【終端小型斷路器現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和技術(shù)支持研究4700字（論文）】

終端小型斷路器現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和技術(shù)支持研究目錄TOC\o"1-2"\h\u8057終端小型斷路器現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和技術(shù)支持 123753一、終端小型斷路器的基本組成和分類 113906二、終端小型斷路器的基本結(jié)構(gòu) 125210三、終端小型斷路器的工作原理 311305四、終端小型斷路器的主要技術(shù)參數(shù) 3151941.額定電壓 312772.電氣間隙 3201323.觸頭超程 465094.接觸壓力 4121645.合閘時(shí)間 52196.分閘時(shí)間 5115677.合閘彈跳 630106五、終端小型斷路器控制系統(tǒng)檢測(cè) 6268401.TCU系統(tǒng)檢測(cè)分析 6193432.CCU系統(tǒng)檢測(cè)分析 718503六、終端小型斷路器M1級(jí)維護(hù) 7一、終端小型斷路器的基本組成和分類終端小型斷路器由機(jī)械動(dòng)作部分與分?jǐn)嚯娏鞑糠纸M成。分?jǐn)嚯娏鞑糠职▌?dòng)觸頭、靜觸頭和滅弧室等，其作用是用于控制正常工作電流的閉合和斷開(kāi)，以及消除觸頭之間拉弧。觸頭主要是通過(guò)機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)觸頭的正常合閘和分閘，開(kāi)斷正常工作電流和故障下的短路電流來(lái)保護(hù)電路。終端小型斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)有多種，按照終端小型斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，主要分為彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)等，其中使用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)最廣泛，其具有成本低、壽命長(zhǎng)、可靠性高的特點(diǎn)。終端小型斷路器在收到動(dòng)作指令時(shí)，必須可靠地執(zhí)行開(kāi)斷電路的操作，其主要具有控制和保護(hù)的功能。根據(jù)終端小型斷路器的不同控制和保護(hù)對(duì)象，終端小型斷路器可分為控制斷路器、電力傳輸斷路器、配電斷路器和發(fā)電機(jī)斷路器。根據(jù)斷路器絕緣介質(zhì)的不同，終端小型斷路器可分為真空、磁吹、空氣和油等不同介質(zhì)的斷路器。二、終端小型斷路器的基本結(jié)構(gòu)圖2-1終端小型斷路器在高壓電氣箱電路中的位置示意圖該型號(hào)終端小型斷路器是從法國(guó)ALSTOM公司技術(shù)引進(jìn)的動(dòng)車組高壓電氣箱中的重要電氣部件，安裝在動(dòng)車組車頂?shù)母邏弘姎庀鋬?nèi)，它是動(dòng)車組整車與接觸網(wǎng)之間電路分?jǐn)嗟目傞_(kāi)關(guān)，是動(dòng)車組上最重要的電氣保護(hù)設(shè)備。該型號(hào)斷路器集成安裝電抗器和避雷器，與35KS型的接地開(kāi)關(guān)裝配。動(dòng)車組終端小型斷路器在高壓電氣箱的位置如圖2-1所示。終端小型斷路器安裝在動(dòng)車組高壓電氣箱內(nèi)的基座上，上連接端連接到受電弓，下連接端（絕緣子裝配的中心）與主變壓器的高壓電纜連接，真空開(kāi)關(guān)管作為主電路連接器，安裝在上絕緣子中。銅-鉻合金鑄件澆注到上絕緣子上以連接母線和斷路器之間的電流。這些組件充當(dāng)終端小型斷路器的主端子，并支撐接地開(kāi)關(guān)（35KS）三維接地夾。絕緣傳動(dòng)桿位于下絕緣子的內(nèi)腔中。機(jī)械彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)控制安裝有真空開(kāi)關(guān)管的斷路器閉合和斷開(kāi)，控制和檢測(cè)設(shè)備安裝在基座中。終端小型斷路器由高壓主電路部分、支承絕緣部分、安裝底板、低壓電控制電路和電磁/氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分組成。在閉合和斷開(kāi)觸頭的過(guò)程中，如果觸頭之間的電壓、電流或電氣間隙達(dá)到一定限值，則觸頭之間將發(fā)生電弧放電。電弧是一種很復(fù)雜的真空擊穿現(xiàn)象，電弧會(huì)燒蝕觸頭表面，影響電流的正常通斷。電弧主要受電極材料、電極形狀、電極間隙尺寸和真空度等因素的影響。