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真空斷路器西安伯龍高鐵電器銷售目錄第1部分TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器簡介第2部分永磁操動機構的智能控制安裝

第3部分質量管理體系第4部分終了語

第一部分

TDZ-30/630/1250電力機車

真空斷路器簡介

第一章公司簡介第二章TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器任務原理第三章技術創(chuàng)新點第四章實驗及運轉情況第一章公司簡介西安伯龍高鐵電器銷售〔以下簡稱本公司〕成立于2021年8月，主要業(yè)務范圍包括電力設備、自動化控制設備、電器成套設備、機械產品的研發(fā)銷售的專業(yè)公司，本公司作為西安交大思源智能電器消費各類系列鐵路產品的監(jiān)制單位，全權擔任代理組織銷售其相關產品，西安交大思源智能電器作為消費單位，為本公司提供必要的技術支持。公司是國內少有的可以消費和銷售永磁真空斷路器的高技術公司，同時可為客戶提供可靠完善的售后效力。公司注冊資金1000萬，座落于國家級高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)-西安市高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)的中心位置。本公司與西安交大思源智能電器協(xié)作擁有本人的鐵路產品的研發(fā)中心，消費基地，可面向全國為客戶提供成熟而高效的效力。本公司擁有多項具有自主知識產權的高科技產品，擁有一個年輕的銷售團隊，其中本科以上學歷的人員占到80%。在新產品開發(fā)方面公司依托西安交通大學的科研力量，主要將為中國鐵路電力機車提供各類電器產品。我們的產品技術一直堅持與國際先進程度同步開展，一直非常注重具有自主知識產權的技術和產品的研發(fā)任務，并且本著可繼續(xù)開展的原那么，積極開辟、勇于創(chuàng)新，著眼于市場，效力于用戶。依托堅實的技術實力和奮進的企業(yè)精神，目前公司的各項產品已在鐵路及民用等領域得到了廣泛地運用，獲得用戶的廣泛好評。公司的開展理念是以人為本，用戶至上，以誠待人，以信取人，以優(yōu)勝人。我們將以堅決的自信和真誠的誠意，希望與各界朋友進展協(xié)作，共創(chuàng)輝煌的明天。第二章TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器任務原理

㈠工程研發(fā)意義◆電力機車斷路器是電力機車的重要部件之一?！?001年開場對電力機車斷路器進展市場和技術調研。當時電力機車運用的斷路器為空氣斷路器。由于在任務原理、機械構造、技術性能等方面存在缺乏，該型斷路器的修程短、缺點率高，不斷是電力機車上的薄弱環(huán)節(jié)?！魧鴥韧鈹嗦菲飨嚓P技術的開展和電力機車的運用情況進展實踐調研分析闡明：當時國內、國外在電力機車運用永磁操動真空斷路器方面還處于空白形狀。有的單位仿制國外的產品也遭遇失敗?！翎槍@種情況，遵照鐵道部科技開展綱要的精神和國內外開關技術的開展情況，公司經(jīng)過市場及技術調研，決議開發(fā)研制電力機車新型斷路器。該工程關鍵技術之一的電力機車“1+1〞新型真空主斷路器已被我公司懇求專利。本工程產品曾經(jīng)正式推出，并已在南昌鐵路局、蘭州鐵路局開場試用，將于2021年正式向市場推行?！惨弧彻こ萄邪l(fā)意義〔續(xù)〕我們研制的根本思緒是采用真空滅弧技術、APG工藝技術和永磁操動及智能控制技術，進展計算機優(yōu)化設計和仿真計算。依托西安交通大學的技術實力〔西安交通大學電氣專業(yè)教學、科研實力居全國高校首位〕，我們以為研發(fā)一種長壽命、少維護、免維修、分量輕、體積小、雙備份、易安裝的新型電力機車斷路器是真實可行的，并能到達國內外的先進程度。〔二〕TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器任務原理

TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器由車外和車內兩部分組成。車外部分由引出線和斷路器主體組成。斷路器主體采用新型復合絕緣資料，APG工藝技術固封的真空滅弧室，其電氣絕緣性能高，機械性能優(yōu)良。在風吹日曬下外表不開裂，順應環(huán)境溫度范圍寬，耐污穢；斷路器主體的傘群采用一大兩小設計，淋雨實驗證明，在靜止情況下，即就是天下大雨，斷路器也不會出現(xiàn)擊穿或放電景象。車內部分由永磁機構和智能控制安裝組成。永磁機構的運動部件只需一個，具有合閘、分閘兩種形狀。永磁機構的拉桿帶動真空滅弧室作直線運動。TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器

㈢TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器的主要技術參數(shù)額定電壓kV27.5額定電流A630/1250額定頻率Hz50最大工作電壓kV30最大開斷電流KA10工頻對地耐壓kV90工頻斷口耐壓kV80總重量Kg75環(huán)境溫度0C+50~-30分閘時間ms≤12合閘時間ms≤8控制電壓VDC110機械壽命次>2X20萬手動操作裝置㈣簡一方便的安裝方式斷路器的安裝方式采用和機車上現(xiàn)有的斷路器可直接互換，只需將原主斷路器吊下，將新型斷路器吊上安裝即可。只需采用一樣型號的控制插座，其他無須改動。根本銜接方式有三種1、并聯(lián)銜接方式：ZD1、ZD2兩臺主斷路器采用雙熱備可交替運轉。2、單獨與受電弓銜接方式：ZD1、ZD2兩臺主斷路器分別與受電弓G1、G2銜接，運轉中ZD1與G1、ZD2與G2聯(lián)動運轉。3、轉換開關銜接方式：ZD1、ZD2兩臺主斷路器經(jīng)過轉換開關與車頂電路銜接。第三章工程技術創(chuàng)新點〔一〕真空滅弧技術真空滅弧技術與其它滅弧技術相比具有獨特的優(yōu)點。在高真空介質中的觸頭間隙絕緣強度很高。目前我國電力系統(tǒng)中10kV-35kV等級的真空斷路器運用情況曾經(jīng)非常普及。并且大量實驗證明，在35kV以下，運用真空滅弧技術是平安的、可靠的。我國真空滅弧室的研討和制造技術程度，并不比興隆國家落后，真空滅弧技術不但成熟而且國內制造的根底相當好。目前我國幾個主要消費真空滅弧室的骨干企業(yè)所消費的真空滅弧室曾經(jīng)出口到包括歐美興隆國家在內的世界各地。但是，普通真空滅弧室還不能直接運用到電力機車上。由于普通滅弧室的壽命為1萬次，在電力系統(tǒng)的斷路器上可以運用5至10年時間，甚至更長，完全滿足規(guī)范要求。然而在電力機車上那么不同，假設在忙碌的鐵道路上，1萬次的壽命能夠也就僅夠運用一年左右。在研發(fā)新型電力機車主斷路器時，我們進展了大量動態(tài)分析實驗，可將真空滅弧室的機械壽命提高到10萬次以上。未來我們運用機械壽命10萬次的真空滅弧室，再加上我們采用動態(tài)監(jiān)測和智能緩沖控制技術，可確保真空斷路器的機械壽命到達20萬次以上?！捕矨PG工藝固封技術由于電瓷絕緣資料具有一系列優(yōu)良的絕緣和價錢廉價，不斷作為高壓電器領域主絕緣資料。但是電瓷絕緣資料也存在諸如它的聯(lián)接必需采用金屬銜接件，分量重、體積大、不耐碰撞及內外溫差大時容易開裂等缺陷。因此，目前高壓電器選用復合絕緣資料作為主絕緣資料曾經(jīng)成為一種開展方向。根據(jù)電力機車上的運用環(huán)境條件，我們選用APG工藝復合絕緣資料。其特點是粘接力強，機械強度高，有較高的耐寒、耐熱、耐化學穩(wěn)定性等特性，詳細性能數(shù)據(jù)如表2所示：表2APG工藝復合絕緣資料特性表項目數(shù)值拉伸強度（MPa）

45~70彎曲強度（MPa）90~120壓縮強度（MPa）85~170沖擊強度（KJ/m2）10~20對水的相對密度1.12~1.15介電強度（KV/mm）12~20體積電阻率（Ω.cm）1014~1016

