1 概述

門式起重機(jī)采用架空滑觸線供電，具有運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便、使用壽命長，且不占用起重機(jī)有效作業(yè)場地等優(yōu)點(diǎn)，因此得到普遍運(yùn)用；但其*大的缺點(diǎn)是斷線時(shí)對起重機(jī)作業(yè)區(qū)內(nèi)外的人員、貨物、設(shè)備的安全會(huì)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(hù)裝置列為起重機(jī)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(hù)裝置，但大都存在著技術(shù)陳舊、保護(hù)功能不完善，甚至裝置自身工作及保護(hù)不可靠等問題。為此，我們經(jīng)過近一年時(shí)間的調(diào)研、試制、改進(jìn)，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(hù)裝置－－“DXB－1”起重機(jī)滑觸線安全保護(hù)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(yùn)碼頭安裝了16臺(tái)套，運(yùn)行至今，對起重機(jī)供電線路的各種故障保護(hù)靈敏可靠，并顯示出其自身工作穩(wěn)定、使用壽命長等特點(diǎn)，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(yàn)收鑒定。經(jīng)過福建省科技信息服務(wù)中心檢索，該項(xiàng)目技術(shù)目前處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

2 裝置工作原理

裝置由電源開關(guān)、主機(jī)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(yùn)行情況。 網(wǎng)絡(luò)將檢測到的信號以電壓的形式送往主機(jī)，經(jīng)由信號比較器與基準(zhǔn)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(dāng)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(dòng)各功能機(jī)構(gòu)，迅速斷開電源開關(guān)，并聲光報(bào)警，達(dá)到對滑觸線及供電線路的安全保護(hù)之目的。

2.1 終端檢測網(wǎng)絡(luò)

終端檢測網(wǎng)絡(luò)擔(dān)負(fù)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(shí)也承受著各種操作過電壓的沖擊。 其中*為嚴(yán)重的是起重機(jī)運(yùn)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(gè)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(bǔ)償?shù)却胧?經(jīng)各地運(yùn)行實(shí)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(fù)載操作開關(guān)的瞬態(tài)干擾，臨近27.5kV 電力機(jī)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(jī)。

2.2 主機(jī)

主機(jī)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(jī)構(gòu)、聲光報(bào)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(jìn)行處理，確認(rèn)故障后產(chǎn)生脈沖，開啟伺服電源，并由執(zhí)行機(jī)構(gòu)切斷電源控制開關(guān)，同時(shí)聲光報(bào)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)對伺服電源及各執(zhí)行機(jī)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(diǎn)，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(shí)，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(dāng)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(diǎn)接觸**等） 時(shí)，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(yùn)行壽命，主機(jī)電路引入了伺服電源，它由脈沖形成電路的**個(gè)脈沖啟動(dòng)后，送往功率放大、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和聲光報(bào)警電路。 當(dāng)脈沖形成電路的**個(gè)脈沖到達(dá)功率放大電路后，經(jīng)放大而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(shí)聲光報(bào)警，達(dá)到滑觸線安全保護(hù)的目的。

3 功能與參數(shù)

本裝置對保護(hù)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(hù)功能，并具有運(yùn)行自檢功能和故障記憶功能。 各主要保護(hù)功能的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)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(jī)滑觸線保護(hù)裝置適用于中性點(diǎn)接地的交流三相制供電系統(tǒng)的線路區(qū)段保護(hù)。

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(dá)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(yàn)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(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定，保護(hù)功能可靠，使用壽命長，是起重機(jī)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(hù)的理想裝置。