TDZ1主断路器.docx

1、TDZ1主断路器E-6-11 主断路器一、主断路器的作用 主断路器连接在受电弓和主变压原边绕组之间， 安装在机车车顶 中部。在机车中起双重作用，既是机车电源总开关，又是机车总保护 电器。当主断路器闭合时， 机车通过受电弓从接触网导线上获得电源， 投入工作。若机车主电路和辅助电路发生短路、接地、过载及零压等 故障时，均通过主断路器自动切断机车总电源，起着保护作用。主断路器属于高压断路器的一种。 高压断路器按其灭弧介质可分 为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器和真空断路器等。目 前在交流电力机车上使用主断路器有两种，一种是压缩空气断路器， 另一种是真空断路器。在SSi.SS3型4000系、S

2、S3b型电力机车上使用TDZ1型空气断路 器，而在SS4型、S&b型和SS8型电力机车上使用TDZIA型空气断路 器。高压空气断路器与油断路器相比具有灭弧性能好、动作时间快、 防爆、使用安全可靠、重量比较轻，而且适用于温度变化较大的工作 环境等优点。 其缺点是结构复杂， 制造工艺要求较高， 操作时声音大。二、 TDZ1-200/25 型空气断路器一） TDZI-200/25 型主断路器的结构和主要部件的作用图E-6-11-1 TDZ1-200/25型空气断路器1-灭弧室；2-非线性电阻瓷瓶；3-非线性电阻片；4-干燥剂，5-弹簧；6-隔离开关；7-转动瓷瓶；8-控制轴；9-传动杠杆；10-气管

3、；11-合闸阀杆；12-启动阀；13-分闸阀杆；14-主阀活塞；15-延时阀；16-阀门；17-气管；18-主阀；19-塞门；20-支持瓷瓶；21-储气缸；22-传动气缸。TDZl-200/25型主断路器的结构如图E-6-11-1所示，所有部件分 上下两部分安装在铸铝制成的底板上。 底板安装在机车顶盖上，用密封圈使底板同顶盖间密封。露在车顶上的为高压部分，主要有灭弧室、 非线性电阻、支持瓷瓶、隔离开关和转动瓷瓶等部件；装在底板下部 的为低压部分，主要有储气缸、主阀、延时阀、传动气缸、启动阀、 分闸电磁铁、合闸电磁铁、辅助开关和定位机构等部件。1.高压部分灭弧室的结构如图 E-6-11-2 所示

4、，灭弧室的主体是空心瓷瓶， 它的一端有气道接头， 并通过支持瓷瓶与空气系统相连； 另一端装有 法兰盘， 以此将高压电源引入主断路器。 灭弧室内装有静主触头和动 主触头。 静主触头固装在触头杆的一端， 其头部为球状并镶有耐电弧 的钼块，以提高耐弧性能，静主触头杆的另一端固装在气道接头上， 并与隔离开关的静触头相连， 其接触面有沟槽， 以利于静主触头杆可 靠接触。动主触头为管状，工作端的管壁作成弧形成一“喷口” ，以 利于静主触头球面的良好接触及产生良好的吹弧作用。 动主触头的尾 端与一圆环形弹簧座相贴。 弹簧座接有张力较大的压缩弹簧。 弹簧的 另一端通过圆筒固定在法兰盘上。 此弹簧一方面使动、

5、静主触头间具 有一定的接触压力， 另外还能使动静主触头开断后能自行恢复闭合状 态。在动主触头的外面套有与它既有相对滑动也有良好电接触的导电 管。导电管是由铜管铣成多瓣形，弹性地套装在动主触头上的，其尾 端固定在法兰盘上， 因此从法兰盘引入的高压电源通过导电管传至动 主触头。缓冲垫是用来缓和动主触头开断时弹簧对圆筒的撞击。 网罩 在动主触头开断过程中起消音作用， 而外罩可防止外界脏物沾污主触 头，其下部有一排气孔。图E-6-11-2灭弧室1-网罩；2-外罩；3-挡圈；4-缓冲垫，5-弹簧；6-弹簧座；7-法兰盘；8-固定圈； 9-接触管；10-弹簧；11-灭弧室瓷瓶；12-动触头；13-静触头；

6、14-静触头杆；15-风道接头；16-套筒；17-隔离开关静触头。在平时，动主触头借弹簧的压力压在静主触头上。当压缩空气进 入灭弧室A腔时，气压使动主触头克服弹簧之弹力向左移动，静主 触头间产生的电弧由进入动主触头“喷口”内的压缩空气强迫熄灭。 废气通过网罩由外罩下方孔排入大气。非线性电阻的结构如图E-6-11-1所示，由10片非线性电阻片 串联而成的非线性电阻并联在动、 静主触头两端，用以防止主断路器 分闸时的过电压。这种电阻采用碳化硅和结合剂烧结而成， 并置于空 心瓷瓶腔中，内装有干燥剂。右端装有弹簧，保证电阻之间以及与外 部连接之间的接触压力，减小接触电阻。主断路器分闸时，动、静主触头间

