第6章 主断路器2

第7章断路器

主要内容：

1.概述

2.工作原理

3.参数

4.产品标准

5.维护

6.思考题

第9～10周：概述、断路器重点与难点

重点：

断路器的基本组成及工作原理

难点：

真空断路器的基本组成及工作原理

断路器？

1.概述：定义、用途、型式

定义：

按教科书：

•断路器：能自动切断短路、严重过载、电压过低等故障的保护电器，同时还兼作在正常工作条件下不频繁通断电路之用。•主断路器（高压断路器）：连接于受电弓及主变压器原边绕组之间，安装在机车车顶中部，是电力机车电源的总开关和机车的总保护。故障信号（过流、接地、过电压、欠电压）通过一定电路使断路器自动开断，切断机车的总电源，以免故障扩大及其他电气设备受到损害

按GB14048.2（国家标准低压开关设备和控制设备第2部分: 断路器）的定义：

•低压断路器（ACB、MCCB、MCB）：能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在所规定的非正常电路(例

如短路)下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关

电器。

QF ×

QF ×

××

机车上的主断路器（空气、真空）

TDV3型真空断路器SS4

型电力机车

BVACN99SSJ3型电力机车1.概述：定义、用途、

型式

电力机车结构及主回路电气连接图TDZIA 一10/25 SS8

型电力机车TDV4型真空断路器

空气断路器

机车上的主断路器构成与工作原理

空气断路器剖视图

机车上的主断路器空气断路器结构

•由20多个主要零部件构成

机车上的主断路器

机车上的主断路器

真空断路器

机车上的主断路器

•

与空气断路器相比,

具有结构简单、工作可靠、动作速

度快、绝缘强度高、维修方便等优点。

•

适用于电力机车和电动车组,可以彻底避免以往空气断路器灭孤室瓷瓶爆炸,非电性电阻瓷瓶爆炸,隔离开关轴折断、主阀卡位、漏风、控制线圈烧损等惯性故障,减少机车事故,保证铁路运输安全。

•

可延长主断路器的检修周期,减少维修工作量,降低检修成本。

TDV 3型

BVACN99型真空断路器

真空断路器

TDV4型

产品举例：引进瑞士赛雪龙公司技术

主要技术参数

BVACN99型真空断路器

BVACN99型真空断路器结构剖面图

真空灭弧及开断原理

•真空断路器的核心元件是真空灭弧室，真空灭弧室以真空作为灭弧和绝缘介

质。真空灭弧室内具有很高的真空度，不存在可被电离的物质。

•当灭弧室的动、静触头在操动机构的作用下带电分离时，在触头间将立即

产生电弧，该电弧仅仅由触头材料的

金属蒸汽构成。由于触头的特殊结构，在触头间隙中会产生纵磁场，纵磁场

会促使真空电弧保持为扩散性。

•在导通的电流自然经过零点时，残留在间隙中的电荷和金属蒸汽快速复合

或凝聚，使动静触头间的绝缘强度快

速建立，真空灭弧室因此恢复了绝缘

能力以及耐受系统瞬态恢复电压的能

力，最终将电弧熄灭。

真空断路器工作原理

工作原理

机构的中心部分有两块磁铁，可提供超过230kg的触头压力。

（1）合闸：由控制模块内的合闸电容器向机构线圈内注入一脉冲电流，当动静触头接触后，动触头停止运动，但动铁心继续运动

2mm，压缩触头的压力弹簧。动铁心和磁轭之间通过磁力实现锁扣，此时线圈电流进一步增大，使得永磁材料达到饱和状态。因此，在合闸位置切断控制模块发出的线圈电流时，饱和现象将使永磁材料的磁性增加到一定程度，使动铁心保持在合闸位置。动铁心的运动同时使分闸弹簧储能，为下次分闸做好准备。

（2）分闸操作：由控制模块内的分闸电容器向机构线圈注入一反向脉冲电流，时间为15～20ms。该电流将会对磁性材料产生部分消磁效应，并减小合闸保持力，已储能的分

闸弹簧和触头压力弹簧的反向力将使动铁心释放，并向分闸方向加速运动，最终靠分闸弹簧保持在分闸位置单稳态永磁操动机构使用的运动部件最少，因此可将机械部件的磨损减到最小，故障率降到最低。

单稳态永磁机构真空断路器

真空断路器的发展

其他真空断路器举例1 TDV3型真空断路器

适用于电力机车和电动车组,机械寿命达4万次以上

结构

由高压和低压两部分组成。上部为高压部分。主要包括二只水平瓷瓶及二只装在其中的真空灭弧室,一只支持瓷瓶和装在其中的绝缘杆,

一个传动机构箱,一个接地开关静触头、组成T形结构,置于机车顶部;下部为低压部分。包括操动机构、合闸电空阀、分闸电磁铁、辅助开关、计数器、空气过滤器、插销等,装在机器箱内,置于机车

内部。主要性能指标

最高工作电压:31.5kV

额定工作电压:25kV

额定工作电流:400A

额定断路容量:200MVA

额定断路电流;8kA

合闸时间:≤0.15s

分闸时间:≤0.045s

操作方式:合闸:电空式,分阐:电磁式

额定操作电压:DC110V

额定操作气压:500kpa

机械寿命:>4万次

质量:约175kg

额定电压30kV

额定电流750 A

最大工作电压31 kV

额定分断容量440 MVA

最大分断电流16 kA

辅助触点数5

固有分闸时间25～60 ms

工作压力450～1000

kPa

北车HXD3型交流传动电力机车选用断路器型号：BVACN99.21500

举例2