電力機(jī)車真空主斷路器的運(yùn)用與維護(hù)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電力機(jī)車真空主斷路器的運(yùn)用與維護(hù)黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014 年年 12 月月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電力機(jī)車真空主斷路器的運(yùn)用與維護(hù)姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)：鐵道機(jī)車車輛（電力機(jī)車）專業(yè)學(xué)院：機(jī)車車輛學(xué)院答 辯 日 期：2014 年 12 月單位：黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘 要I摘 要電力機(jī)車被廣泛應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸、城市地鐵以及輕軌運(yùn)輸上，用它作為運(yùn)輸系統(tǒng)的動(dòng)力裝置，因此它是運(yùn)輸系統(tǒng)的核心。電力機(jī)車電氣線路通常由三部分組成，即主電路、輔助電路和控制電路。如果按電器所接入的電路可以把電力機(jī)車電器分為三部分，即主電路電器、輔助電路電器和控制

2、電路電器。主電路電器是指使用在電力機(jī)車主電路中的電器。主斷路器就是主電路中重要部分之一。主斷路器是接在受電弓與主變壓器原邊繞組之間，安裝在機(jī)車車頂中部，它是電力機(jī)車電源的總開關(guān)和機(jī)車的總保護(hù)電器。當(dāng)主斷路器閉合時(shí)，機(jī)車通過(guò)受電弓從接觸網(wǎng)導(dǎo)線上獲得電源，投人工作；若機(jī)車主電路和輔助電路發(fā)生短路、過(guò)載、接地等故障時(shí)，故障信號(hào)通過(guò)相關(guān)控制電路使主斷路器自動(dòng)開斷，切斷機(jī)車總電源，防止故障范圍擴(kuò)大。主斷路器是電力機(jī)車的總開關(guān)，必須經(jīng)常保持良好的技術(shù)狀態(tài)。檢查各連接氣管、定位機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)氣缸、主閥、起動(dòng)閥、延時(shí)閥、分閘及合閘電磁鐵裝置，非線性電阻、滅弧室、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)動(dòng)絕緣子、隔離開關(guān)靜觸頭與靜主觸頭完好。

3、各部件檢修時(shí)，尚須進(jìn)一步解體、檢查和修理，然后按規(guī)定程序逐一進(jìn)行各部件的組裝，最后完成主斷路器的總體組裝并進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)。本論文針對(duì)新型的主斷路器進(jìn)行分析，將主斷路器的發(fā)展與日常運(yùn)用結(jié)合，根據(jù)目前的使用情況來(lái)探討如何能在確保人身安全、設(shè)備安全、生產(chǎn)安全的前提下更好的投入運(yùn)營(yíng)。關(guān)鍵詞：主電路；真空主斷路器；電力機(jī)車；維護(hù)與運(yùn)用；發(fā)展AbstractIIAbstractElectric locomotive is widely used in railway transportation, urban subway and light rail transportation, power devic

4、e of the transport system as it, so it is the core of the transport system. The electric circuit of electric locomotive is composed of three parts, namely, the main circuit, auxiliary circuit and control circuit.If the access according to the circuit of the electric locomotive electrical power can b

5、e divided into three parts, namely, the main circuit and auxiliary circuit of electrical appliances and electrical control circuit. The main circuit is used in the electric locomotive main circuit of the electrical. One of the important parts of the main circuit breaker is in the main circuit. The m

6、ain circuit breaker is connected between the panto graph and the main transformer primary winding,installed on the locomotive roof central, it is the general protection of electrical switch and the power supply of the locomotive electric locomotive. When the main circuit breaker is closed, the locom

7、otive panto graph is obtained through power from the contact wire, back to work; if the locomotive main circuit and auxiliary circuit when short circuit, overload, grounding fault, the fault signal through the relevant control circuit to make the main circuit breaker automatically cut off, cut off t

8、he total power locomotive fault range, prevent expand.The main circuit breaker is the master switch of the electric locomotive, must always maintain a good technical condition. Check the connection pipe, a positioning mechanism and a driving cylinder, a main valve, valve, valve, start delay tripping

9、 and closing electromagnet device, nonlinear resistance, arc quenching chamber, isolating switch, rotary insulator, isolating switch static contact and the static main contact intact.Each component overhaul, it still needs further disintegration, inspection and repair, and then according to the pres

10、cribed procedures one by one assembly of components, finally completed the overall main circuit breaker assembly and adjustment test.AbstractIIIThis paper aiming at the main breaker of the utility model is analyzed,combining the development and the daily use of the main circuit breaker, to explore h

11、ow to better in the premise of ensuring personal safety, equipment safety, production safety under the operations according to the current situation of use.Keywords:The main circuit,vacuum circuit breaker,electric locomotive,maintenance and use,development目 錄IV目 錄摘 要.IABSTRACT.II第 1 章 緒 論.11.1 概述真空主

12、斷路器.11.1.1 真空主斷路器的工作及動(dòng)作分析.11.1.2BVAC N99 型交流真空主斷路器結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理分析.3 1.2 電力機(jī)車新型智能真空主斷路器的研制.31.3 電力機(jī)車上新型真空主斷路器設(shè)計(jì)思路.4第 2 章 電力機(jī)車真空斷路器真空開關(guān)管的測(cè)試.62.1 引言.6 2.2 真空開關(guān)結(jié)構(gòu)組成及工作原理.62.3 測(cè)試過(guò)程及結(jié)果.72.4 結(jié)束語(yǔ).8第 3 章 真空主斷路器的維護(hù)與保養(yǎng).93.1 真空斷路器的常見(jiàn)故障現(xiàn)象及處理方法.93.2 BVAC N99 系列真空斷路器的維護(hù)與保養(yǎng).103.3 結(jié)束語(yǔ).10結(jié) 論.12參考文獻(xiàn).13致 謝.14第 1 章 緒 論1第 1 章

