電力機(jī)車高壓電器

電力機(jī)車高壓電器兩位置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)牽引電動(dòng)機(jī)接線原理圖1、2、3、4—靜主觸頭；A、B—?jiǎng)又饔|片換向原理示意圖（a）牽引電動(dòng)機(jī)接線原理圖

（b）動(dòng)主觸片展開(kāi)圖牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換原理示意圖1、4、5、6、7、8—靜主觸頭；C、D—?jiǎng)又饔|片

高壓電器是指安裝在電力機(jī)車車頂部位，工作在25kV高壓電的環(huán)境下的一些電器，在電路中主要體現(xiàn)在主電路的原邊部分。包括有受電弓，主斷路器，高壓電流互感器，高壓電壓互感器，避雷器，高壓連接器，高壓隔離開(kāi)關(guān)等一些主型電器。一、高壓電流互感器

電力機(jī)車上所采用的高壓電流互感器大部分是TBL1-25型。它是一種穿墻式電力機(jī)車專用高壓交流電流互器，其一次線圈(高壓部分)是用一根銅棒，一般與主變壓器網(wǎng)側(cè)繞組的A端相連，二次線圈(低壓端)接電流繼電器，作主電路短路、過(guò)流保護(hù)作用。額定電壓：25kV

額定電流比：200／5TBL1-25型高壓電流互感器TBL1-25型高壓電流互感器1—瓷套；2—環(huán)氧樹(shù)脂；3—半法蘭；4—二次線圈；5—環(huán)形鐵心；6—護(hù)罩；7—導(dǎo)電桿（一次線圈，單匝）；8—接線座基本原理

電流互感器的基本工作原理與變壓器相似，也是利用電磁感應(yīng)原理工作的。電流互感器一次側(cè)額定電流與二次側(cè)電流之比Kn稱為電流互感器的額定電流比。

a)一次側(cè)電流是主電路電流，與互感器的二次側(cè)負(fù)載無(wú)關(guān)。

b)電流互感器的二次負(fù)載阻抗必須很小，電流互感器正常工作時(shí)接近于短路狀態(tài)。

c)電流互感器二次線圈不允許開(kāi)路運(yùn)行。

二、高壓電壓互感器

TBYl—25型電壓互感器是一種電力機(jī)車專用高壓交流電壓互感器，為油浸式結(jié)構(gòu)。一次繞組的A端接高壓，X端接地。額定電壓：25kV

額定電壓比：25000／100V

它主要是提供電力機(jī)車的原邊電壓信號(hào)、網(wǎng)壓信號(hào)和機(jī)車電度表的電壓信號(hào)。TBY1-25型高壓電壓互感器2.原理說(shuō)明

高壓電壓互感器是一種專門用作變換電壓的特種變壓器，也是利用電磁感應(yīng)原理工作的。電壓互感器的一次繞組并聯(lián)在高壓線路上，二次繞組外部接有測(cè)量?jī)x表、保護(hù)繼電器等設(shè)備的電壓線圈，為低壓部分。電壓互感器的一、二次繞組之間有足夠的絕緣，從而保證所有低壓設(shè)備與高壓線路的高電壓相隔離。三、避雷器Y10WT—42／105TD型瓷套避雷器Y10WT—42／105型復(fù)合外套避雷器1.工作原理

避雷器的工作原理是利用氧化鋅優(yōu)異的非線性伏安特性，即在正常工作電壓下呈現(xiàn)高電阻，流過(guò)的電流非常小，可視為絕緣體，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙；當(dāng)機(jī)車出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，則呈低電阻，流過(guò)的電流急增，使過(guò)電壓被抑制在允許值下，從而保護(hù)機(jī)車電氣設(shè)備免遭過(guò)電壓侵害。

2.主要技術(shù)參數(shù)：

額定電壓：42kV

標(biāo)稱放電電流：10kA．系統(tǒng)最大持續(xù)運(yùn)行電壓：30kV

直流參考電壓(1mA下)：>58kV

工頻參考電壓(阻性1mA下)：≥56kV

泄漏電流：<50uA四、高壓隔離開(kāi)關(guān)