介電常數(shù)106Hz3~5介電損耗角正切106Hz0.015~0.050耐電弧性（s）100~140APG工藝復合絕緣資料具有一系列的優(yōu)良特性，做為斷路器主體絕緣資料，可以大大提高斷路器的絕緣程度，使斷路器體積小型化。我們經(jīng)過研討性實驗，由于在注塑、成型、固化過程中，固封體一直處于注射壓力形狀下，所以廢品的密度高，機械強度好，外表成型質量好，其機械強度特性、絕緣性能均符合設計要求。采用耐候性資料，任務溫度可到達-45℃~95℃左右。我們在和昆明高壓電器研討所研制的35kV高原型真空斷路器實驗過程中，模擬海拔4000米，普通絕緣資料可靠裕度通常需求添加50%，而采用APG工藝復合絕緣資料，可靠裕度僅需添加30%就可滿足要求，外表在凝露、受潮情況下，絕緣性能下降不明顯等特點。APG工藝復合絕緣資料還具有憎水性，該資料與水不親和，對于戶外產品很重要，雨滴在它外表不易構成水膜，而是小水珠粒，不易粘連成線，防止因雨水絕緣放電?！踩秤来挪賱訖C構及其智能控制技術操動機構在斷路器中占有重要位置。斷路器在各種條件下都應可靠的分合閘,是斷路器對操動機構的根本要求之一，對電力機車運用的斷路器來講,尤為重要。目前廣泛運用的驅動機構有電磁、彈簧、氣動、液壓電動操動機構。從有關文獻得知,斷路器機械缺點率占總缺點的70%左右,這其中主要是由于操動機構引起的。我們采用了近年才開展起來的永磁操動技術，不但保證了斷路器長期動作的可靠性，而且滿足斷路器開斷、關合及滅弧特性要求。這也是TDZ-30/630/1250新型斷路器設計上的特點之一。永磁操動機構和傳統(tǒng)的機構相比,其中一個最大的特點就是它的高可靠性。永磁機構由少數(shù)幾個元件組成，只需合閘、分閘兩種形狀，運動部件只需一個。由于零部件少,所以可靠性明顯提高。它的另一個特點是長壽命,從機構原理看出,永磁機構是經(jīng)過電磁機構和永磁鐵的特殊結合來實現(xiàn)傳統(tǒng)機構的功能,電磁線圈和磁路為靜止機構,只需設計合理,沒有外力破壞,普通它不會損壞。其壽命的制約要素,主要是永磁鐵。目前我國永磁鐵制造技術已到達相當高的程度，特別是釹鐵硼永磁資料的制呵斥功,給永磁機構的長壽命,可靠任務提供了堅實的物質保證。大量實驗證明，只需選材合理，精心設計，永磁機構本身機械壽命可以到達100萬次以上。永磁機構還具有節(jié)能特性,永磁機構任務時，只需瞬時供電，普通小于60ms，在分合閘形狀時，線圈沒有電流經(jīng)過，堅持力由永磁鐵提供，不再耗費能量。因此，永磁操動機構可以做到真正意義上的免維修、少維護、長壽命。有關永磁機構智能控制技術在第二部分進展闡明，本處不再闡明?！菜摹称渌O計技術作為斷路器設計尤其是機車用的主斷路器設計，要全面思索壽命期內運用功能上的高可靠性、開斷閉合性能、機械性能、絕緣性能、環(huán)境耐溫、控制難易程度、壽命設計以及維護安裝和外觀等方面。在設計斷路器的時，我們力求使運動部件少，運動軌跡簡單。實踐的TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器的運動部件只需一個，作直線運動。另外，本斷路器設置了手動安裝。在特殊情況下，可以人工手動操作分合斷路器，以保證機車不會由于斷路器缺點而停在線路上。第四章實驗和試運轉情況斷路器在研制過程中，每一步都進展工藝實驗。在西安交通大學進展了大量的研討性實驗,檢驗斷路器固封主體絕緣性能,機械強度性能,電磁兼容性能等。在西安其他行業(yè)科研院所也進展料一系列輔助性實驗研討。從2001年到2003年方案和構造進展多次修正。過去按照TB/T2055---1999機車真空斷路器技術條件多次實驗，對于鐵標中沒有規(guī)定的部分，按照GB/T11022-----1999高壓開關設備規(guī)范共用技術要求進展了實驗。如今我們按照鐵道行業(yè)規(guī)范TB/T1333.4-2005/IEC600774:2003鐵路運用機車車輛電氣設備第4部分：電工器件交流斷路器規(guī)那么進展了型式實驗。㈠實驗內容1.2004年3月在國家高壓電器質量監(jiān)視檢驗中心西安高壓電器研討所進展實驗。實驗內容包括：短時工頻耐壓實驗。雷電沖擊耐壓實驗。開斷短路電流實驗。關合才干實驗。動熱穩(wěn)定實驗。實驗結果符合設計要求。2．2021年2月，在鐵道部產質量量監(jiān)視檢測中心機車車輛檢驗站進展型式實驗。按照鐵道行業(yè)規(guī)范TB/T1333.4-2005/IEC600774:2003鐵路運用機車車輛電氣設備第4部分：電工器件實驗內容包括：絕緣性能實驗〔工頻耐壓實驗、雷電沖擊實驗和淋雨實驗〕。任務極限實驗。溫升實驗。機械壽命實驗。熱穩(wěn)定性實驗。濕熱實驗鹽霧實驗電磁兼容性實驗震動及沖擊實驗實驗終了后斷路器完好，符合鐵道部規(guī)范及IEC規(guī)范，符合設計要求?！捕吃囘\轉情況目前產品曾經(jīng)在南昌鐵路局、蘭州鐵路局部分機車安裝試運轉，效果很好。南寧鐵路局、廣州鐵路局、大連機車廠正在洽談中，不久將陸續(xù)上車。本斷路器構造簡單，體積小，斷路器安裝裝配方便，免維修，少維護。是現(xiàn)有機車斷路器較為理想的交換產品。安裝在SS3型電力機車上TDZ-30/630電力機車真空斷路器