13、緒 論1.1 概述真空主斷路器真空主斷路器是以真空作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，利用真空耐壓強(qiáng)度高和介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)快的特點(diǎn)進(jìn)行滅弧的。與空氣斷路器相比，真空斷路器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、分段容量大、動(dòng)作速度快、絕緣強(qiáng)度高、整機(jī)檢修工作量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在電力工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。由于電力機(jī)車的特殊使用環(huán)境和一些惡劣工作條件所限，真空斷路器直到 20 世紀(jì) 80 年代才運(yùn)用到電力機(jī)車上。1.1.1 真空主斷路器的工作及動(dòng)作分析主斷路器是電力機(jī)車的一個(gè)重要部件，用于開短、接通電力機(jī)車的 25kv 電路，同時(shí)用于機(jī)車過(guò)載和短路保護(hù)。HXD3 型電力機(jī)車裝有一臺(tái) BVAC N99 型真空斷路器，該設(shè)備的設(shè)計(jì)

14、和開斷操作完全適用于機(jī)車電力牽引的要求和工作條件。它具有絕緣性高，環(huán)境穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開端容量大，機(jī)械壽命長(zhǎng)，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。真空斷路器的生產(chǎn)廠家比較多，型號(hào)也較繁雜。按使用條件分為戶內(nèi)和戶外兩種類型。主要由框架部分，滅弧室部分(真空包)，和操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分組成。 下面以浙江華儀電器科技股份有限公司生產(chǎn)的 ZW2712 型戶外高壓真空斷路器為例，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)與工作原理。 斷路器本體部分由導(dǎo)電回路，絕緣系統(tǒng)，密封件和殼體組成。整體結(jié)構(gòu)為三相共箱式。其中導(dǎo)電回路由進(jìn)出線導(dǎo)電桿，進(jìn)出線絕緣支座，導(dǎo)電夾，軟連接與真空滅弧室連接而成。 此機(jī)構(gòu)為電動(dòng)儲(chǔ)能，電動(dòng)分合閘，同時(shí)具有手動(dòng)功能。整個(gè)結(jié)構(gòu)由合閘彈簧

15、，儲(chǔ)能系統(tǒng)，過(guò)流脫扣器，分合閘線圈，手動(dòng)分合閘系統(tǒng)，輔助開關(guān)，儲(chǔ)能指示等部件組成。真空斷路器利用高真空中電流流過(guò)零點(diǎn)時(shí)，等離子體迅速擴(kuò)散而熄滅電弧，完成切斷電流的目的。 儲(chǔ)能過(guò)程：當(dāng)儲(chǔ)能電機(jī) 14 接通電源時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)緊靠在偏心輪上的滾子 10 帶動(dòng)拐臂 9 及連板 7 擺動(dòng)，推動(dòng)儲(chǔ)能棘爪 6 擺動(dòng)，使棘輪 11轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)棘輪 11 上的銷與儲(chǔ)能軸套 32 的板靠住以后，二者一起運(yùn)動(dòng)，使掛在儲(chǔ)能軸套上 32 上的合閘彈簧 21 拉長(zhǎng)。儲(chǔ)能軸套 32 由定位銷 13 固定，維持儲(chǔ)能狀第 1 章 緒 論2態(tài)，同時(shí)，儲(chǔ)能軸套 32 上的拐臂推動(dòng)行程開關(guān) 5 切斷儲(chǔ)能電機(jī) 14 的電源，

16、并且儲(chǔ)能棘爪被抬起，與棘輪可靠脫離。 合閘操作過(guò)程：當(dāng)機(jī)構(gòu)接到合閘信號(hào)后（開關(guān)處于斷開，已儲(chǔ)能狀態(tài)），合閘電磁鐵 15 的鐵心被吸向下運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)定位件 13 向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，解除儲(chǔ)能維持，合閘彈簧 21 帶動(dòng)儲(chǔ)能軸套 32 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，其凸輪壓動(dòng)傳動(dòng)軸套 30，帶動(dòng)連板 29 及搖臂 27 運(yùn)動(dòng)，使搖臂 27 扣住半軸 25，使機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)。此時(shí)，連鎖裝置 28 鎖住定位件，使定位牛不能逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到機(jī)構(gòu)聯(lián)銷的目的，保證了機(jī)構(gòu)在合閘位置不能合閘操作。 分閘操作過(guò)程：斷路器合閘后，分閘電磁鐵接到信號(hào)，鐵芯吸合，分閘脫扣器 19 中的頂桿向上運(yùn)動(dòng)，使脫扣軸 16 轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)頂桿 1

17、8 向上運(yùn)動(dòng)，頂動(dòng)彎板26 并帶動(dòng)半軸 25 向反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。半軸 25 與搖臂 27 解扣，在分閘彈簧的作用下，斷路器完成分閘操作。 在電力系統(tǒng)中變電站上的變壓器、線路等元件，由于檢修改變運(yùn)行方式發(fā)生故障的，需將它們接入或退出，因而進(jìn)行一些操作。為完成在正常情況下能可靠地接通和開斷電路，在改變運(yùn)行方式時(shí)能靈活地進(jìn)行切換操作，在電路發(fā)生故障時(shí)能迅速切除故障電流，在電力系統(tǒng)變電站上必須裝一些開關(guān)電器。其中斷路器的任務(wù)最為重要、地位最重要，其結(jié)構(gòu)也最為復(fù)雜。 真空斷路器的主要結(jié)構(gòu)由真空滅弧室、操作機(jī)構(gòu)和絕緣支撐件基架等組成。當(dāng)動(dòng)、靜觸頭在操作機(jī)構(gòu)的作用下分閘時(shí)，觸頭間產(chǎn)生電弧，觸頭表面在高溫下?lián)]

