电力机车的主断路器其灭弧方式毕业论文

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1、. 摘 要1ABSTRACT2 绪论. 第1章 断路器的结构和工作原理11.1断路器的分类.1.2真空断路器的结构11.3真空灭弧室的工作原理1第2章 真空断路器存在的问题32.1 真空灭弧室的问题32.1.1 事故案例一32.1.2 事故案例二52.2 操动机构的问题82.2.1合闸弹跳对真空断路器的影响82.2.2 超行程及接触压力对真空断路器的影响8第3章 故障原因分析103.1 故障原因分析一103.2 故障原因分析二103.3 故障原因分析三10第4章 解决问题的对策114.1 提高真空灭弧室的生产工艺114.2 提高断路器的整体装配质量114.3 选择合适的操动机构和真空灭弧室11

2、第5章 浅析SS4B型电力机车主断路器检修保养措施5.1 SS4B型电力机车的技术特点5.2 SS4B型电力机车主断路器故障分析5.3 SS4B型电力机车口常检修要点与保养第6章 HXD3型机车主断路器的检修维护 6.1 HXD3型机车主断路器的日常维护. 6.2 HXD3型机车主断路器的检修.内容摘要 用于电力机车的主断路器以其灭弧方式而分有空气与真空两种。从单一的空气型到两种类型的竞争，经历了两个不同的发展叶期。、币彼此在性能、结构及经济土约优劣则决定了其过去和将来的地位。本文回顾了主断路器的发展过程并时两种断路器进行评价。主题词:电力机车，主断路器，岌展，分析.Used in elect

3、ric locomotive main circuit breaker and points in the arcing way has two kinds of air and vacuum.From a single air type to two types of competition, has experienced two different development stage. Each other in the performance, currency,Soil structure and economy about advantages and disadvantages

4、are decide the position of the past and future. This paper reviews the development of the main circuit breakerProcess and evaluate the two kinds of circuit breaker.Keywords: electric locomotive main circuit breaker, some exhibition, analysis.绪论一九六八年，英国通用电器公司(GBC)首次研制出用于电力机车的真空断路器，并装车试运成功。这是最早以真空断路器取

5、代空气断路器用、于机车的主电路切换及其短路保护。由于真空电器具有优良的短路电流开断能力和结构简单等显著的优点，所以当它一出现在机车上，就马上得到了机车运用部的欢迎。因而从六十年代后期开始，英国、美国、日本等国铁路都在试图逐步用真断路器(VCB)将空气断路器(ABB)取。他们的努力首先在线路上获得了成功，从而导致七十年代线路用真空断路器的广泛应用。而由于机车上的条件要求特殊，机车YCB并未迅速实现，当时的问题是如何选触头使真空室小型化，防止开断感性负载及截流过电压以及提高机械寿命与电寿命的问题。限于这些不足，VCB在电力机车上的优势未能立即得到承认，苏联、法国、中国等在电力机车生产中仍主要采用空

6、气断路器。到了七十年代后期八十年代初，英美等国相继研制出了机械寿命百万次以上的真空接触器，用于炼钢及矿山的真空开关也证明了其可靠、安全及操作频幸高等优良性能。因此，人们逐渐意识到真空电器在工业技术中具有的远大前景，从而导致了真空电弧理论与真空开关技术研究的蓬勃发展。随着世界范围的竞争与不断探索，真空电弧理论终于有了新的突破，尤其在人们发现了触头磁场对电弧的影响后，大批新颖有效的触头形式纷纷出现，由最初的圆柱形触头到螺旋槽式以及后来的杯状和纵磁场触头，其分断电流的能力已由数千安增大到几十千安。参考文献（3）载巳有易于加工的直径3 5mm杯状触头开断20KA(ram)通过了试验。由于触头材料的优化

7、选择，较好地解决了电流截流问题，截流值一般能控制在6A以下，从而消除了开断过程中的过高的过电压。由此，专家们预言在中等容量的电力开关中，真空开关将占据主导地位。随着真空管的标准化生产及技术的成熟，其稳定性不断上升，成本不断下降，这样也使得它在机车上的应用越来越受到人们广泛的注意。八十年代，英国、日本、苏联、中国等都已拥有自己的VCB产品，日本铁路机车全部采用自己研制的VCB,1987年日本向中国出口的6K型电力机车采用的就是其型号为QROB-201A真空断路器;我国的SS4重载货运电力机车也采用我国自己研制的VCB;而在此领域一直处于领先地位的英国GB公司不仅使木国铁路电力机车全部采用他们的V

8、CB产品，而且以技术领先、质量可靠、价格优惠等优势占据了世界大部分机车断路器市场。到1989年1月，他们销售到木国铁路及印度、加掌大、南非、台湾等地的VCB已达1546台。 电力机车的特殊运用条件使得对机车电器的要求远比一般民用产品苛刻。如果对机车主断路器采用性能与经济性一致的观点，其选择条件应是: 足够大的短路电流分断能力; 长的使用时间 可靠性好，高的响应速度与最小的分断失败率; 尽可能小的维护工作量; 经济上有可接受的价格。在以下各项的比较中，我们将会看到空气断路器(ABB)与真空断路器(VCB)各项指标的优劣。1.足够大的短路电流分断能力对高压断路器的最基本要求就是在规定的条件下有开断

