1 概述

門式起重機采用架空滑觸線供電，具有運行經(jīng)濟、維護方便、使用壽命長，且不占用起重機有效作業(yè)場地等優(yōu)點，因此得到普遍運用；但其*大的缺點是斷線時對起重機作業(yè)區(qū)內(nèi)外的人員、貨物、設(shè)備的安全會造成極大的危害。 為此，鐵道部各有關(guān)部門從管理上提出了相應(yīng)的安全防范要求。 如上海鐵路局將滑觸線安裝斷線安全保護裝置列為起重機安全管理的“硬八件”之一。

多年來，各地推出了一些滑觸線斷線安全保護裝置，但大都存在著技術(shù)陳舊、保護功能不完善，甚至裝置自身工作及保護不可靠等問題。為此，我們經(jīng)過近一年時間的調(diào)研、試制、改進，于1995年成功地研制出一種集供電線路缺相、斷線、相地短路及相間短路為一體的多功能保護裝置－－“DXB－1”起重機滑觸線安全保護裝置。同年9月起該裝置在福建、廣東兩地的鐵路貨場和海運碼頭安裝了16臺套，運行至今，對起重機供電線路的各種故障保護靈敏可靠，并顯示出其自身工作穩(wěn)定、使用壽命長等特點，得到用戶一致的好評。 該裝置于1997年6月23日通過了福州鐵路分局的科技成果驗收鑒定。經(jīng)過福建省科技信息服務(wù)中心檢索，該項目技術(shù)目前處于國內(nèi)先進水平。

2 裝置工作原理

裝置由電源開關(guān)、主機和終端檢測網(wǎng)絡(luò)三部分組成（ 見原理框圖） 。

檢測網(wǎng)絡(luò)接在電源滑觸線 W1、W2、W3 的末端，用于檢測前端的滑觸線及供電電源的運行情況。 網(wǎng)絡(luò)將檢測到的信號以電壓的形式送往主機，經(jīng)由信號比較器與基準值比較，篩選出相關(guān)的、溢出閾值的信號送入積分鑒別電路。當鑒別出故障信號后，送至脈沖形成電路產(chǎn)生脈沖，開啟伺服電源，啟動各功能機構(gòu)，迅速斷開電源開關(guān)，并聲光報警，達到對滑觸線及供電線路的安全保護之目的。

2.1 終端檢測網(wǎng)絡(luò)

終端檢測網(wǎng)絡(luò)擔負著前方滑觸線、供電線路及設(shè)備的故障信號采集和發(fā)送，同時也承受著各種操作過電壓的沖擊。 其中*為嚴重的是起重機運行中電源突然跳閘，其瞬態(tài)電壓對檢測網(wǎng)絡(luò)器件的安全是個極大的危害。因此，網(wǎng)絡(luò)中采取了電壓緩沖、浪涌吸收和溫度補償?shù)却胧?經(jīng)各地運行實踐證明，檢測網(wǎng)絡(luò)的使用壽命，連續(xù)工作的穩(wěn)定性、可靠性均獲得良好的效果。

終端檢測網(wǎng)絡(luò)所采集的信號，包含了故障信號和各種干擾信號，如帶感性負載操作開關(guān)的瞬態(tài)干擾，臨近27.5kV 電力機車接觸網(wǎng)的射頻干擾和某些起重設(shè)備自身采用串級調(diào)速系統(tǒng)所產(chǎn)生的電源污染干擾等。 這些復(fù)雜的信號均通過 P 線完整地送往主機。

2.2 主機

主機由 L1～3／P 比較器、N ／P 比較器、信號積分鑒別脈沖、伺服電源、功率放大、執(zhí)行機構(gòu)、聲光報警等單元電路組成。 檢測網(wǎng)絡(luò)通過 P 線送來的各種復(fù)雜信號，由 L1～3／P 比較器、N ／P比較器及積分鑒別電路進行處理，確認故障后產(chǎn)生脈沖，開啟伺服電源，并由執(zhí)行機構(gòu)切斷電源控制開關(guān)，同時聲光報警。

（1） L1～3／P 比較器與積分鑒別電路L1～3／P 比較器與積分鑒別電路的功能是對 P 線的各種復(fù)雜信號進行篩選、鑒別、過濾和選通。由于干擾信號均為非正弦電壓，而故障信號為正弦電壓，L1～3／P 比較器則把外來電壓信號與三相電源電壓進行波形、幅值及相位等的比較，篩選出相同頻率且溢出閾值的正弦電壓信號送入積分鑒別電路，通過積分再將各開關(guān)合閘時觸頭閉合的非一致性產(chǎn)生的假象信號濾除，選出確切的故障信號送入脈沖電路，觸發(fā)產(chǎn)生脈沖，實現(xiàn)對伺服電源及各執(zhí)行機構(gòu)的信號總控制。

（2） N ／P 比較器與積分鑒別電路N ／P 比較器以大地為參考點，監(jiān)視著檢測網(wǎng)絡(luò)及信號傳輸 P 線的工作情況。 正常工作狀態(tài)時，檢測網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)電壓信號通過 P 線送入N ／P 比較器，并維持 N ／P 比較器的平衡。 當檢測網(wǎng)絡(luò)因器件等原因失去檢測功能或 P 線失去 傳輸能力（ 如斷線或接點接觸**等） 時，N ／P 比較器失去平衡，電路翻轉(zhuǎn)，信號輸入到積分電路，經(jīng)積分鑒別，排除假象干擾，將終端檢測網(wǎng)絡(luò)及信號傳輸 P 線的故障信號送入脈沖形成電路，產(chǎn)生總控制信號。

（3） 伺服電源及其它

為提高裝置工作的穩(wěn)定可靠和器件的運行壽命，主機電路引入了伺服電源，它由脈沖形成電路的**個脈沖啟動后，送往功率放大、執(zhí)行機構(gòu)和聲光報警電路。 當脈沖形成電路的**個脈沖到達功率放大電路后，經(jīng)放大而推動執(zhí)行機構(gòu)，使之切斷電源開關(guān)的控制回路而中斷滑觸線供電，同時聲光報警，達到滑觸線安全保護的目的。

3 功能與參數(shù)

本裝置對保護區(qū)段內(nèi)的供電線路具有缺相、斷線、相地短路、相間短路等安全保護功能，并具有運行自檢功能和故障記憶功能。 各主要保護功能的動作響應(yīng)時間經(jīng)福建省中檢所檢測的數(shù)據(jù)如下表：

4 適用范圍

“DXB－1”起重機滑觸線保護裝置適用于中性點接地的交流三相制供電系統(tǒng)的線路區(qū)段保護。

電源頻率：50～60Hz

電源電壓：（70％～110％）380V

額定電流：250～1000A

海拔高度：＜2000m

環(huán)境溫度：－40～＋55℃

相對濕度：40℃達98％

大氣壓力：86～106kPa

5 結(jié)束語

根據(jù)福建省中檢所的檢測和福州鐵路分局科技成果驗收鑒定，以及大范圍用戶的反饋意見證明，該裝置技術(shù)先進，運行穩(wěn)定，保護功能可靠，使用壽命長，是起重機電源滑觸線等供電線路的缺相、斷線、相地短路、相間短路等故障安全保護的理想裝置。