18、發(fā)出蒸汽，由于觸頭設(shè)計(jì)為特殊形狀，在電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一磁場(chǎng)，電弧在此磁場(chǎng)作用下沿觸頭表面切線方向快速運(yùn)動(dòng)，在金屬圓筒上凝結(jié)了部分金屬蒸汽，電弧在自然過(guò)零時(shí)就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強(qiáng)度又迅速恢復(fù)起來(lái)。真空斷路器具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以在變電站上應(yīng)用很多。由于采用了特殊的真空元件，隨著近年來(lái)制造水平的提高，滅弧室部分的故障明顯降低。真空滅弧室無(wú)需檢修處理，當(dāng)其損壞時(shí)，只能采取更換，一次性產(chǎn)品。由于真空斷路器具有分?jǐn)嗄芰Ω摺⑾ɑ∧芰?qiáng)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便的優(yōu)點(diǎn)，所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，顯示了其巨大的優(yōu)越性，在 10KV 電壓等級(jí)的高壓斷路器中真空斷路器占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，吉林永大集團(tuán)股份有限公司為國(guó)內(nèi)最早

19、研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化推出此種開關(guān)的高新技術(shù)企業(yè)，是目前國(guó)內(nèi)最大的永磁開關(guān)研發(fā)與生產(chǎn)基地。第 1 章 緒 論31.1.2BVAC N99 型交流真空主斷路器結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理分析1-底板；2-插座連接器；3-110V 控制單元；4-輔助觸頭；5-肘節(jié)機(jī)構(gòu)；6-保持線圈；7-風(fēng)缸；8-電磁閥；9-調(diào)壓閥；10-儲(chǔ)風(fēng)缸；11-垂直絕緣子；12-絕緣操縱桿；13-傳動(dòng)頭組裝；14-高壓連接端(HV1)；15-水平絕緣子；16-真空開關(guān)管組裝；17-高壓連接端（HV2）圖 1-1 BVAC N99 型交流真空主斷路器高壓部分結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，包括水平絕緣子、真空包組裝和傳動(dòng)軸頭組裝等。由圖可以看出，真空包組裝

20、安裝于水平絕緣子內(nèi)部，構(gòu)成機(jī)車頂上的高壓回路。真空包通過(guò)密封盒大氣隔離，真空包包括動(dòng)觸頭、靜觸頭和瓷質(zhì)外罩等。同時(shí)，真空包的真空度是其最主要的參數(shù)之一，和真空包的開端能力成一定關(guān)系。中間絕緣部分包括如圖 1-1 所示垂直絕緣子 11 和底板 1 以及安裝于車頂與斷路器之間的 O 形密封圈。垂直絕緣子安裝在底板上用以提供 30kv 的絕緣要求，同時(shí)絕緣操縱桿通過(guò)垂直絕緣子的軸向中心孔，連接電空機(jī)械裝置和真空包的動(dòng)觸頭。底板安裝于車頂，O 形密封圈用以保證斷路器與車頂之間的密封?？刂撇糠职▋?chǔ)風(fēng)缸、調(diào)壓閥、壓力開關(guān)、電磁閥、壓力氣缸、保持線圈、肘節(jié)機(jī)構(gòu)、110V 控制單元等操縱控制部件。1.2 電

21、力機(jī)車新型智能真空主斷路器的研制針對(duì)現(xiàn)有電力機(jī)車主斷路器的不足，研制一種新型電力機(jī)車真空主斷路器，以“1+1”方式安裝，在某主斷路器發(fā)生故障時(shí)，司機(jī)可通過(guò)開關(guān)切換到另一臺(tái)主斷路器，保證機(jī)車不因?yàn)橹鲾嗦菲鞴收隙l(fā)生機(jī)破。第 1 章 緒 論4主斷路器是用來(lái)接通和分?jǐn)嚯娏C(jī)車的高壓電路，是機(jī)車的電源總開關(guān)，同時(shí)，當(dāng)機(jī)車發(fā)生故障時(shí)它又可迅速切斷機(jī)車總電源以保護(hù)其他設(shè)備，是機(jī)車最主要的保護(hù)裝置，所以主斷路器具有控制和保護(hù)的雙重功能，其可靠性直接影響機(jī)車的安全運(yùn)行。目前，電力機(jī)車安裝的主斷路器分空氣斷路器和真空斷路器。由于空氣斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高而不被新型機(jī)車采用，但普通真空斷路器也存在絕緣強(qiáng)度薄弱等

22、不足。因此我們?cè)谝慌_(tái)機(jī)車上安裝兩臺(tái)主斷路器即兩臺(tái)主斷路器安裝在同一底座上，控制裝置也相互獨(dú)立。實(shí)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)車上有兩臺(tái)主斷路器交替工作，避免因單臺(tái)主斷路器發(fā)生故障而引起的機(jī)破，保證機(jī)車安全運(yùn)行。1.3 電力機(jī)車上新型真空主斷路器設(shè)計(jì)思路目前，電力機(jī)車上主斷路器只有一臺(tái)，無(wú)論是空氣斷路器還是真空斷路器，在運(yùn)行中一旦主斷路器發(fā)生故障，則機(jī)車只能停止運(yùn)行等待救援。因此我們?cè)O(shè)計(jì)增加一臺(tái)主斷路器，當(dāng)一臺(tái)主斷路器發(fā)生故障時(shí)可以有另一臺(tái)替代使用，確保機(jī)車正常運(yùn)行。同時(shí)為了不過(guò)多地改變機(jī)車原有的構(gòu)造和尺寸，我們?cè)O(shè)計(jì)將兩臺(tái)主斷路器放置在同一臺(tái)底座固定板上，以便于安裝。采用真空滅?。簽樘岣咧鲾嗦菲鞯氖褂脡勖蜏p小主斷