7、产生电弧，在熄弧过程中触头 间的电压将急剧增加。当电压增加到一定值时，非线性电阻值迅速下 降，主触头上的电弧电流迅速转移到非线性电阻上， 既可防止产生过电压，又有利于主触头上的电弧熄灭，减少触头电磨损。随着非线性 电阻两端电压的降低，其阻值又迅速增大，以减小残余电流，利于隔 离开关分闸。隔离开关是主触头灭弧之后用来隔离主电路的，它装在转动瓷 瓶上，转动瓷瓶经操纵轴与传动装置连接。 当操纵轴转动时可使隔离 开关产生分闸或合闸动作。隔离开关的结构如图E-6-11-3所示，由动 触指、弹簧装置、隔离开关闸刀、法兰盘、铜滚珠、连接件及弹簧装 置组成。它的静触头如图E-6-11-1中的21所示。隔离开关

8、闸刀一端套装动触指，并用螺钉紧固，在动触指磨耗到 限时，可拆下更换或反面继续使用。在闸刀上还装有弹簧装置，以保 证触头间具有足够的接触压力。闸刀另一端紧固在法兰盘上，法兰盘 是转动的，而安装引出线连接件是不动的，它们之间通过铜滚球连接 并导电，相互间还通过法兰盘中的弹簧装置保持一定的接触压力。 法兰盘用螺栓紧固在转动瓷瓶上。图E-6-11-3隔离开关1-隔离开关闸刀；2-法兰盘；3-弹簧装置；4-钢球；5-连接件；6-弹簧装置；7- 触指。2低压部分主闻传动*t缸图E-6-11-4 TDZ1型启动阀图1-阀体；2-阀杆；3-密封圈；4-螺母；5-弹簧；6-延时阀。启动阀是主断路器分断时使主阀动

9、作， 合闸时使传动气缸动作 的装置，TDZ1型主断路器启动阀如图E-6-11-4所示，由分闸阀和合 闸阀两部分组成。左边阀杆为分断阀杆，右边阀杆为闭合阀杆，均由 相应的电磁铁来操纵。在电磁铁未撞击阀杆时，阀门在弹簧和压缩空 气作用下关闭着，E和D腔都充满来自储风缸的压缩空气，E腔和主 阀相通。当分闸电磁铁撞块撞击分断阀杆并向上移动时，阀门打开，E 腔内的压缩空气经阀门和排气孔向大气排出， 由于压缩空气从储风 缸进入E腔的管径只有2mm,而排气孔径为8mm,因此进风慢排风 快， E 腔气压骤减导致主阀动作使主触头分断。当合闸电磁铁撞块撞 击闭合阀杆并向上移动时，阀门打开，D腔压缩空气经阀门从F腔

10、进 入传动气缸,使隔离开头闭合。 F 腔内有直径为 2mm 的排气孔,进 入D腔的压缩空气管径为8mm，所以F腔仍能保持相当高的气压使 传动气缸动作。主阀属于差动阀，在主断路器中起着供气阀的作用， TDZ1型主阀如图E-6-11-5所示，主要由阀体、阀门、阀块止挡、弹簧、阀杆 和活塞等组成。 阀门通过阀杆和活塞等组成一体, 利用阀门和活塞间 的压力差来开启与关闭气道。 正常情况下, 阀杆两端都受到压缩空气 的作用,由于活塞的直径大于阀门的直径,再加上弹簧力的作用,使 阀杆向左有个合成力,该力使阀门紧闭。主断路器进行分断时,启动 阀 E 腔向大气迅速排气降压, 活塞作用到阀杆的力迅速减小, 阀杆

11、的 合成力指向右侧,使阀门打开,储风缸的压缩空气迅速经主阀、支持 瓷瓶进入灭弧室进行分断动作。图E-6-11-5差动式主阀1-主阀体；2-密封圈；3-衬套；4-阀门；5-弹簧，6-阀杆，7-活塞。延时阀如图E-6-11-6所示。在分断过程中，储风缸的压缩空气 通过主阀进入灭弧室，也进入延时阀，经过一定的延时控制后，再进 入传动气缸装置，使隔离开关分闸动作。延时功能由延时阀实现。从 主阀来的压缩空气，经延时阀阀盖上的进气管路、阀体上的通道、调 节螺钉与阀座通孔之间的间隙进入到膜片下部的阀体空腔内。 因为管路截面小，风阻大，膜片下部的气压上升得较慢，经过一定延时后， 膜片下部气压所产生的推力足以推