高壓隔離開(kāi)關(guān)的作用是用來(lái)隔離受電弓。隔離開(kāi)關(guān)不帶滅弧裝置，所有動(dòng)作都必須在主斷路器分?jǐn)嗲闆r下進(jìn)行。分、合閘時(shí)應(yīng)先用鑰匙打開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)機(jī)械聯(lián)鎖，然后再按標(biāo)示的分、合閘方向轉(zhuǎn)動(dòng)操縱手輪，當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，將機(jī)械聯(lián)鎖鎖上。BT25.04型高壓隔離開(kāi)關(guān)外形圖BT25.04型高壓隔離開(kāi)關(guān)安裝在機(jī)車車頂蓋上，以底板為界，分為上下兩部分。底板上端主要有絕緣子、接觸閘刀和簧片，壓力氣缸和控制單元板安裝在底板下面?？刂茊卧逵糜陔姶砰y和連接凸輪開(kāi)關(guān)電源的輸入，底板上一個(gè)M8的螺釘用于連接到機(jī)車的接地系統(tǒng)。高壓隔離開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖1—瓷瓶；2—連接板；3—刀夾；4—閘刀；5—連接板；6—軸套；7—底板；8—聯(lián)鎖觸頭；

9—凸輪；10—軸；11—固位盤；12—手輪；13—鎖；14—鎖塊五、高壓連接器

TLG1型高壓連接器安裝在SS4G機(jī)車每節(jié)車的尾部車頂上。作為兩節(jié)車的導(dǎo)電連接設(shè)備。即作為兩節(jié)車重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，將一次側(cè)高壓電路導(dǎo)通電流，實(shí)現(xiàn)由一節(jié)車的受電弓受流的狀態(tài)。其依靠機(jī)車連掛車鉤的力量，與車鉤同時(shí)對(duì)接，分離時(shí)也隨機(jī)車的車鉤脫開(kāi)而自動(dòng)分離。本身沒(méi)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。

TLG1型高壓連接器外形圖支持絕緣子羊角波紋管軟連接線導(dǎo)電母排喇叭型頭部半環(huán)導(dǎo)電桿止動(dòng)器十字軸球面止檔1、電氣部分連接

電氣連接部分既定了喇叭型頭部的擺動(dòng)方向，又起導(dǎo)通電流的作用。它由喇叭形頭部，導(dǎo)電桿，蓋板裝配等組成。喇叭形頭部的主體由輕質(zhì)鑄鋁合金制成。在喇叭形頭部上裝有羊角，半環(huán)及叉形件。導(dǎo)電桿軸向穿過(guò)十字接頭安裝孔，再通過(guò)導(dǎo)電桿上的鍵槽與十字接頭的軸套上的長(zhǎng)方形鍵槽孔配合，組裝成一整體。2、動(dòng)作原理

當(dāng)兩節(jié)車需要連掛，作重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，依靠?jī)晒?jié)車車鉤掛接時(shí)的牽引力，使兩個(gè)連接器慢慢靠近，在羊角的導(dǎo)向作用力下，使各自的導(dǎo)電半圓環(huán)（靜觸頭）準(zhǔn)確地插入對(duì)方的叉形件（動(dòng)觸頭）中，接通兩節(jié)車一次側(cè)高壓電路。同時(shí)叉形件上的拉力彈簧緊緊地把半環(huán)扣住。當(dāng)兩節(jié)車廂分離時(shí)，依靠?jī)晒?jié)車分離時(shí)的牽引力可自動(dòng)分離，并斷開(kāi)兩節(jié)車的一次側(cè)高壓電路，拉簧復(fù)原。兩節(jié)車高壓連接器連接形態(tài)2、高壓連接器的主要特點(diǎn)

1）高壓連接器自身不帶操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其連接與分離時(shí)的操作力均來(lái)源于機(jī)車車鉤連掛或分離時(shí)的牽引力，隨機(jī)車車鉤的連接或分離同時(shí)完成，不必單獨(dú)操作。

2）在連接狀態(tài)下，故觸頭的接觸壓力基本上恒定不變，不受機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的影響，避免了觸頭的磨耗和電蝕。

3）導(dǎo)電觸頭為叉環(huán)結(jié)構(gòu)，是典型的線接觸方式，工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，接觸電阻小，散熱性能好。