23、路器的體積，我們?nèi)∠諝鈹嗦菲鞯母綦x開關(guān)，并把滅弧室改用真空滅弧室。真空滅弧的電性能和機(jī)械性能高，絕緣強(qiáng)度比大氣的絕緣強(qiáng)度要高得多，同時(shí)由于采用真空滅弧，所需的間隙很小，可以實(shí)現(xiàn)提高使用壽命和減小體積的設(shè)想。普通真空滅弧室還不能直接應(yīng)用到電力機(jī)車上。因?yàn)槠胀缁∈业膲勖鼮?1 萬(wàn)次，而電力機(jī)車上斷路器分合動(dòng)作頻繁，1 萬(wàn)次的壽命使用期限也就一年左右，所以我們采用雙斷口串聯(lián)，可提高分?jǐn)喔唠妷旱哪芰Γ挥|頭間距為小開距，可極大地提高滅弧室的壽命。為了保證斷口同步斷開，設(shè)計(jì)采用特殊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使不同步度小于 1ms，小于2ms 的安全值。另外，我們還采用特殊結(jié)構(gòu)的波紋管，以配合小開距，使滅弧室的壽命

24、30 萬(wàn)次。大量的動(dòng)態(tài)分析試驗(yàn)證明，本文所述的真空斷路器的機(jī)械壽命達(dá)到 20 萬(wàn)次以上。我們?cè)O(shè)計(jì)分?jǐn)嘧畲蠖搪冯娏鳛?10KA，但滅弧能力為 20KA，實(shí)際裕度為 l 倍之多。滅弧室中，動(dòng)靜觸頭材料選擇鉻銅合金，截?cái)嚯娏鳛?5A 以下，可第 1 章 緒 論5有效防止操作過(guò)電壓的發(fā)生。操作機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：在各種條件下都應(yīng)可靠地分、合閘，是主斷路器對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求之一。目前廣泛使用的操動(dòng)機(jī)構(gòu)有電磁、彈簧、氣動(dòng)、液壓電動(dòng)，但其機(jī)械故障率占主斷路器總故障的 70%左右。為此，我們采用無(wú)磨耗件精密型永磁機(jī)構(gòu)，不但保證了主斷路器長(zhǎng)期動(dòng)作的可靠性，而且滿足主斷路器分、合閘及滅弧特性要求。滅弧室需要的閉合

25、力為 10001200KN，永磁機(jī)構(gòu)閉合力設(shè)計(jì)為 3300KN，足以確保機(jī)構(gòu)的正常動(dòng)作，傳動(dòng)中的觸頭彈簧壽命500 萬(wàn)次，機(jī)構(gòu)動(dòng)作安全可靠。我們采用釹鐵硼(Nd-Fe-B)永磁體，因?yàn)樗懈叩氖Ｓ啻鸥袘?yīng)強(qiáng)度，Br 可以達(dá)到 1.4T（退磁曲線上磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 為零時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，也成為剩磁）以及高的矯頑力，使永磁體很不容易退磁。永磁機(jī)構(gòu)的壓力和觸頭壓力相比，留了100%的裕量，以保證足夠的安全性。永磁機(jī)構(gòu)通過(guò)電磁機(jī)構(gòu)和永磁鐵的特殊結(jié)合實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)的功能，電磁線圈和磁路為靜止機(jī)構(gòu)，只要設(shè)計(jì)合理，沒(méi)有外力破壞，一般它不會(huì)損壞。大量試驗(yàn)證明，只要選材合理，精心設(shè)計(jì)，永磁機(jī)構(gòu)本身機(jī)械壽命可以達(dá)到

26、100 萬(wàn)次以上。永久磁鐵與分、合閘線圈相配合，較好地解決了合閘時(shí)需要大功率能量的問(wèn)題，因?yàn)橛谰么盆F可以提供磁場(chǎng)能量，作為合閘之用。永磁機(jī)構(gòu)工作時(shí)，只需瞬時(shí)供電，一般小于 60ms，在分、合閘狀態(tài)時(shí)，線圈沒(méi)有電流通過(guò)，保持力由永磁鐵提供，不再消耗能量。這就使我們可以減小合閘線圈的尺寸和工作電流。因此，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)可以做到真正意義上的免維修、少維護(hù)、長(zhǎng)壽命。絕緣設(shè)計(jì)：高壓開關(guān)的絕緣設(shè)計(jì)至關(guān)重要。由于車頂空間的限制，絕緣距離不能很大。電瓷絕緣材料絕緣優(yōu)良、價(jià)格便宜，但聯(lián)接須采用金屬連接件，體大物重，不耐碰撞，內(nèi)外溫差大時(shí)容易開裂。根據(jù)電力機(jī)車上的使用環(huán)境條件，我們選用粘接力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，有較高的

