電力機車高壓電器

電力機車高壓電器兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)牽引電動機接線原理圖1、2、3、4—靜主觸頭；A、B—動主觸片換向原理示意圖（a）牽引電動機接線原理圖

（b）動主觸片展開圖牽引制動轉(zhuǎn)換原理示意圖1、4、5、6、7、8—靜主觸頭；C、D—動主觸片

高壓電器是指安裝在電力機車車頂部位，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，高壓隔離開關(guān)等一些主型電器。一、高壓電流互感器

電力機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、過流保護作用。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)氧樹脂；3—半法蘭；4—二次線圈；5—環(huán)形鐵心；6—護罩；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)負載無關(guān)。

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

c)電流互感器二次線圈不允許開路運行。

二、高壓電壓互感器

TBYl—25型電壓互感器是一種電力機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車的原邊電壓信號、網(wǎng)壓信號和機車電度表的電壓信號。TBY1-25型高壓電壓互感器2.原理說明

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量儀表、保護繼電器等設(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，流過的電流非常小，可視為絕緣體，從而實現(xiàn)無間隙；當(dāng)機車出現(xiàn)過電壓時，則呈低電阻，流過的電流急增，使過電壓被抑制在允許值下，從而保護機車電氣設(shè)備免遭過電壓侵害。

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、高壓隔離開關(guān)

高壓隔離開關(guān)的作用是用來隔離受電弓。隔離開關(guān)不帶滅弧裝置，所有動作都必須在主斷路器分斷情況下進行。分、合閘時應(yīng)先用鑰匙打開隔離開關(guān)機械聯(lián)鎖，然后再按標(biāo)示的分、合閘方向轉(zhuǎn)動操縱手輪，當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動到位后，將機械聯(lián)鎖鎖上。BT25.04型高壓隔離開關(guān)外形圖BT25.04型高壓隔離開關(guān)安裝在機車車頂蓋上，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和連接凸輪開關(guān)電源的輸入，底板上一個M8的螺釘用于連接到機車的接地系統(tǒng)。高壓隔離開關(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)運行時，將一次側(cè)高壓電路導(dǎo)通電流，實現(xiàn)由一節(jié)車的受電弓受流的狀態(tài)。其依靠機車連掛車鉤的力量，與車鉤同時對接，分離時也隨機車的車鉤脫開而自動分離。本身沒有動力驅(qū)動裝置。

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)電桿軸向穿過十字接頭安裝孔，再通過導(dǎo)電桿上的鍵槽與十字接頭的軸套上的長方形鍵槽孔配合，組裝成一整體。2、動作原理

當(dāng)兩節(jié)車需要連掛，作重聯(lián)運行時，依靠兩節(jié)車車鉤掛接時的牽引力，使兩個連接器慢慢靠近，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)確地插入對方的叉形件（動觸頭）中，接通兩節(jié)車一次側(cè)高壓電路。同時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，依靠兩節(jié)車分離時的牽引力可自動分離，并斷開兩節(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

1）高壓連接器自身不帶操動機構(gòu)，其連接與分離時的操作力均來源于機車車鉤連掛或分離時的牽引力，隨機車車鉤的連接或分離同時完成，不必單獨操作。

2）在連接狀態(tài)下，故觸頭的接觸壓力基本上恒定不變，不受機車運行狀態(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，因而必須在無電狀態(tài)下進行連接或分離操作。

5）高壓連接器必須成對使用。每臺高壓連接器的結(jié)構(gòu)完全相同，可以任意組合。受電弓是電力牽引機車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設(shè)備，安裝在機車或動車車頂上。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，加上故障時有扯斷電車線的風(fēng)險，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)計方式不同，在集電弓的設(shè)計上會有些許差異。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，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)沒有使用（日本新干線500系改造時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，石津龍輔1951年發(fā)明，又稱為“岡電式”、“岡軌式”。電力機車上安裝有兩臺受電弓，正常運行時一般只升后弓，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)簡單，尺寸小，重量輕，調(diào)整容易，具有良好的動特性，高速時動態(tài)跟隨性及受流特性較好，故而被現(xiàn)代電力機車廣泛采用。受電弓的特點受電弓圖示雙臂受電弓單臂受電弓受電弓的動作原理升弓：壓縮空氣經(jīng)電空閥均勻進入傳動氣缸，氣缸活塞壓縮氣缸內(nèi)的降弓彈簧，此時升弓彈簧使下臂桿轉(zhuǎn)動，抬起上框架和滑板，受電弓勻速上升，在接近接觸線時有一緩慢停滯，然后迅速接觸接觸線。降弓：傳動氣缸內(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)組成弓頭部分傳動機構(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：DSA25·