第二部分

TDZ-30/630/1250電力機車真空斷路器永磁操動機構智能控制器

永磁操動機構真空斷路器具有體積小、分量輕、構造簡單、操作可靠、壽命長、免維護、雙備份等特點，代表了斷路器質量的一個飛躍，具有寬廣的開展前景。永磁操動機構必需求在控制器的驅動下才干實現(xiàn)開關的分合操作，因此，控制器的性能優(yōu)劣對斷路器的性能有很大的影響，要保證斷路器的可靠任務，就必需求有一個可靠的控制器，可以說控制器是永磁操動機構真空斷路器的中心器件之一。我公司在研制控制器的過程中，采用了當今先進的電子設計自動化技術，設計并制造了永磁操動機構公用芯片，是國內外最早把永磁操動機構公用芯片實踐投入運用的公司。經(jīng)過不斷的完善和提高，無論在功能上還是在性能上，已完全可以滿足斷路器的可靠運轉要求?？刂破饔布嬙靾D1ZPJ控制器硬件構造圖2一、系統(tǒng)組成的原理智能控制器主要由五大部分組成：電源模塊、信號輸入模塊、信號輸出模塊、CPLD智能控制模塊、電力電子驅動模塊。電源模塊電容器+110v+5V-5V,+15V合分閘命令合分閘形狀信號遙控合分閘命令電源電壓監(jiān)視調理電路光電隔離CPLD智能控制模塊光電隔離電力電子控制電路運轉形狀顯示電力電子驅動模塊在線編程接口合閘輸出分閘輸出

目前國內外采用的實現(xiàn)方案有3種：1.采用分立元件設計。分立元件設計優(yōu)點是全硬件實現(xiàn)，但功能少、性能受限、電路復雜、缺乏靈敏性，如今已很少運用；2.采用單片機設計。單片機方案主要采用軟件編程，功能強，靈敏性好，缺乏之處是存在飛程序問題，即CPU的指令地址指針在外部干擾下，容易發(fā)生指令脫離正常軌道使運轉墮入不可預測的非法循環(huán)中，為減少這一問題的發(fā)生，需求付出很大的硬件和軟件開銷。3.采用EDA技術(ElectronicDesignAutomation電子設計自動化)。EDA技術是采用FPGA(FieldProgrrammableGateArray)和CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)器件做成一個控制運轉的公用芯片，該項技術的特點是以以純硬件的方式實現(xiàn)全部的電子控制功能，沒有任何軟件控制，把一個線路系統(tǒng)放在一片很小的芯片里面，以芯片替代電路板，這個特點非常適宜永磁操動機構的控制，是一個先進而可靠的方案。