27、耐寒、耐熱、耐化學(xué)穩(wěn)定性的 APG 工藝復(fù)合絕緣材料，雙斷口上進(jìn)上出，在空氣濕度 100%飽和情況下，空氣間絕緣距離400mm，電壓等級(jí) 27.5KV，外爬距 1.2m、內(nèi)爬距 0.9m，對(duì)地耐壓80KV/1min，斷口間耐壓 85KV/1min。APG 工藝復(fù)合絕緣材料與水不親和，可防止因雨水絕緣放電，從而有效地防止瓷瓶放電事故的發(fā)生。第 2 章 電力機(jī)車真空斷路器真空開關(guān)管的測(cè)試6第 2 章 電力機(jī)車真空斷路器真空開關(guān)管的測(cè)試2.1 引言對(duì)韶山 3、韶山 7 型電力機(jī)車真空斷路器的原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了介紹，并對(duì)真空斷路器關(guān)鍵器件真空開關(guān)管的真空度檢測(cè)試驗(yàn)及其動(dòng)靜觸頭的磨損檢測(cè)辦法進(jìn)行

28、了探討，為大修電力機(jī)車真空斷路器是否符合大修規(guī)程、能否裝車使用提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。電力機(jī)車空氣斷路器是電力機(jī)車負(fù)載的總開關(guān)，用于電力機(jī)車主電路電源的開斷、接通，同時(shí)具有過(guò)載、短路和接地保護(hù)功能，是電力機(jī)車關(guān)鍵的大部件。真空斷路器是單斷點(diǎn)交流斷路器，采用真空管（VST）及電空控制，與空氣斷路器相比它具有絕緣性高、環(huán)境穩(wěn)定性好和開斷容量大等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)空氣斷路器逐漸被真空斷路器所代替?，F(xiàn)工廠大修的韶山 3、韶山 7 型電力機(jī)車大部分采用了先進(jìn)的真空斷路器。真空斷路器的真空性能技術(shù)指標(biāo)的嚴(yán)格要求，在大修過(guò)程中，影響了工廠電力機(jī)車真空斷路器的大修質(zhì)量及測(cè)試周期。為此，對(duì)真空開關(guān)管的原理、檢修測(cè)試方

29、法及注意事項(xiàng)，做深入探討（現(xiàn)以韶山 3、韶山 7 型電力機(jī)車常用的 BVAC N99 型真空斷路器為例），以解決電力機(jī)車真空斷路器的真空管技術(shù)參數(shù)測(cè)試問(wèn)題。2.2 真空開關(guān)結(jié)構(gòu)組成及工作原理真空開關(guān)管由 2 個(gè)銅合金觸頭組成，一個(gè)靜觸頭，另一個(gè)是動(dòng)觸頭。靜觸頭安裝在一個(gè)金屬法蘭上，該法蘭安裝在滅弧室的陶瓷外殼上。外殼是由 2 部分組成，中間隔著一個(gè)金屬篩網(wǎng)。當(dāng)觸頭開斷時(shí)燃弧產(chǎn)生的金屬蒸汽會(huì)產(chǎn)生沉淀物，這個(gè)篩網(wǎng)正是用來(lái)防止這些沉淀物黏附在瓷部件上。動(dòng)觸頭是通過(guò)一個(gè)操縱桿來(lái)進(jìn)行移動(dòng)的，這樣就可以保證它的軸向運(yùn)動(dòng)和合適角度。金屬波紋管焊接在動(dòng)觸頭上，末端法蘭（是封口的個(gè)完整部分）用于密封真空管。金屬

30、篩網(wǎng)同樣用于包圍在波紋管四周來(lái)保護(hù)它。主要電氣技術(shù)參數(shù)：工頻耐受電壓，主回路對(duì)地 75KV；輸入和輸出端 75KV；輔助聯(lián)鎖對(duì)地 2KV。雷電沖擊試驗(yàn)，施加電壓（額定沖擊耐受電壓）：主回路對(duì)地 170KV；輸入和輸出端（開斷時(shí)）70KV。真空斷路器絕緣距離，絕緣子垂直 763mm；水平1070mm，間隙 320mm。真空具有良好的絕緣性，因而帶電觸頭間的距離可以設(shè)計(jì)得很小。在下一個(gè)交流電流過(guò)零點(diǎn)，交流電弧就很容易開斷，在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)，觸頭間絕緣可以馬上恢復(fù)，同時(shí)電弧不會(huì)重燃。獨(dú)特形狀的觸頭表面，相當(dāng)?shù)?2 章 電力機(jī)車真空斷路器真空開關(guān)管的測(cè)試7于強(qiáng)加了一個(gè)吸引力，使得電弧繞著觸頭軸心旋轉(zhuǎn)，

31、這樣作用可以使電弧的熱點(diǎn)縮小，從而保證觸頭的磨損達(dá)到最小。圖 2-1 真空開關(guān)管2.3 測(cè)試過(guò)程及結(jié)果為了得到真空管里詳細(xì)的真空狀態(tài)情況，可通過(guò)對(duì)真空管進(jìn)行絕緣檢測(cè)。利用真空斷路器真空試驗(yàn)儀進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，把真空試驗(yàn)儀接在真空斷路器兩端，重復(fù)施加峰值 40KV 的電壓。主要測(cè)試 OBR，OCM，CCM，CBR（mm）這 4 個(gè)參數(shù)，算出彈簧支架的水平總行程:（OBRCBR）mm；動(dòng)觸頭行程：（OCM-CCM）mm；觸頭壓力行程：（OBR-CBR）-（OCM-CCM）mm。測(cè)量工具：量規(guī)和導(dǎo)桿、滑行測(cè)徑校樣器和滑行測(cè)徑器、8mm 規(guī)格扳手、密封帽。檢測(cè)方法：為了進(jìn)行下一步測(cè)量，輔助電路（氣路和電路