速度：200km/h·

試驗速度：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·

升弓時間<10s·

降弓時間<6s升弓驅(qū)動方式：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,司機將受電弓扳鈕扳至升位,壓縮空氣通過電空閥流經(jīng)空氣過濾器、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車頂、到升弓氣囊,氣囊充氣推動前推板前移,通過鋼索帶動下臂繞軸順時針旋轉(zhuǎn),上臂在拉桿的作用下繞上臂桿軸承逆時針轉(zhuǎn)動,使受電弓弓頭升起.降弓時,司機將受電弓扳鈕開關(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針轉(zhuǎn)動,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.可隨時操作司機臺上的受電弓提升桿以升起受電弓。3.TCMS可輸出信號使電磁閥(14)得電，允許空氣經(jīng)空氣濾清器(1)進入節(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入減壓閥(3)的入口。節(jié)流閥可用于調(diào)整升弓時間。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)動裝置(12)，然后氣囊驅(qū)動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，電力機車上采用有各種型號的受電弓。(1).SS1型、SS3B型機車采用的TSG1-600／25型受電弓。(2).SS4型改型機車采用的TSG1-630／25型受電弓。(3).SS6型機車上采用的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。韶山系列電力機車HXD1型電力機車SS1型電力機車SS4型電力機車電力機車主斷路器

主斷路器連接在受電弓與主變壓器原邊繞組之間,安裝在機車車頂中部。主斷路器屬于高壓斷路器的一種?？煞譃橛蛿嗦菲?、空氣斷路器和真空斷路器等。目前電力機車主要采用的是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

是電力機車的一個重要電氣部件，它是整車與接觸網(wǎng)之間電氣連通、分斷的總開關(guān)，是機車上最重要的保護設(shè)備，當(dāng)機車發(fā)生各種嚴(yán)重故障時都通過它來自動切斷機車電源，從而保護機車。空氣斷路器是一種利用壓縮空氣來滅弧并用壓縮空氣作為操作能源的電器。它具有如下特點：

a)機車氣源充足，容易實現(xiàn)頻繁操作；

b)開斷能力大，燃弧時間短，動作快；

c)無火災(zāi)危險。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、離開關(guān)等部件；低壓部分主要由儲風(fēng)缸、輔風(fēng)缸、主閥、起動閥、延時閥、傳動氣缸、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、隔離開關(guān)；4、轉(zhuǎn)動瓷瓶；5、控制軸；6、傳動杠桿；

7、氣管8、合閘閥桿；9、起動閥；10、分閘閥桿；

11、活塞；12、傳動氣缸；13、延時閥；14、主閥閥門15、主閥；16、通風(fēng)塞門；17、支持瓷瓶；18、儲風(fēng)缸；19、底板；

20、輔風(fēng)缸二、主斷路器動作原理1.分閘動作原理：

主斷路器處于閉合狀態(tài)時，控制線路中的分閘信號通過輔助開關(guān)的常開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)過起動閥進入主閥，推動主閥活塞動作，使主閥閥口打開；

儲風(fēng)缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過主閥閥口一路進入滅弧室，推動動觸頭移動，動、靜觸頭分開，產(chǎn)生的電弧在壓縮空氣的強烈作用下冷卻、拉長，最終熄滅。1.分閘動作原理：

另一路壓縮空氣經(jīng)過主閥進入延時閥，經(jīng)延時后進人傳動氣缸，推動傳動氣缸活塞動作，其活塞桿帶動隔離開關(guān)在水平方向轉(zhuǎn)動70°，借助彈簧定位機構(gòu)使其穩(wěn)定在分閘位置。

同時，由于隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)動帶動輔助聯(lián)鎖開關(guān)的開閉關(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，壓縮空氣停止進入滅弧室，動觸頭在彈簧作用下恢復(fù)到閉合狀態(tài)。此時整臺斷路器由隔離開關(guān)斷開而處于分斷狀態(tài).2.合閘動作原理

主斷路器處于分閘狀態(tài)時，合閘信號通過輔助聯(lián)鎖開關(guān)的常閉觸點，使合閘電磁鐵的線圈得電，合閘閥桿被撞擊而動作，壓縮空氣經(jīng)過起動閥進入傳動氣缸，推動活塞動作，其活塞桿帶動隔離開關(guān)由分閘位轉(zhuǎn)動至合閘位，也由彈簧定位機構(gòu)使其穩(wěn)定在合閘位置。同時，由于隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)動變換了輔助聯(lián)鎖開關(guān)的開閉關(guān)系，從而切斷合閘電磁鐵的電源，合閘閥桿復(fù)原，壓縮空氣停止進入傳動氣缸，合閘過程結(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斷、接通電流，同時用于過載和短路保護。采用真空管(VST)電空控制。該設(shè)備安裝在電力機車頂部，該設(shè)備的設(shè)計和開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：絕緣性高環(huán)境穩(wěn)定性好.結(jié)構(gòu)簡單開斷容量大機械壽命長維護保養(yǎng)簡單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.下面是電空機械裝置和低壓電流部分

高壓回路

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