4）連接器不帶滅弧裝置，因而必須在無(wú)電狀態(tài)下進(jìn)行連接或分離操作。

5）高壓連接器必須成對(duì)使用。每臺(tái)高壓連接器的結(jié)構(gòu)完全相同，可以任意組合。受電弓是電力牽引機(jī)車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設(shè)備，安裝在機(jī)車或動(dòng)車車頂上。什么是受電弓？受電弓的分類雙臂式：雙臂式集電弓乃最傳統(tǒng)的集電弓，亦可稱“菱”形集電弓，因其形狀為菱形。但現(xiàn)因保養(yǎng)成本較高，加上故障時(shí)有扯斷電車線的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠的鐵路車輛，已改用單臂式集電弓；亦有部分鐵路車輛（例如新干線300系列車）從原有的雙臂式集電弓，改造為單臂式集電弓。單臂式：除了雙臂式，其后亦有單臂式的集電弓，亦可稱為“之”（Z）（ㄑ）字形的集電弓。此款集電弓的好處是比雙臂式集電弓噪音為低，故障時(shí)也較不易扯斷電車線，為目前較普遍的集電弓類型。而依據(jù)各鐵路車輛制造廠的設(shè)計(jì)方式不同，在集電弓的設(shè)計(jì)上會(huì)有些許差異。垂直式：除了上述兩款集電弓，還有某些集電弓是垂直式設(shè)計(jì)，亦可稱成“T”字形（亦叫作翼形）集電弓，其低風(fēng)阻的特性特別適合高速行駛，以減少行車時(shí)的噪音。所以此款集電弓主要用于高速鐵路車輛。但是由于成本較高，垂直式集電弓已經(jīng)沒(méi)有使用（日本新干線500系改造時(shí)由垂直式集電弓改為單臂式集電弓）。石津式：日本岡山電氣軌道的第六代社長(zhǎng)，石津龍輔1951年發(fā)明，又稱為“岡電式”、“岡軌式”。電力機(jī)車上安裝有兩臺(tái)受電弓，正常運(yùn)行時(shí)一般只升后弓，前弓備用。按結(jié)構(gòu)形式分，受電弓分為雙臂受電弓和單臂受電弓兩種。雙臂受電弓結(jié)構(gòu)對(duì)稱，側(cè)向穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難。單臂受電弓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕，調(diào)整容易，具有良好的動(dòng)特性，高速時(shí)動(dòng)態(tài)跟隨性及受流特性較好，故而被現(xiàn)代電力機(jī)車廣泛采用。受電弓的特點(diǎn)受電弓圖示雙臂受電弓單臂受電弓受電弓的動(dòng)作原理升弓：壓縮空氣經(jīng)電空閥均勻進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，氣缸活塞壓縮氣缸內(nèi)的降弓彈簧，此時(shí)升弓彈簧使下臂桿轉(zhuǎn)動(dòng)，抬起上框架和滑板，受電弓勻速上升，在接近接觸線時(shí)有一緩慢停滯，然后迅速接觸接觸線。降弓：傳動(dòng)氣缸內(nèi)壓縮空氣經(jīng)受電弓緩沖閥迅速排向大氣，在降弓彈簧作用下，克服升弓彈簧的作用力，使受電弓迅速下降，脫離接觸網(wǎng)。1—滑板弓頭；2—弓頭支撐裝置；3—平衡桿；4—上部框架；5—推桿；6—下臂桿；7—緩沖閥；8—傳動(dòng)氣缸；9—活塞；10—降弓彈簧；11—拉桿絕緣子；12—滑環(huán)；13—扇形板；14—拐臂；15—轉(zhuǎn)軸；16—升弓彈簧；17—底架；18—升弓彈簧調(diào)整螺母；19—支持絕緣子；20—鉸鏈座受電弓結(jié)構(gòu)組成弓頭部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)底架鉸鏈部分底架部分絕緣子縱梁絕緣子升弓彈簧鉸鏈機(jī)構(gòu)上框架鉸鏈座下臂桿推桿平衡桿滑板框架羊角彈簧盒受電弓參數(shù)·

型號(hào)：DSA25·

速度：200km/h·

試驗(yàn)速度：250km/h·

最大工作電流：1000A·

額定電壓：25kV·

靜態(tài)接觸力（可調(diào)節(jié)）：70N·

輸入壓縮空氣：4--10bar·

70N接觸壓力下標(biāo)稱氣壓

：3.5bar·

工作高度：940--2850mm·

重量：<117kg·

升弓時(shí)間<10s·

降弓時(shí)間<6s升弓驅(qū)動(dòng)方式：氣囊裝置1.底架組成2.阻尼器3.升弓裝置4.下臂組裝5.弓裝配6.下導(dǎo)桿7.上臂組成8.上導(dǎo)桿9.弓頭10.碳滑板11.絕緣子DSA250受電弓構(gòu)成升弓裝置弓頭編織線工作原理升弓時(shí),司機(jī)將受電弓扳鈕扳至升位,壓縮空氣通過(guò)電空閥流經(jīng)空氣過(guò)濾器、升弓節(jié)流閥、精密調(diào)壓閥、降弓節(jié)流閥、安全閥、壓縮空氣絕緣管通過(guò)車頂、到升弓氣囊,氣囊充氣推動(dòng)前推板前移,通過(guò)鋼索帶動(dòng)下臂繞軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn),上臂在拉桿的作用下繞上臂桿軸承逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),使受電弓弓頭升起.降弓時(shí),司機(jī)將受電弓扳鈕開(kāi)關(guān)扳到“降”位,控制受電弓電空閥使氣路與大氣相通,氣囊相縮,受電弓靠其自重使下臂作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),最終使受電弓弓頭降到落弓位.