32、）必須與閉合和打開電路的主斷路器相連接。旋出螺帽（保證在測(cè)量過(guò)程中無(wú)水、灰塵進(jìn)入機(jī)械裝置）。注意：當(dāng)量規(guī)工作時(shí)不要開啟或閉合主斷路器；測(cè)量尺寸誤差值范圍在0.05mm 內(nèi)。測(cè)量 OBR 尺寸（彈簧支架打開）使真空斷路器開啟。將量規(guī)插入導(dǎo)套，手工旋緊軸頭導(dǎo)套；加壓力使量規(guī)緊靠彈簧支架；測(cè)量和記錄 OBR 值，取消量規(guī)的最大值；閉合斷路器；測(cè)量 CBR 尺寸（彈簧支架閉合）使真空斷路器閉合；加壓力使量規(guī)緊靠彈簧支架。測(cè)量和記錄 CBR 值。旋松導(dǎo)管，移動(dòng)量規(guī)；測(cè)量CCM 尺寸（閉合動(dòng)觸頭）使真空斷路器閉合。不用量規(guī)，手工旋緊軸頭導(dǎo)管；將量規(guī)插入導(dǎo)管，加壓使量規(guī)緊靠緊固螺母；測(cè)量和記錄 CCM 值；

33、將量規(guī)從導(dǎo)管移出；斷路器開斷；測(cè)量 OCM 尺寸（打開動(dòng)觸頭）斷路器開斷。將量規(guī)插入導(dǎo)管，加壓使量規(guī)緊靠緊固螺母；測(cè)量和記錄 OCM 值；將量規(guī)從導(dǎo)管移出且旋第 2 章 電力機(jī)車真空斷路器真空開關(guān)管的測(cè)試8松導(dǎo)管；關(guān)閉尺寸入口。檢查真空管里觸頭的磨損，測(cè)量下列新的沖程：OBR，OCM，CCM，CBR（mm）這 4 個(gè)參數(shù)，算出彈簧支架的水平總行程、動(dòng)觸頭行程、觸頭壓力行程。把測(cè)量結(jié)果和沒(méi)使用前的測(cè)量結(jié)果填寫在一張常規(guī)試驗(yàn)單據(jù)上進(jìn)行比較。如果它滿足下列 3 個(gè)條件：2mm觸頭壓力行程4.25mm；觸頭行程2mm；19mm彈簧支架的水平總行程20.5mm。即可判斷真空管觸頭的磨損符合使用范圍。通過(guò)

34、以上真空管里的真空度測(cè)試是合格的，同時(shí)電氣絕緣和觸頭機(jī)械壽命檢測(cè)也合格，真空斷路器的關(guān)鍵器件真空管的檢測(cè)試驗(yàn)完成，按大修規(guī)程的要求真空斷路器可裝車使用。2.4 結(jié)束語(yǔ)近年來(lái)，電力機(jī)車空氣斷路器逐漸由新型的真空斷路器所代替。真空斷路器技術(shù)參數(shù)要求高，經(jīng)多方收集有關(guān)技術(shù)資料和反復(fù)測(cè)試，總結(jié)出了韶山 3、韶山7 型電力機(jī)車常用的真空斷路器的檢測(cè)試驗(yàn)方法。2 年來(lái)，在大修中使用此方法測(cè)試和安裝了 3 個(gè)鐵路局的 12 臺(tái)電力機(jī)車真空斷路器，現(xiàn)在一直正常安全運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)生質(zhì)量不良反饋，證明以上測(cè)試方法科學(xué)可行，能較好地解決電力機(jī)車真空斷路器的真空管技術(shù)參數(shù)測(cè)試問(wèn)題。真空斷路器是單斷點(diǎn)交流斷路器，采用真空

35、管（VST）及電空控制，與空氣斷路器相比它具有絕緣性高、環(huán)境穩(wěn)定性好和開斷容量大等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)空氣斷路器逐漸被真空斷路器所代替?，F(xiàn)工廠大修的韶山 3、韶山 7 型電力機(jī)車大部分采用了先進(jìn)的真空斷路器。真空斷路器的真空性能技術(shù)指標(biāo)的嚴(yán)格要求，在大修過(guò)程中，影響了工廠電力機(jī)車真空斷路器的大修質(zhì)量及測(cè)試周期。為此，對(duì)真空開關(guān)管的原理、檢修測(cè)試方法及注意事項(xiàng)，做深入探討（現(xiàn)以韶山 3、韶山 7 型電力機(jī)車常用的 BVAC N99 型真空斷路器為例），以解決電力機(jī)車真空斷路器的真空管技術(shù)參數(shù)測(cè)試問(wèn)題。第 3 章 真空斷路器真的維護(hù)與保養(yǎng) 9第 3 章 真空主斷路器的維護(hù)與保養(yǎng)3.1 真空斷路器的常見(jiàn)

36、故障現(xiàn)象及處理方法在收到真空斷路器故障信息反饋后，首先應(yīng)判斷是否機(jī)車其它故障引起真空動(dòng)作異常，檢查機(jī)車風(fēng)源與電源是否良好；其次，在明確風(fēng)源與電源正常后，對(duì)真空輔助聯(lián)鎖開閉情況進(jìn)行檢查，檢查是否機(jī)車信號(hào)反饋錯(cuò)誤引起故障信息；在以上情況都正常的前提下，再對(duì)真空斷路器故障現(xiàn)象進(jìn)行判別，根據(jù)故障情況對(duì)真空斷路器問(wèn)題進(jìn)行排查，并分別對(duì)待。如果條件允許，盡可能在機(jī)車上借助機(jī)車風(fēng)源與電源進(jìn)行操作，如真空斷路器不得不吊下來(lái)，則可借助單獨(dú)的風(fēng)源與110V 電源進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)，并且在處理好真空斷路器故障后，必須執(zhí)行不低于 30次真空分合閘動(dòng)作試驗(yàn)，確保真空斷路器能正常工作。故障一：真空斷路器合不上。導(dǎo)致真空斷路器合