主觸頭安裝在真空開(kāi)關(guān)管的真空滅弧室內(nèi)，真空開(kāi)關(guān)管采用真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，滅弧是通過(guò)真空環(huán)境下的高介電強(qiáng)度和電弧擴(kuò)散能力形成的去游離作用實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)特征如下：直動(dòng)式氣缸傳動(dòng)，單斷口直立式，電空控制，應(yīng)用于AC25kV電氣化鐵路系統(tǒng)。三、終端小型斷路器的工作原理終端小型斷路器動(dòng)作時(shí)所需的空氣壓力由車輛上的空氣壓縮機(jī)提供，并通過(guò)管道連接到終端小型斷路器的空氣入口，壓縮空氣首先經(jīng)過(guò)連接管路上的過(guò)濾器到達(dá)調(diào)壓閥，之后進(jìn)入儲(chǔ)氣缸，供給轉(zhuǎn)換閥的同時(shí)與壓力開(kāi)關(guān)連接，在壓縮空氣通過(guò)調(diào)壓閥后，將壓力調(diào)節(jié)到483kPa~497kPa之間。終端小型斷路器的電磁閥連接壓力開(kāi)關(guān)并受其控制，所以當(dāng)空氣壓力下降低于345kPa~358kPa范圍時(shí)終端小型斷路器將自動(dòng)斷開(kāi)。當(dāng)氣壓上升必須超過(guò)390kPa~420kPa范圍時(shí)，方能閉合終端小型斷路器。電磁閥必須始終處于通電狀態(tài)，以使轉(zhuǎn)換閥動(dòng)作，壓縮空氣通過(guò)轉(zhuǎn)換閥進(jìn)入氣缸，以確保終端小型斷路器主觸頭閉合。當(dāng)終端小型斷路器的氣缸活塞移動(dòng)時(shí)，與輔助觸頭組裝的凸輪板也相應(yīng)移動(dòng)，輔助觸點(diǎn)的3個(gè)觸頭常閉，3個(gè)觸頭常開(kāi)。終端小型斷路器的工作原理如圖2-2所示。圖2-2終端小型斷路器工作原理示意圖四、終端小型斷路器的主要技術(shù)參數(shù)1.額定電壓額定電壓是指終端小型斷路器長(zhǎng)時(shí)間正常工作的最合適的電壓，亦稱為標(biāo)稱電壓。當(dāng)工作電壓高于額定電壓時(shí)，電氣設(shè)備容易損壞，當(dāng)工作電壓低于額定電壓時(shí)，電氣設(shè)備不能正常工作。2.電氣間隙電氣間隙是指在兩個(gè)導(dǎo)電零部件之間或?qū)щ娏悴考c設(shè)備防護(hù)界面之間測(cè)得的最短空間距離，即在保證電氣性能穩(wěn)定和安全的情況下通過(guò)絕緣介質(zhì)能實(shí)現(xiàn)絕緣的最短距離。當(dāng)終端小型斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，終端小型斷路器的電氣間隙是指真空開(kāi)關(guān)管內(nèi)部的動(dòng)觸頭和靜觸頭端部之間的距離，也稱為開(kāi)距，觸頭端部之間的最遠(yuǎn)距離稱為額定開(kāi)距。額定開(kāi)距用來(lái)保證觸頭之間的絕緣性，使電路可以完全斷開(kāi)，當(dāng)動(dòng)觸頭和靜觸頭接觸時(shí)，開(kāi)距為0，終端小型斷路器閉合。額定開(kāi)距與額定電壓、接觸材料、開(kāi)斷電流的性質(zhì)、真空滅弧室的真空度等因素選擇的參數(shù)有關(guān)，其中額定電壓和接觸材料是影響額定開(kāi)距的主要因素。額定開(kāi)距對(duì)動(dòng)觸頭和靜觸頭的絕緣性影響十分顯著。實(shí)踐表明，當(dāng)工作電壓一定時(shí)，增大額定開(kāi)距會(huì)使絕緣性能隨之增強(qiáng)，當(dāng)增大到一定的限度時(shí)，開(kāi)距對(duì)絕緣性能影響逐漸減小。開(kāi)距選擇過(guò)大會(huì)嚴(yán)重影響真空滅弧室的波紋管使用壽命，造成十分嚴(yán)重的后果。因而，在滿足電氣設(shè)備額定電壓使用要求的情況下，應(yīng)盡量減小額定開(kāi)距，以延長(zhǎng)滅弧室的使用壽命。3.觸頭超程觸頭超程也稱為觸頭接觸行程，是指真空開(kāi)關(guān)管的動(dòng)觸頭與靜觸頭在接觸之后，氣缸驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿繼續(xù)前進(jìn)的位移。設(shè)置觸頭超程主要有三個(gè)功能：首先，確保真空開(kāi)關(guān)管保持一定的接觸壓力，使動(dòng)觸頭和靜觸頭完全接觸；其次，使斷路器的動(dòng)觸頭在分?jǐn)嗨查g獲得一定的初始動(dòng)能，可以有效拉斷熔焊點(diǎn)從而減少拉弧，提高終端小型斷路器的使用壽命；最后，終端小型斷路器在合閘過(guò)程中觸頭超程使動(dòng)觸頭在接觸的瞬間得到一定的緩沖，減少合閘彈跳的時(shí)間，提升終端小型斷路器的使用壽命。