TDV10型直立式真空斷路器

1、概述

　　主斷路器主要用于電力機車主電路的斷開和接通，同時還可以用于過載保護和短路保護。隨著國內(nèi)電力機車的高速發(fā)展，作為電力機車高壓電路的核心部件，對于主斷路器的小型化、高性能及高可靠性等方面提出了越來越高的要求。

　　目前在國內(nèi)廣泛運用的主斷路器主要有橫裝式的BVAC.N99真空斷路器和22CB直立式真空斷路器，但這兩種真空斷路器無法同時滿足小型化和高性能要求，TDV10 型直立式真空斷路器正是基于這種現(xiàn)狀而研制出來的新型電力機車用真空主斷路器，它不僅繼承了22CB 直立式真空斷路器體積小、易于集成的優(yōu)點，同時傳承了BVAC.N99 橫裝式真空斷路器絕緣性能高、環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)點，而且針對上述兩種真空斷路器運用過程經(jīng)常出現(xiàn)的故障點進行了性能提升，大大提高了運用可靠性。

　　TDV10型直立式真空斷路器安裝在電力機車內(nèi)部，如圖1 所示，也可根據(jù)需求安裝于車頂。其中A為高壓輸入端，B為高壓輸出端。該斷路器設(shè)計的分合閘操作機構(gòu)和動作原理完全適合于電力牽引的要求和工作條件。

圖1 TDV10型直立式真空斷路器裝車示意圖

2、結(jié)構(gòu)介紹

　　TDV10型直立式真空斷路器有三個主要組成部分，如圖2所示。

　　第一部分是高壓電路部分， 高壓電路部分裝有可以開斷交流電弧的真空泡。真空泡滅弧室通過注膠密封安裝來與大氣隔離。兩個主觸頭安裝在真空泡內(nèi)部，一個是靜觸頭，另一個是動觸頭。動觸頭的動作是由驅(qū)動機構(gòu)來控制，在分合閘過程中，該動作機構(gòu)實現(xiàn)動作時的方向性和穩(wěn)定性。

　　第二部分為絕緣支持部分，絕緣支持部分包含安裝于底板的下絕緣子，用于高壓電路部分的安裝支持，同時保證高壓電路部分與地之間的絕緣性能。下絕緣子中間裝有連接驅(qū)動機構(gòu)和真空泡動觸頭的操縱桿組裝，用于連接操縱驅(qū)動機構(gòu)對高壓電路部分真空泡的分合閘操作，該操縱桿組裝由絕緣材料組成，保證了高壓電路和控制電路之間的絕緣性能。

　　第三部分為驅(qū)動控制部分，由電空驅(qū)動機構(gòu)和邏輯控制單元組成，其中電空驅(qū)動機構(gòu)包含氣缸、傳動支架、電磁閥、調(diào)壓閥、保持線圈等部件，邏輯控制單元包含110V控制單元板、電連接器、動作計數(shù)器等部件。

圖2 TDV10 型直立式真空斷路器結(jié)構(gòu)示意圖

3、技術(shù)參數(shù)

　　標(biāo)稱電壓/kV 25；額定電壓/kV 30；額定頻率/Hz 50～60；額定工頻耐受電壓/kV 75；額定全波沖擊耐受電壓/kV 170；額定電流/A 1 000；額定短路接通能力/kA 50；額定短路開斷能力/kA 20；額定瞬時耐受電流/kA 25(1 s)；開斷能力的直流分量/% <50；短路開斷容量/MVA 600；固有分閘時間/ms 20～60；固有合閘時間/ms<60；控制電壓/V DC 110；輔助觸頭數(shù)；控制氣壓/kPa 450～1 000；工作溫度/℃ -40～70；質(zhì)量/kg 約120。

4、工作原理

　　TDV10 型直立式真空斷路器工作原理：合閘時電磁閥得電打開氣路，壓縮空氣進入傳動氣缸推動操縱桿，克服斷路器快速脫扣彈簧機構(gòu)的分閘彈力，驅(qū)動真空泡動、靜觸頭運動閉合，同時保持線圈得電產(chǎn)生電磁力，通過吸合傳動機構(gòu)的金屬活塞將斷路器保持在合閘狀態(tài)， 電磁閥在控制單元板上時間延時繼電器的控制下完成合閘后失電斷開氣路。分閘時保持線圈失電，失去合閘保持力，在快速脫扣彈簧機構(gòu)的彈力作用下，真空泡動靜觸頭迅速分開，斷路器完成分閘。

　　4.1、合閘操作(見圖3)

圖3 合閘操作示意圖

圖4 分閘操作示意圖

5、技術(shù)性能

　　TDV10直立式真空斷路器的自主研制，是基于前期對賽雪龍BVAC.N99真空斷路器和阿爾斯通22CB真空斷路器先進技術(shù)充分消化吸收的基礎(chǔ)上進行的，同時結(jié)合國內(nèi)電力機車真空斷路器具體運行工況進行了匹配性提升設(shè)計，實現(xiàn)了技術(shù)再創(chuàng)新，該斷路器具有以下優(yōu)點：

　　1)高壓電路部分真空泡采用了注膠密封安裝方式，大大提高了極間絕緣性能，同時增加了安裝的穩(wěn)定性和可靠性；

　　2)驅(qū)動操縱桿采用高分子合成材質(zhì)，一體成形帶傘裙設(shè)計，保證機械強度的同時增加了爬電距離和電氣間隙，提高了絕緣性能，另外還克服了傳統(tǒng)包硅橡膠傘裙易老化的缺點；

　　3)驅(qū)動控制部分采用了高低溫性能更好的氣動元件和智能電子模塊式控制單元板，大大提升了產(chǎn)品的高低溫性能和運行穩(wěn)定性；

　　4)不僅傳承了國外真空斷路器開斷容量大、絕緣性能高、環(huán)境匹配性好等優(yōu)點，同時直立式結(jié)構(gòu)降低了質(zhì)量，減小了安裝空間，不僅可以車頂安裝，而且可以實現(xiàn)柜內(nèi)安裝，易于集成化安裝，為電力機車組合集成型高壓電器研制奠定了基礎(chǔ)。

6、結(jié)束語

　　TDV10型直立式真空斷路器在北京鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、西安高壓電器研究院及蘇州國家電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心通過了短路開斷、短時耐受、工作限值、溫升、溫度變化、振動沖擊及機械壽命等所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗項點的型式試驗，驗證了TDV10 型直立式真空斷路器設(shè)計和性能符合當(dāng)前電力機車主斷路器運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足用戶的使用要求。