1、概述

　　主斷路器主要用于電力機(jī)車主電路的斷開(kāi)和接通，同時(shí)還可以用于過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)。隨著國(guó)內(nèi)電力機(jī)車的高速發(fā)展，作為電力機(jī)車高壓電路的核心部件，對(duì)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(lái)越高的要求。

　　目前在國(guó)內(nèi)廣泛運(yùn)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(wú)法同時(shí)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(lái)的新型電力機(jī)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(diǎn)，同時(shí)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且針對(duì)上述兩種真空斷路器運(yùn)用過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)的故障點(diǎn)進(jìn)行了性能提升，大大提高了運(yùn)用可靠性。

　　TDV10型直立式真空斷路器安裝在電力機(jī)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(jì)的分合閘操作機(jī)構(gòu)和動(dòng)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(gè)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(kāi)斷交流電弧的真空泡。真空泡滅弧室通過(guò)注膠密封安裝來(lái)與大氣隔離。兩個(gè)主觸頭安裝在真空泡內(nèi)部，一個(gè)是靜觸頭，另一個(gè)是動(dòng)觸頭。動(dòng)觸頭的動(dòng)作是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)控制，在分合閘過(guò)程中，該動(dòng)作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作時(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)構(gòu)和真空泡動(dòng)觸頭的操縱桿組裝，用于連接操縱驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)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(dòng)控制部分，由電空驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和邏輯控制單元組成，其中電空驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含氣缸、傳動(dòng)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(dòng)作計(jì)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(kāi)斷能力/kA 20；額定瞬時(shí)耐受電流/kA 25(1 s)；開(kāi)斷能力的直流分量/% <50；短路開(kāi)斷容量/MVA 600；固有分閘時(shí)間/ms 20～60；固有合閘時(shí)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(shí)電磁閥得電打開(kāi)氣路，壓縮空氣進(jìn)入傳動(dòng)氣缸推動(dòng)操縱桿，克服斷路器快速脫扣彈簧機(jī)構(gòu)的分閘彈力，驅(qū)動(dòng)真空泡動(dòng)、靜觸頭運(yùn)動(dòng)閉合，同時(shí)保持線圈得電產(chǎn)生電磁力，通過(guò)吸合傳動(dòng)機(jī)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(shí)間延時(shí)繼電器的控制下完成合閘后失電斷開(kāi)氣路。分閘時(shí)保持線圈失電，失去合閘保持力，在快速脫扣彈簧機(jī)構(gòu)的彈力作用下，真空泡動(dòng)靜觸頭迅速分開(kāi)，斷路器完成分閘。

　　4.1、合閘操作(見(jiàn)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(duì)賽雪龍BVAC.N99真空斷路器和阿爾斯通22CB真空斷路器先進(jìn)技術(shù)充分消化吸收的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)電力機(jī)車真空斷路器具體運(yùn)行工況進(jìn)行了匹配性提升設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)再創(chuàng)新，該斷路器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　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(shí)增加了安裝的穩(wěn)定性和可靠性；

　　2)驅(qū)動(dòng)操縱桿采用高分子合成材質(zhì)，一體成形帶傘裙設(shè)計(jì)，保證機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)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(diǎn)；

　　3)驅(qū)動(dòng)控制部分采用了高低溫性能更好的氣動(dòng)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(yùn)行穩(wěn)定性；

　　4)不僅傳承了國(guó)外真空斷路器開(kāi)斷容量大、絕緣性能高、環(huán)境匹配性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)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(shí)現(xiàn)柜內(nèi)安裝，易于集成化安裝，為電力機(jī)車組合集成型高壓電器研制奠定了基礎(chǔ)。

6、結(jié)束語(yǔ)

　　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(yàn)中心、西安高壓電器研究院及蘇州國(guó)家電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心通過(guò)了短路開(kāi)斷、短時(shí)耐受、工作限值、溫升、溫度變化、振動(dòng)沖擊及機(jī)械壽命等所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)的型式試驗(yàn)，驗(yàn)證了TDV10 型直立式真空斷路器設(shè)計(jì)和性能符合當(dāng)前電力機(jī)車主斷路器運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足用戶的使用要求。