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(chē)主電路的斷開(kāi)和接通，同時(shí)還可以用于過(guò)載保護和短路保護。隨著(zhù)國內電力機車(chē)的高速發(fā)展，作為電力機車(chē)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(lái)越高的要求。
目前在國內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(wú)法同時(shí)滿(mǎn)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狀而研制出來(lái)的新型電力機車(chē)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)境適應性強等優(yōu)點(diǎn)，而且針對上述兩種真空斷路器運用過(guò)程經(jīng)常出現的故障點(diǎn)進(jìn)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(chē)內部，如圖1 所示，也可根據需求安裝于車(chē)頂。其中A為高壓輸入端，B為高壓輸出端。該斷路器設計的分合閘操作機構和動(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(chē)示意圖
2、結構介紹
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)作是由驅動(dòng)機構來(lái)控制，在分合閘過(guò)程中，該動(dòng)作機構實(shí)現動(dòng)作時(shí)的方向性和穩定性。
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動(dòng)機構和真空泡動(dòng)觸頭的操縱桿組裝，用于連接操縱驅動(dòng)機構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。
第三部分為驅動(dòng)控制部分，由電空驅動(dòng)機構和邏輯控制單元組成，其中電空驅動(dòng)機構包含氣缸、傳動(dòng)支架、電磁閥、調壓閥、保持線(xiàn)圈等部件，邏輯控制單元包含110V控制單元板、電連接器、動(dòng)作計數器等部件。
圖2 TDV10 型直立式真空斷路器結構示意圖
3、技術(shù)參數
標稱(chēng)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；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構的分閘彈力，驅動(dòng)真空泡動(dòng)、靜觸頭運動(dòng)閉合，同時(shí)保持線(xiàn)圈得電產(chǎn)生電磁力，通過(guò)吸合傳動(dòng)機構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(xiàn)圈失電，失去合閘保持力，在快速脫扣彈簧機構的彈力作用下，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上進(jìn)行的，同時(shí)結合國內電力機車(chē)真空斷路器具體運行工況進(jìn)行了匹配性提升設計，實(shí)現了技術(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)增加了安裝的穩定性和可靠性；
2)驅動(dòng)操縱桿采用高分子合成材質(zhì)，一體成形帶傘裙設計，保證機械強度的同時(shí)增加了爬電距離和電氣間隙，提高了絕緣性能，另外還克服了傳統包硅橡膠傘裙易老化的缺點(diǎn)；
3)驅動(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行穩定性；
4)不僅傳承了國外真空斷路器開(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)直立式結構降低了質(zhì)量，減小了安裝空間，不僅可以車(chē)頂安裝，而且可以實(shí)現柜內安裝，易于集成化安裝，為電力機車(chē)組合集成型高壓電器研制奠定了基礎。
6、結束語(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)量監督檢驗中心通過(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)沖擊及機械壽命等所有標準規定試驗項點(diǎn)的型式試驗，驗證了TDV10 型直立式真空斷路器設計和性能符合當前電力機車(chē)主斷路器運用技術(shù)標準，完全滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求。
