ2线圈得电，SJ2触点延时闭合（计2–计3）闭合，自动停止计时，启动时间测试完毕并保存记录。BHJ触点闭合（计1a–计2a）接通，计数器B连续计时工作，到限时时间≤13秒时BHJ线圈落下，触点（计1a–计2a）断开，计数器B停止计时并保存记录。BHJ触点（1–11）断开，SJ1触点延时20秒断开（设定）→J1、SJ2线圈落下→主回路断开。在20秒前按下停止按钮→J2、SJ1线圈落下→SJ1触点恢复原位，开始第二次的启动测试。此时计数器A上（计3和计4）为手动复零按钮，计数器B上(计2a﹣计4a)为手动复零按钮，计数器清零，进行下一次测试。

3.2 延时时间功能

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另外，现在线路上主要使用的是13秒延时型断相保护器[5]，根据要求，对延时型DBQ断相保护器同样进行了测试改造。具体机构示意图见图3-1，按下计时开关，测试台切换测试类型（13秒延时性DBQ断相保护器），启动电源，BHJ吸起，计数器B上BHJ触点（计1a﹣计2a）接通开始计时，测试DBQ断相保护器的延时时间。测试完毕后，进行手动复零，进行下一次测试。

3.3 安全性能的改造

在完成一系列的工作以后，笔者对断相保护器测试台的安全性能进行了维护，图2-1中主回路的三个可变磁盘电阻RW1、RW2、RW3用作模拟三相交流电机的线圈，为保护磁盘电阻的过热易损坏，图3-1中，对DBQ测试台的测试时间进行了限制20秒的内控，避免了测试时间过长，电阻发热烧毁等问题的出现。由于测试台工作电压380V，在测试台的外壳进行接地，采取安全保护措施。

4 测试步骤及实际案例

测试台的测试步骤，见图4-1：

作业前准备作业工具登记卡电台帐作业中非延时性断相保护器检测无断相时参数A相断开时参数B相断开时参数C相断开时参数延时性断相保护器检测无断相时参数A相断开时参数B相断开时参数C相断开时参数延时时间记录验证作业后合格品（贴上标签）登记入库不合格（留底）

图4-1 DBQ断相保护器检测作业流程框图

一、断相保护器测试台检查： a) 检查断相保护器测试台外壳；

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图4-2 继电器测试台

b) 检查断相保护器各交流电流表，直流电压表测试性能完好； c) 断相保护器插座完好，无断路现象。 二、断相保护器插上插座：

a) 将断相保护器以左右摇晃的方式插入插座。

图4-3 断相保护器测试座

b) 根据断相保护器延时型还是非延时性将开关打向对应位置。

图4-4 延时/不延时 选择开关

三、打开断相保护器测试台： a) 插上380V的电源；

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图4-5 电源插座

b) 打开测试台总开关；

图4-6 总开关

c) 按下测试启动按钮；

图4-7 启动按钮

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d) 记录断相保护器的启动时间；

图4-8 启动时间

e) 记录三相输入额定电压；

图4-9 三相额定电压

f) 记录A相交流电流表，B相交流电流表，C相交流电流表，直流输出电源数据。

四、模拟断相开关：打开B、C相电流，关闭A相电流：

a) 记录A相交流电流表，B相交流电流表，C相交流电流表，直流输出电源数据。

图4-10 A相开关闭合状态

五、打开A、C相电流开关，关闭B相电流开关：

a) 记录A相交流电流表，B相交流电流表，C相交流电流表，直流输出电压数据。

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图4-11 B相开关闭合状态

六、打开A、B相电流，关闭C相电流：

a) A相交流电流表，B相交流电流表，C相交流电流表，直流输出电源数据。

图4-12 C相开关闭合状态

七、恢复A、B、C相电流： a) 等待DBQ测试台自动关闭； b) *记录延时时间（延时型继电器）； c) 计时器清零；

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图4-13 清零按钮

d) 关闭总电源； e) 拔下断相保护器。

35 30 25 20 15 10 5 0 6 8 4 3 2 4 A、B、C缺相 18 9 0 1 0 1 1 0 1 2 合计 10 11 9 30 7月 8月 9月 合计（次） 变压器匝间短路 LED指示灯不亮 BHJ线圈电压偏低

图4-14 7、8、9月DBQ断相保护器故障汇总

在制作完了这台断相保护器测试台后，我们马上对当年7、8、9月的DBQ断相保护器进行全线路的故障检测，效果是显著的。7、8、9月三月，通过测试台共汇总除了4项常见的问题：变压器匝间短路、A、B、C缺项、LED指示灯不亮，BHJ线圈电压偏低等问题，可以说为上海地铁线路运行的安全做出了一定的贡献，对可能出现故障做到防患于未然。

故障率60P@0 %0%9%0%上海瑞信西安华特北京铁路 12

55%故障率19%北京国铁济南三鼎

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图4-15 各公司DBQ断相保护器故障率比对

除了故障汇总，我们还用DBQ断相保护器测试台，对各公司出产的DBQ断相保护器的故障率进行了再次比对，其中上海瑞信生产的DBQ断相保护器质量最好，故障率为0%。DBQ断相保护器测试台的诞生，为我们提供了一个可以见到的质量对比，提高了线路购买DBQ断相保护器的效率和安全系数。

6 结束语

从近的来说，DBQ断相保护器测试台的制作完成，为上海地铁维护保障中心通号分公司节约了检测成本，以及购买测试装置的费用。在这样的情况下，我们组建了一台适用于上海地铁的DBQ断相保护器装置，为全线路地铁的DBQ做到了精确而稳定的测试，做到防患于未然。

从远的来讲，制作这项断相保护器的过程提高了我自己的能力，证明了我自己，也让我对DBQ设备的原理有了更加清晰的认识。总结了一系列线路运行中，该设备出现的故障，以及明确地分析出了适合上海地铁的DBQ断相保护器生产厂家。

然而，该检测装置的使命还没有结束。由于班组内产生的工作电压380V还不够稳定，三个负责稳定电压的装置还在制作的过程当中。在未来，我们还将对DBQ断相保护器付诸于实践——搭配测试台，进行DBQ装置的检修。真正做到解决和克服DBQ断相保护器的故障检修问题，为上海地铁的运行保驾护航！

7 参考文献

1.《DBQ断相保护器使用说明书（太原京丰）》, 太原电务器材厂,2015.1; 2.《DCBHQ-S限时断相保护器使用说明书 》，北京国铁路阳技术有限公司，2015.1； 3. 曾显福，《西安华特DBQR-S资质资料及说明书》，兰州铁路局，2006.3 4 纪德寿，《2010年断相保护器测试台设计》，上海地铁维保中心通号分公司，2010.1 5 王勇，《TH15-011（关于对断相保护器轮休测试的通知）》，上海地铁维保中心通号分公司，2015.4

6 赵清华，《DBQ断相保护器设备日常检测作业指导书》，上海地铁维保中心通号分公司，2015.4

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附录

测试台运行流程图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4a5p.html