9、额定短路电流的能力。对于25kV电力机车，其短路电流值与接触网线路参数、机车线路参数短路点有关，按照传统的方法，一般将其值选择在8到10千安左右。而多年来的实践也证明，具有如上开断能力的断路器在机车上的运肘是可靠的。据表1，国外几种主要的机车断路器标称额定分断电流能力都是10KA。据此，似乎可以说在这一点上真空与空气断路器的能力没有什么不同，然而实际上差异还是有的。其一，如果试验条件不同，虽然结论一样，无疑实际情况也会不一徉。据有关资料一，英国GE公司采用的试脸标准纂木上接近IEC65的要求。由于缺少统一的现定，瑞士BBC的空气断路采用的某些试验卡标准则明显低于IEC三相断路器试验标准。比如瞬

10、态恢复电压频二只有550HZ,约为IEC的四分之一左右，而空气断路器又是所谓“频率敏感性”电器，因此，如果按IEC的标准来要求，DBTF的开断能力要打较大的折扣。其二，由于真空电弧金属等离子体高的导电性，电弧电压很低，断口间的能量消耗小，比起空气电弧来容易熄灭得多。因此，真空介质开断电流的能力大大高于空气介质这是众所周知的。所以说，就分断能力来讲，真空断路器占有优势。但是，如果不管是在哪种试验条件下得到的结果，其产品总是能够满足机车运行的要求，而这或许又正是空气断路器仍然能够占领市场的主要原因。2.长的使用寿命 一台运用中的干线电力机车，其主断路器的年通断次数为8,00014,000次左右，而

11、按照电力机车的整体工作寿命35年(英国标准)计算，断路器的寿命最少将需要二十万至三十万次。这样的要求对任何型式的断路器来说都显得苛刻，但也并非完全不可能达到。从表1可以看出，空气断路器DBTF也达到了250,000次寿命的等级。不过从我们已进行过的试验可以了解到，在十多万次的分合动作以后，空气断路器中的某些部件，如触头支持件、动触头等需要更换，如果处于运用、中，则需要定时大修。而对于真空断路器来说，要满足这样的要求也许会容易一些。我们知道，真空接触器的寿命达到百万次甚至数百万次已不是难事。而用于电力机车的真空断路器，其寿命是否能达到所要求的数十万次呢?回答是肯定的。真空断路器(VCB)与真空接

12、触器(VCC)结构上的主要区别是:VCB的触头断口必须有足够大的开距，以防止高压下分断电流后的重击穿。这样VCB动触头的行程在8mm左右(相对应电压13.8KV,英国GE公司产品)，而接触器则只需3mm的开距便已足够。由于VCB较大的行程要求限制了波纹管的压缩量，从而促成了由不诱钢制成的波纹管在折线处的疲劳及开裂，最后导致真空室气压上升使VCB分断电流失败。因此，VCB机械寿命的关键在于波纹管的寿命。从此目标出发，人们作了大量工作，一般通过以下几种途径来实现:采用新的台全材料，运用特殊的焊接方式，减小触头运劝过程中的相对压缩量。后一种办法受真空管体积的制约，但显而易见，如果VCB的体积许可，将

13、波纹管适当延一长，则其相对压缩量也可接近VCC的水平，那么，不难想象VCB的机械寿命提高到数十万次并非是不可能的。英国GE公司的22CB型VCB也证实了这一点。(见表1)J 其中22CB, 20CB分别为英国GE公司的新旧产品。20CB已广泛供应于国际市掩CB也已通过了运行试验, QRCB-20IA为日本三菱重工用于6K型电力机车上的产品，DBTF为瑞士BBC的产品。用于8K型电力机车及部分欧洲市场。 3.可靠性:高的响应速度与小的分断失败率断路器的分闸响应延时一般称为固有分闸时间。高的响应速度对保护类电器来说是至关重要的。尤其在机车上，当出现主回路接地、电机过载、整流管击穿等故障时，要求主断

14、路器能在最短的时间内切断机车电源，以防止事故扩大。因此，固有分闸时间是考核主断路器的重要参数之一。固有分闸时间为分闸电磁铁得电到主触头动作这一段时间，它取决于电磁铁激磁速度与灭弧室(对ABB来讲)或活塞(对VCB来讲)的气压建立速度。一般说来，固有分闸时间我们可以从操动电磁铁、气流口径、气缸大小的改变加以选择，但燃弧时间则根据ABB或VCB而变，是无法选择的。通常ABB的电弧在两个半波内熄灭(0.02秒)，而VCB的电弧则在一个半波内熄灭(0.01秒)。因此，尽管表1中的固有分闸时间基本相同，实际上切断电流的时间YCS要比ABB小。当然也有例外，株洲电力机车厂生产的TDZ25/400型空气断路

15、器，固有分闸时间只有0.025秒。分断失败率的要求在空气断路器并不显得重要，因为实际运行中开断短路电流的机会非常少见，而且无论弧触头是否能够将短路电流切断，经过数十毫秒，最终总能够由隔离开关将电源切除，从而对机车上其它设备起到保护作用。但是对子真空断路器来说，由于它不带有隔离开关，因而分断失败则意味着负载将要面临承受短路电流的危险。这是无论机车生产厂家还是用户都极力避免的问题。因此有的断路器生产厂家在其产品技术参数里标有分断失败率一项(如英国GE公司的22CB型VCB，分断失败率为1/3000)。实际上，只要通过了型式试验中规定的额定分断电流，在其寿命期间，基术不会出现分断失败的情况，因为机车上达到其额定分断电流的情况实在太少。至今笔者还未见到过关于此类事故的报导。