37、不上的原因主要有以下 4 種：（1）110V 控制單元壞（如 68 分壓電阻損壞，連接電纜燒損等），導(dǎo)致控制單元沒(méi)有對(duì)電磁閥輸出電源。在進(jìn)行合閘動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)，可用萬(wàn)用表測(cè)量電磁閥插頭電壓，察看是否有輸入電源，這種故障解決措施為更換 110V 控制單元。（2）電磁閥線圈燒損或脫落。這種故障情況一般較為明顯，從外觀損壞現(xiàn)象就可以看出來(lái)，而出現(xiàn)故障也只需更換電磁閥線圈即可。（3）壓力開關(guān)損壞。壓力開關(guān)為儲(chǔ)風(fēng)缸上一重要風(fēng)壓檢測(cè)裝置，當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到壓力開關(guān)的額定風(fēng)壓時(shí)，斷路器控制電路才會(huì)接通，斷路器才能得電動(dòng)作，這種情況首先要檢查儲(chǔ)風(fēng)缸是否有風(fēng)壓，即慢慢擰開調(diào)壓閥翼型螺釘，檢查是否有較強(qiáng)氣流噴出，若無(wú)氣流噴出

38、，說(shuō)明之前風(fēng)路或整車供氣出現(xiàn)異常；此外，直接短接壓力開關(guān)插頭內(nèi) 1、3 點(diǎn)，再進(jìn)行斷路器動(dòng)作試驗(yàn)，如斷路器動(dòng)作恢復(fù)，說(shuō)明是壓力開關(guān)問(wèn)題，須更換一個(gè)已調(diào)節(jié)好的壓力開關(guān)（280290kPa）。壓力開關(guān)工作壓力必須在工作狀態(tài)下才能調(diào)節(jié)，已安裝到真空斷路器上壓力開關(guān)無(wú)法施展工具，因而壓力開關(guān)安裝前必須調(diào)節(jié)好。（4）電磁閥插頭脫落。這種故障在 2010 年出現(xiàn)多起，并導(dǎo)致多起機(jī)破，故障處理方式為更換插頭。故障二：真空斷路器斷不開。導(dǎo)致真空斷路器斷不開的原因主要有 3 種：（1）真空開關(guān)管真空度不夠。這種故障表現(xiàn)為斷路器動(dòng)作正常，但機(jī)車控制系統(tǒng)顯示主電路未斷開，必須更換真空開關(guān)管，而要更換真空開關(guān)管必須在

39、具備檢修及試驗(yàn)條件前提下才能進(jìn)行。第 3 章 真空斷路器真的維護(hù)與保養(yǎng) 10（2）110V 控制單元延時(shí)繼電器壞，電磁閥一直得電，閥門處于常開狀態(tài)，當(dāng)機(jī)車斷掉電磁閥電源后，電磁閥因閥門長(zhǎng)期打開變形，無(wú)法復(fù)位，因此導(dǎo)致外部風(fēng)壓一直推動(dòng)氣缸，真空保持合閘狀態(tài)，無(wú)法斷開。針對(duì)這種情況，更換控制板上延時(shí)繼電器和更換電磁閥即可。（3）電磁閥卡位，即由于空氣中的雜質(zhì)滯留在閥內(nèi)，當(dāng)電磁閥失電后，閥體無(wú)法復(fù)位，產(chǎn)生漏風(fēng)現(xiàn)象。這種情況必須更換電磁閥。3.2 BVAC N99 系列真空斷路器的維護(hù)與保養(yǎng)真空斷路器的運(yùn)用情況與其日常維護(hù)與正確操作息息相關(guān)，建議每 3 個(gè)月對(duì)真空斷路器進(jìn)行一次輔修，所有輔修及維護(hù)必須

40、在機(jī)車斷電情況下操作，即把機(jī)車和電網(wǎng)斷開并接地，執(zhí)行完安全程序之后進(jìn)行。輔修的內(nèi)容包括真空包真空度檢測(cè)，風(fēng)路是否漏氣檢查，緊固件檢查，保持線圈電阻值、電磁閥線圈電阻值測(cè)量，電纜連接檢查，額定工作氣壓檢測(cè)，輔助聯(lián)鎖開關(guān)檢測(cè)等。對(duì)調(diào)壓閥與儲(chǔ)風(fēng)缸積水進(jìn)行排除，在冬季之前尤其注意排放氣路，以免積水凍結(jié)造成氣動(dòng)元件誤操作。調(diào)壓閥排水操作：在儲(chǔ)風(fēng)缸供有高壓氣體的情況下，擰開調(diào)壓閥的翼形螺釘（PA）充分排放積水；當(dāng)氣流停止，重新擰緊調(diào)壓閥的翼形螺釘（PA）并檢查是否漏氣。儲(chǔ)風(fēng)缸排水操作：關(guān)閉隔離閥，慢慢擰開位于儲(chǔ)風(fēng)缸下面的塞門（PB），釋放壓縮空氣；一旦壓力完全下降，完全打開塞門，慢慢打開主氣路的隔離閥，讓

