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电磁式真空断路器故障分析及改进措施


电磁式真空断路器故障分析及改进措施 摘要:根据电磁式真空断路器在高速列车上运用中存在的故障现 象,分别从电气及机械两方面分析故障产生的原因,并根据故障原因 提出相应的改进措施。 关键词:电磁式真空断路器 故障分析 改进措施 1 引言 本文所述电磁式真空断路器是由英国生产制造的带接地闸刀的 高压断路器,用作高速列车 25kV 电源的总开关。该断路器采用电子 -机械操作模式,无需压缩空气,且主触头置于真空环境,因此可归 属于电磁式真空断路器(以下称断路器)。其结构主要由真空断路器组 件、接地开关、机械传动机构、电气控制等几部分组成,外形如图 1 所示。 正常工作时,断路器按指令闭合,列车通过受电弓从接触网上获 取电源;当列车出现短路、过载、接地故障时,相关控制电路将使断 路器保护性动作,自动跳闸并切断总电源。引起注意的是实际运用中 此断路器却暴露出不按指令动作、工作状态不稳定等问题,突出体现 在“该合不合、当断不断”两大故障上,导致列车途停或晚点,直接影 响列车运行的安全性和可靠性, 影响铁路运输企业的经济效益和社会 效益。为此,积极分析研讨该断路器故障原因及其改进措施成为本文 探讨的主要内容。 2 断路器无法合闸原因分析 分析该断路器工作原理可知, 在正常情况下, 只要司机激活列车, 列车蓄电池便开始向断路器内部控制电路中的电容器充电, 充电完毕 后,只要列车 TCMS(列车控制和管理系统)发出闭合指令,蓄电池便 通过断路器内部控制电路为励磁线圈供电并产生电磁吸力, 经由执行 机构使绝缘驱动杆及曲柄滑块机构带动真空断路器内主触头闭合, 完 成一次合闸动作,其机械传动路线如图 2 所示。 运用中发现该断路器无法正常合闸的主要原因集中在两方面, 一 是控制电路方面的故障;二是传动机构方面的机械故障,任一方面的 故障都将导致断路器无法正常合闸。 2.1 控制电路故障分析 (1)充电回路故障 司机激活列车后,列车蓄电池开始向电容器充电,其电源经由图 3 中微型断路器 P1、K2、24 到达高压断路器内部接口连接器 A1、 B1,并将 DC110V 供电电源引入主断路器,再经内部 DC-DC 变流器 将不断变化的列车蓄电池电压调整为稳定的 80V 后向充电电容供电。 运用中 DC-DC 变流器电路板部分常出现内部熔断器过流烧损的 故障,使高压断路器中控制单元失去输入电源,此时 TCMS 发出闭合 指令,断路器也无法完成合闸动作, 并在智能显示屏(IDU)上显示“断路 器未准备好使用”的故障信息。 (2)闭合控制回路故障 正常闭合该断路器时,司机只需按压升弓按钮,TCMS 系统获得 升弓指令后,便通过 TCMS 系统中的两模块端口发出 DC110V 闭合 指令,使主断路器回路中的线路继电器闭合得电,进而控制电源分经 两路使主断路器闭合继电器得电及互锁能继电器得电。 当主断路器闭 合继电器得电时,其常开触点 11、3 接通(见图 3),DC110V 闭合指 令由此流经继电器 P1、K2、49 的常开触点 11、3,由断路器内部接 口连接器 A2、 B2 输入, 控制单元得到闭合指令后,控制励磁线圈得电, 经执行机构实现合闸。 实际运用中,主断路器回路中的各继电器偶有线圈烧损、触头接 触不良等问题,抑或是线路或接线端子问题,导致闭合控制回路被中 断,由 TCMS 发出的 110V 闭合指令,无法传送给断路器控制单元, 此时即使充电回路状态正常,断路器也无法合闸。 2.2 机械故障分析 除电气故障外, 该断路器还存在一些机械故障原因影响其执行合 闸动作的准确

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