升弓操作步驟：1.電磁閥(14)的入口處始終通有壓縮空氣。2.可隨時(shí)操作司機(jī)臺(tái)上的受電弓提升桿以升起受電弓。3.TCMS可輸出信號(hào)使電磁閥(14)得電，允許空氣經(jīng)空氣濾清器(1)進(jìn)入節(jié)流閥（升弓）(2)，濾清器的作用是清除壓縮空氣中的灰塵和濕氣。4.然后，節(jié)流閥(2)允許空氣壓力緩慢進(jìn)入減壓閥(3)的入口。節(jié)流閥可用于調(diào)整升弓時(shí)間。5.減壓閥(3)的輸出壓力可以調(diào)整至預(yù)設(shè)值3.5bar。減壓閥(3)可調(diào)整受電弓與接觸網(wǎng)之間的靜態(tài)接觸力，其精度為±0.02bar。由于氣壓每變化0.1bar會(huì)使接觸壓力變化10N，因此減壓閥必須要有相當(dāng)高的精確度。6.之后壓縮空氣流入節(jié)流閥（降弓）(5)，其作用是調(diào)整降弓時(shí)間。7.如果減壓閥故障，位于氣路上的安全閥(6)可限制空氣壓力。安全閥的設(shè)定值是4.5bar。8.壓縮空氣經(jīng)一系列調(diào)整后流至氣囊驅(qū)動(dòng)裝置(12)，然后氣囊驅(qū)動(dòng)裝置可激活升弓裝置并使受電弓緩慢上升直至碳板接觸到接觸網(wǎng)線。9.供電線路上還裝有壓力表(4)以顯示減壓閥的出口空氣壓力。目前，電力機(jī)車上采用有各種型號(hào)的受電弓。(1).SS1型、SS3B型機(jī)車采用的TSG1-600／25型受電弓。(2).SS4型改型機(jī)車采用的TSG1-630／25型受電弓。(3).SS6型機(jī)車上采用的TSG3-630／25型單臂受電弓。(4).SS8型早期采用TSG3型，現(xiàn)已陸續(xù)更換為DSA系列受電弓。(5).SS9型機(jī)車上采用的DSA－200型受電弓等。

各型受電弓的某些零部件雖略有不同，但其基本結(jié)構(gòu)有許多相似之處。韶山系列電力機(jī)車HXD1型電力機(jī)車SS1型電力機(jī)車SS4型電力機(jī)車電力機(jī)車主斷路器

主斷路器連接在受電弓與主變壓器原邊繞組之間,安裝在機(jī)車車頂中部。主斷路器屬于高壓斷路器的一種。可分為油斷路器、空氣斷路器和真空斷路器等。目前電力機(jī)車主要采用的是TDZlA—10／25型空氣主斷路器和BVAC.N99真空斷路器。TDZlA—10／25型空氣主斷路器

是電力機(jī)車的一個(gè)重要電氣部件，它是整車與接觸網(wǎng)之間電氣連通、分?jǐn)嗟目傞_(kāi)關(guān)，是機(jī)車上最重要的保護(hù)設(shè)備，當(dāng)機(jī)車發(fā)生各種嚴(yán)重故障時(shí)都通過(guò)它來(lái)自動(dòng)切斷機(jī)車電源，從而保護(hù)機(jī)車。空氣斷路器是一種利用壓縮空氣來(lái)滅弧并用壓縮空氣作為操作能源的電器。它具有如下特點(diǎn)：

a)機(jī)車氣源充足，容易實(shí)現(xiàn)頻繁操作；

b)開(kāi)斷能力大，燃弧時(shí)間短，動(dòng)作快；

c)無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)。一、結(jié)構(gòu)組成TDZlA—10／25型空氣斷路器結(jié)構(gòu)分成高壓和低壓兩個(gè)部分，這兩部分以底板為界。高壓部分主要包括滅弧室、非線性電阻隔、離開(kāi)關(guān)等部件；低壓部分主要由儲(chǔ)風(fēng)缸、輔風(fēng)缸、主閥、起動(dòng)閥、延時(shí)閥、傳動(dòng)氣缸、電磁鐵等部件組成。TDZlA—10／25型空氣斷路器結(jié)構(gòu)