若觸頭超程過(guò)小，一方面不能保證觸頭之間要求的接觸壓力，另一方面使終端小型斷路器的分閘時(shí)間受到影響，同時(shí)可能還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的分閘彈振，且分閘彈振會(huì)影響真空開(kāi)關(guān)波紋管的使用壽命。如果觸頭超程選擇過(guò)大，還將增大機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘功。4.接觸壓力當(dāng)真空斷路器合閘后，真空滅弧室的接觸壓力為機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)施加給真空滅弧室的外部壓力與真空滅弧室的觸頭自閉力之和。接觸壓力分為接觸初壓力和接觸終壓力，彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的預(yù)壓縮可產(chǎn)生接觸初壓力。接觸初壓力的值主要取決于機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)彈簧的剛度和預(yù)壓縮力，一般設(shè)定為接觸終壓力的70%。我們常說(shuō)的接觸壓力一般是指觸頭的終壓力，因?yàn)檎婵諗嗦菲髟诜庋b后的自閉力是固定的，接觸的終壓力主要取決于機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)彈簧的剛度和超程。接觸壓力主要有以下作用：首先，可以使真空開(kāi)關(guān)管的接觸電阻維持在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值范圍。其次，一定的接觸壓力可以抑制合閘彈跳，足夠的觸頭初壓力是減小合閘彈跳的有效措施之一。最后接觸壓力可以使終端小型斷路器可靠地進(jìn)行關(guān)合，并能減少觸頭之間的熔焊。終端小型斷路器在合閘過(guò)程中，接觸壓力對(duì)其工作性能影響很大，過(guò)大的接觸壓力增加了操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘功，增大了觸頭和導(dǎo)電桿的彎曲變形等，同時(shí)造成真空開(kāi)關(guān)管在合閘時(shí)的機(jī)械損傷，使真空開(kāi)關(guān)管受到更大的沖擊和振動(dòng)，影響終端小型斷路器的使用壽命。若選擇的接觸壓力太小，不僅終端小型斷路器的合閘彈跳時(shí)間會(huì)增加，觸頭之間的電弧熔焊也很容易發(fā)生，嚴(yán)重的接觸燒蝕和磨損加劇會(huì)影響真空開(kāi)關(guān)管的使用壽命。5.合閘時(shí)間終端小型斷路器的合閘時(shí)間是指電磁閥收到閉合指令的時(shí)刻到動(dòng)觸頭和靜觸頭穩(wěn)定接觸的時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。合閘過(guò)程中必須要防止真空開(kāi)關(guān)管觸頭的電磨損和觸頭熔焊，因此要求終端小型斷路器應(yīng)具有較短的合閘時(shí)間，確保觸頭的合閘時(shí)間在合理范圍內(nèi)。但是，如果要求合閘時(shí)間太短，不僅會(huì)增大終端小型斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘功，還會(huì)導(dǎo)致真空開(kāi)關(guān)管內(nèi)觸頭沖擊過(guò)大，影響真空開(kāi)關(guān)波紋管的使用壽命。根據(jù)鐵道行業(yè)機(jī)車車輛真空斷路器TB/T3430–2015標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)車組終端小型斷路器的合閘時(shí)間應(yīng)小于100ms。6.分閘時(shí)間終端小型斷路器的分閘時(shí)間是指電磁閥收到分閘指令的時(shí)刻到動(dòng)觸頭和靜觸頭分離的時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。觸頭斷開(kāi)后，分閘時(shí)間的長(zhǎng)短影響觸頭間絕緣介質(zhì)恢復(fù)的速度。如果觸頭之間介質(zhì)的恢復(fù)速度小于恢復(fù)電壓，則會(huì)使電弧重新點(diǎn)燃。為了減少電弧重燃的幾率和縮短燃弧時(shí)間，必須滿足分閘時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)要求。分閘時(shí)間的長(zhǎng)短主要與開(kāi)斷電流、觸頭開(kāi)距、額定電壓和恢復(fù)電壓等因素有關(guān)。