41、空氣從出氣口排出，直到儲(chǔ)風(fēng)缸積水排盡；關(guān)斷主氣路的隔離閥，擰緊塞門，檢查是否泄露。對(duì)真空斷路器外觀情況進(jìn)行檢查，絕緣子的外部可以用硅樹脂油脂進(jìn)行清洗，并用布對(duì)絕緣子進(jìn)行清潔，尤其是垂直絕緣子，接地閘刀處涂抹潤(rùn)滑脂。3.3 結(jié)束語(yǔ)上述系統(tǒng)之間、部件之間的信息傳輸，部件適時(shí)信息的分析和判定，離不開軟件系統(tǒng)這一控制中樞的管理、調(diào)配。為此，軟件系統(tǒng)的適用性、安全性、可靠性成為實(shí)現(xiàn)機(jī)車智能化控制的關(guān)鍵。軟件系統(tǒng)的不斷更新，對(duì)確保重載列車的安全運(yùn)行和大秦線正常運(yùn)輸起到了重要作用。HXD 系列電力機(jī)車運(yùn)用初期，因LOCOTROL 同步控制系統(tǒng)信號(hào)丟失等多種原因出現(xiàn)的懲罰制動(dòng)、緊急制動(dòng)從而引發(fā)的重載列車劇烈沖

42、動(dòng)，制動(dòng)機(jī)不補(bǔ)風(fēng)位時(shí)補(bǔ)風(fēng)引起車輛自動(dòng)緩解導(dǎo)致列車溜逸等危機(jī)運(yùn)輸安全的問(wèn)題頻頻發(fā)生。經(jīng)過(guò)專業(yè)人員的全面跟蹤、綜第 3 章 真空斷路器真的維護(hù)與保養(yǎng) 11合分析，發(fā)現(xiàn)造成問(wèn)題的主要原因是系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與運(yùn)輸模式及重載運(yùn)輸?shù)囊蟛幌噙m應(yīng)。最終將原軟件設(shè)計(jì)的大部分“緊急制動(dòng)”改為“懲罰制動(dòng)”，僅僅保留那些必須采取緊急制動(dòng)的指令，從而大大減少了機(jī)車運(yùn)用中緊急制動(dòng)的發(fā)生，確保了列車運(yùn)行安全。從 2007 年 6 月至今，針對(duì)重載運(yùn)輸中發(fā)生的各類問(wèn)題，對(duì)各級(jí)軟件先后改進(jìn)、升級(jí)達(dá)到了三十多次，與重載列車運(yùn)行模式和大秦線技術(shù)特點(diǎn)不相適應(yīng)的程序得到了必要的改進(jìn)和更新，重載列車運(yùn)行模式與軟件控制的指令漸趨適應(yīng)，在大秦

43、線重載運(yùn)輸中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。軟件系統(tǒng)的維護(hù)是確保機(jī)車性能全面穩(wěn)定發(fā)揮必不可少的手段。機(jī)車在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行后，機(jī)車數(shù)據(jù)的下載分析日益頻繁，軟件系統(tǒng)的安全運(yùn)行成為另外一個(gè)必須防護(hù)的陣地。為了確保軟件系統(tǒng)的安全，機(jī)務(wù)段專門組織成立了一個(gè)小組。專業(yè)人員定期對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)和相應(yīng)的檢查，同時(shí)，定期組織有關(guān)人員進(jìn)行分析，必要時(shí)請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行會(huì)審，從而確保軟件系統(tǒng)的絕對(duì)安全。HXD1、HXD2 型機(jī)車檢修修制的形成和檢修實(shí)踐，對(duì)確保機(jī)車的可靠性發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，但在運(yùn)用實(shí)踐中仍需通過(guò)對(duì)運(yùn)用維修的數(shù)據(jù)不斷調(diào)整，使之不斷得到優(yōu)化。從 2008年 8 月由 HXD1、HXD2 型機(jī)車全面承擔(dān)

44、大秦線兩萬(wàn)噸牽引任務(wù)后，逐漸暴露出車鉤緩沖器失效、車鉤裂損等大量危及機(jī)車安全運(yùn)行的質(zhì)量問(wèn)題，經(jīng)過(guò)組織專業(yè)人員分析，及時(shí)對(duì) HXD 系列電力機(jī)車維修修制進(jìn)行了必要的小范圍調(diào)整。在增加了“月檢”（34 萬(wàn) km）修程，同時(shí)增加了相應(yīng)的探傷范圍后，僅 2009 年二季度，就發(fā)現(xiàn)和處理了車鉤部件裂損 37 件，及時(shí)消除了安全隱患，確保了機(jī)車質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定。綜上所述，及時(shí)獲得的機(jī)車質(zhì)量運(yùn)用反饋信息，并對(duì)機(jī)車維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的各類質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析、總結(jié)，對(duì)維修修制進(jìn)行必要的調(diào)整，使維修修制更加符合機(jī)車運(yùn)用需求，可以最大限度地消除質(zhì)量隱患，確保機(jī)車質(zhì)量處于良好狀態(tài)。結(jié) 論12結(jié) 論由于真空斷路器具有分?jǐn)嗄芰Ω摺⑾ɑ∧芰?qiáng)、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修方便的優(yōu)點(diǎn)，所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，顯示了其巨大的優(yōu)越性，在 10KV 電壓等級(jí)的高壓斷路器中真空斷路器占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，吉林永大集團(tuán)股份有限公司為國(guó)內(nèi)最早研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化推出此種開關(guān)的高新技術(shù)企業(yè)，是目前國(guó)內(nèi)最大的永磁開關(guān)研發(fā)與生產(chǎn)基地。隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，與此同時(shí)，電力生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也日益的復(fù)雜，其不僅對(duì)電力