1、滅弧室；2、非線性電阻；3、隔離開(kāi)關(guān)；4、轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶；5、控制軸；6、傳動(dòng)杠桿；

7、氣管8、合閘閥桿；9、起動(dòng)閥；10、分閘閥桿；

11、活塞；12、傳動(dòng)氣缸；13、延時(shí)閥；14、主閥閥門15、主閥；16、通風(fēng)塞門；17、支持瓷瓶；18、儲(chǔ)風(fēng)缸；19、底板；

20、輔風(fēng)缸二、主斷路器動(dòng)作原理1.分閘動(dòng)作原理：

主斷路器處于閉合狀態(tài)時(shí)，控制線路中的分閘信號(hào)通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸頭使分閘電磁鐵的線圈得電，其銜鐵受力，撞擊分閘閥桿，使壓縮空氣經(jīng)過(guò)起動(dòng)閥進(jìn)入主閥，推動(dòng)主閥活塞動(dòng)作，使主閥閥口打開(kāi)；

儲(chǔ)風(fēng)缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過(guò)主閥閥口一路進(jìn)入滅弧室，推動(dòng)動(dòng)觸頭移動(dòng)，動(dòng)、靜觸頭分開(kāi)，產(chǎn)生的電弧在壓縮空氣的強(qiáng)烈作用下冷卻、拉長(zhǎng)，最終熄滅。1.分閘動(dòng)作原理：

另一路壓縮空氣經(jīng)過(guò)主閥進(jìn)入延時(shí)閥，經(jīng)延時(shí)后進(jìn)人傳動(dòng)氣缸，推動(dòng)傳動(dòng)氣缸活塞動(dòng)作，其活塞桿帶動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)70°，借助彈簧定位機(jī)構(gòu)使其穩(wěn)定在分閘位置。

同時(shí)，由于隔離開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輔助聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉關(guān)系變換，從而切斷分閘電磁鐵的電源，分閘閥桿復(fù)原，主閥閥門關(guān)閉，壓縮空氣停止進(jìn)入滅弧室，動(dòng)觸頭在彈簧作用下恢復(fù)到閉合狀態(tài)。此時(shí)整臺(tái)斷路器由隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)而處于分?jǐn)酄顟B(tài).2.合閘動(dòng)作原理

主斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，合閘信號(hào)通過(guò)輔助聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)，使合閘電磁鐵的線圈得電，合閘閥桿被撞擊而動(dòng)作，壓縮空氣經(jīng)過(guò)起動(dòng)閥進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，推動(dòng)活塞動(dòng)作，其活塞桿帶動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)由分閘位轉(zhuǎn)動(dòng)至合閘位，也由彈簧定位機(jī)構(gòu)使其穩(wěn)定在合閘位置。同時(shí)，由于隔離開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)變換了輔助聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉關(guān)系，從而切斷合閘電磁鐵的電源，合閘閥桿復(fù)原，壓縮空氣停止進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，合閘過(guò)程結(jié)束。

BVAC.N99型斷路器是單極交流斷路器，該電器設(shè)備用于主電路電源的開(kāi)斷、接通電流，同時(shí)用于過(guò)載和短路保護(hù)。采用真空管(VST)電空控制。該設(shè)備安裝在電力機(jī)車頂部，該設(shè)備的設(shè)計(jì)和開(kāi)斷操作完全適合于電力牽引的要求和工作條件。它具有如下特點(diǎn)：絕緣性高環(huán)境穩(wěn)定性好.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單開(kāi)斷容量大機(jī)械壽命長(zhǎng)維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單BVAC.N99真空斷路器

BVAC.N99真空斷路器真空斷路器結(jié)構(gòu)圖該真空斷路器有三個(gè)主要的組成部分：.上面是高壓電流部分.中間是與地隔離的絕緣部分.下面是電空機(jī)械裝置和低壓電流部分

高壓回路

機(jī)車頂上的高壓回路裝有可以開(kāi)斷交流電弧的真空開(kāi)關(guān)管。滅弧室通過(guò)密封和大氣隔離。兩個(gè)主觸頭安裝在真空管內(nèi)部，一個(gè)是靜觸頭，另一個(gè)