我公司采用的是第3種方案，即采用復雜可編程邏輯器件CPLD作為智能控制部件，其設計過程是，借助于計算機，在EDA工具軟件quartusII平臺上，采用硬件描畫言語VHDL為系統(tǒng)邏輯描畫手段，自動地完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、構造綜合、以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現(xiàn)規(guī)定的電子線路系統(tǒng)功能。這種純硬件的實現(xiàn)方式在任務可靠性方面有很大的優(yōu)勢，這是由于硬件電路不論遭到什么干擾其電路構造不會發(fā)生變化，采用EDA技術的全硬件實現(xiàn)方式由于非法形狀的可預測性以及進入非法形狀的可判別性，從而確保了從非法形狀恢復到正常形狀的各種措施的可行性。我公司設計的公用芯片2005年投入運用，在運轉中經(jīng)受了各種嚴酷環(huán)境的考驗，闡明方案合理,設計正確，任務可靠，其性能已到達國際同類產品的先進程度，如ABB公司，其永磁操動機構真空斷路器就采用的EDA技術，我們和ABB公司的技術手段是一樣的，具有同樣的先進性；另外，無論是性能上，還是功能上，我們的產品均可到達和超越該公司控制器的程度。二、可靠性設計1．電磁兼容性設計永磁操動機構在運轉中由于開關大電流而產生很大的電磁干擾，永久磁鐵和線圈均會產生很大的磁場干擾，另外，開通和關斷過程中電容充放電亦會產生幅值很大的脈沖電壓和脈沖電流，會經(jīng)過電源通道耦合到控制器本身，所以抗干擾問題對于控制器來說非常重要。我們在設計中采取的措施主要有：(1).電源輸入加有性能優(yōu)良的電源濾波器，可以防止經(jīng)過電源線的傳導干擾；(2).公用芯片經(jīng)過光電電路完全與外部I/O部分隔離，以保證公用芯片平安運轉；(3).模擬電路濾波和公用芯片數(shù)字濾波同時運用，確保不會發(fā)生誤動的情況；(4).電路板精心設計，精心布線，防止線路之間的串擾；

2.電力電子電路的可靠性設計電力電子電路是控制器的另一個關鍵部件，它的負載是一個大的電感，在開通和關斷過程中會產生很大的動態(tài)dv/dt，加之任務電流很大，使器件有能夠同時遭到大電流、高電壓和寄生電容中的位移電流的作用，所以確保這部分電路穩(wěn)定可靠的任務亦很關鍵。(1).在設計中運用抗沖擊才干強.dv/dt性能好的IR公司的IGBT和IGBT控制芯片；(2).精心設計電路參數(shù),反復測試，保證輸出波形好；(3).精心設計和調試吸收電路，保證驅動電路穩(wěn)定任務；(4).過流維護電路，確保電力電子電路的平安運轉。(5).為防止長時間通電，采用的控制算法是：正常時采用最短時間與開關位置信號控制，在位置信號失效時采用最長時間控制。

3.智能自診斷、自檢測設計：控制器采用全硬件形狀機作為整個系統(tǒng)的任務調度，這就使其可以充分發(fā)揚全硬件電路容錯技術的優(yōu)勢，在運轉中可以對各種形狀進展跟蹤，可以監(jiān)視各種非法形狀，由非法形狀轉入正常形狀只需求幾個微秒，因此不會因進入非法形狀而對系統(tǒng)呵斥影響，確保在運轉中不會出現(xiàn)死機景象，即確保控制器永遠堅持在運轉態(tài)。三．永磁操動機構真空斷路器的兩大技術優(yōu)勢1．運轉過程可控性可以實現(xiàn)閉環(huán)控制，使開關的運轉時間堅持穩(wěn)定。這些都需求有一個靈敏性很好的控制器。我公司的控制器由于采用EDA技術，完全可以滿足這方面的要求。

2．同步開關技術過電壓和涌流不斷是困