根據(jù)鐵道行業(yè)機(jī)車車輛真空斷路器TB/T3430–2015標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)車組終端小型斷路器的分閘時(shí)間應(yīng)小于60ms。7.合閘彈跳終端小型斷路器在合閘過(guò)程中機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)觸頭執(zhí)行合閘動(dòng)作，動(dòng)觸頭和靜觸頭接觸瞬間發(fā)生碰撞后反彈分離，之后動(dòng)觸頭在彈簧壓力作用下再次碰撞，并且在經(jīng)歷幾次往復(fù)碰撞后觸頭穩(wěn)定閉合，該現(xiàn)象稱之為真空斷路器的合閘彈跳。根據(jù)JB/T3855-2008《高壓交流斷路器》標(biāo)準(zhǔn)定義，合閘彈跳時(shí)間是指從觸頭第一次接觸開(kāi)始到觸頭穩(wěn)定接通的時(shí)間。通過(guò)圖2-3，可以很直觀地了解合閘彈跳次數(shù)及合閘彈跳時(shí)間，實(shí)體部分為動(dòng)靜觸頭的接觸時(shí)間，空格部分為動(dòng)靜觸頭的分離時(shí)間，空格部分的次數(shù)為彈跳次數(shù)。影響合閘彈跳時(shí)間的因素很多，主要與接觸壓力、合閘時(shí)間、接觸材料、彈簧參數(shù)、和安裝結(jié)構(gòu)等有關(guān)，合閘彈跳時(shí)間是導(dǎo)致觸頭熔焊和過(guò)電壓的重要因素。過(guò)長(zhǎng)的合閘彈跳時(shí)間影響真空斷路器的電氣壽命和機(jī)械壽命，是評(píng)判終端小型斷路器工作性能的重要參數(shù)之一。所以應(yīng)該通過(guò)合理地對(duì)終端小型斷路器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將合閘彈跳時(shí)間控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)。五、終端小型斷路器控制系統(tǒng)檢測(cè)1.TCU系統(tǒng)檢測(cè)分析24E6作為終端小型斷路器報(bào)出的無(wú)法斷開(kāi)的代碼，以此為例，動(dòng)車組TCU根據(jù)本車是否為主高壓系統(tǒng)選擇需要確認(rèn)的終端小型斷路器反饋狀態(tài)，TCU檢測(cè)到本單元為主高壓系統(tǒng)，選取本單元終端小型斷路器觸點(diǎn)的反饋狀態(tài)作為24E6的判斷條件，若檢測(cè)到本車為非主高壓系統(tǒng)，選取臨單元終端小型斷路器觸點(diǎn)的反饋狀態(tài)作為24E6的判斷條件。當(dāng)TCU的釋放終端小型斷路器信號(hào)置零，延遲360ms后，TCU對(duì)主高壓系統(tǒng)終端小型斷路器斷開(kāi)信號(hào)和閉合信號(hào)反饋進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)未檢測(cè)到正確的終端小型斷路器斷開(kāi)反饋信號(hào)時(shí)，延遲48ms報(bào)出24E6故障。見(jiàn)圖5-1：圖5-124E6邏輯圖此時(shí)，MVB數(shù)據(jù)顯示全列TCU一直顯示終端小型斷路器處于閉合狀態(tài)，01、03、06、08車TCU報(bào)出24E6故障。2.CCU系統(tǒng)檢測(cè)分析終端小型斷路器無(wú)法閉合原理分析，當(dāng)CCU正常時(shí)，發(fā)出斷開(kāi)終端小型斷路器指令后，經(jīng)過(guò)800ms延時(shí)無(wú)法斷開(kāi)終端小型斷路器，則向TCU發(fā)出斷開(kāi)終端小型斷路器。當(dāng)CCU向TCU發(fā)出斷開(kāi)終端小型斷路器信號(hào)后，經(jīng)過(guò)600ms延時(shí)TCU也沒(méi)有能夠斷開(kāi)開(kāi)終端小型斷路器，則可緊急降弓，封鎖主變壓器，斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)。CCU釋放信號(hào)置零后終端小型斷路器未能斷開(kāi)，TCU釋放信號(hào)置零后終端小型斷路器也未能斷開(kāi)，一直處于閉合狀態(tài)，變壓器鎖閉，無(wú)法重啟（代碼：631F）。同時(shí)CCU請(qǐng)求斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)，由于終端小型斷路器一直處于閉合狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)使能繼電器21-K74無(wú)法得電，隔離開(kāi)關(guān)未能斷開(kāi)，導(dǎo)致故障發(fā)生。圖5-2終端小型斷路器原理圖六、終端小型斷路器M1級(jí)維護(hù)終端小型斷路器日常機(jī)械狀態(tài)也對(duì)其保持良好性能有著重要影響，在動(dòng)車組一、二級(jí)檢修中要加