12、动阀杆，打开阀门，这时大量压缩 空气通过阀口进入传动气缸装置。延时长短可以用调节螺钉改变气路 风阻大小来改变。图E-6-11-6延时阀I-阀座；2-密封环；3-膜片；4-阀杆；5-阀体；6-阀；7-弹簧；8-阀盖；9-调节螺钉。传动气缸结构如图-6-11-7所示。左边气缸体和主活塞是驱动 隔离开关分闸和合闸的动力部件，缓冲气缸体和缓冲活塞是在活塞行 程将结束时起缓冲作用，减缓隔离开关动作过程中的冲击。在分断过 程中，主活塞左侧和缓冲活塞右侧进入压缩空气。 主活塞向右运动碰到套筒时，使套筒随之右移，迫使缓冲活塞右移，缓冲活塞右侧的压 缩空气的压缩和释放，就起缓冲作用。同理，在合闸过程中主活塞右

13、侧和缓冲活塞左侧进入压缩空气， 随着主活塞向左运动，连杆销碰到 套筒继续向左运动，迫使缓冲活塞左移，缓冲活塞左侧的压缩空气的 压缩和释放，同样起到缓冲的作用。分合闸电磁铁为螺管直动式结构。当电磁铁线圈接到信号后， 衔铁被吸入线圈，带动撞块去撞击相应的阀杆使启动阀动作。 当电磁 铁线圈接到信号使线圈断电时，在弹簧的作用下衔铁又恢复到原来的 位置。辅助开关由万能转换开关改装而成的， 是控制分、合闸电磁铁 线圈通电或断电的低压联锁装置，它通过不完全齿轮与操纵轴齿轮啮 合。隔离开关的分、合闸对应它的两个工作位置，根据控制电路的需 要，用了 6个联锁触头，其中1个常开和1个常闭触头分别串人分闸 和合闸电

14、磁铁线圈电路里。在主断路器动作完成后立即切断相应的电 磁铁线圈电路，以防线圈通电时间过长而烧毁，并为下次动作作准备。 它的引出线通过插座与插销同有关控制电路相连接。图E-6-11-7传动气缸I-套筒；2-主活塞；3-杆；4-气缸体；5-隔板；6-缓冲气缸体;7-缓冲活塞； 8-套筒； 9-连杆销定位机构如图 E-6-11-1 所示，它利用弹簧随隔离开关分、 合闸 具有两个作用方向的力， 使隔离开关移到分闸或合闸位置后不得自行 变位，以防误动作。（二）主断路器分、合闸动作原理主断路器在正常工作时， 机车总风缸的压缩空气进入主断路器的 储气缸并达到额定值， 储气缸的压缩空气分别进入启动阀的 E 腔

15、与 D 腔。由于 E 腔与主阀 C 腔相通，所以此时主阀阀门关闭，只有微量 的压缩空气通过通风塞门进入灭弧室，以保持外部空气不得侵入。1.主断路器的分闸动作原理 当分闸信号通过辅助开关的常开联锁触头 （主断路器在合闸下该 联锁触头闭合的） 送到分闸电磁铁的线圈， 分闸电磁铁动作而铁心上 的撞块撞击启动阀的分闸阀杆时，阀口打开。于是主阀 C 腔和分闸 阀 E 腔内的压缩空气迅速通过排气孔排向大气， C 腔内压力骤减， 主 阀活塞两边产生很大压力差，活塞右移动作，阀门打开，大量压缩空 气经主阀阀口进入支持瓷瓶 B 腔至灭弧室 A 腔，迅速将动主触头推 至开断状态。进入动主触头“喷口”的压缩空气将电

16、弧迅速熄灭。与 此同时，压缩空气也进入延时阀经延时后， 再进入传动气缸使其动作。 通过连杆、 操纵轴等机构带动瓷瓶转动， 隔离开关闸刀分闸并通过弹 簧定位装置使隔离闸刀保持于分闸位，同时也带动辅助开关动作。由于辅助开关动作， 切断了分闸电磁铁线圈电源， 在弹簧作用下 分闸电磁铁复位。分闸阀阀杆在弹簧及压缩空气作用下恢复关闭状态。压缩空气作用于主阀活塞两边，使主阀阀门封闭，压缩空气停止进入灭弧室，动主触头在弹簧作用下恢复到与静主触头闭合的状态。2.主断路器的合闸动作原理 当有合闸信号经辅助开关的常闭联锁触头 （主断路器在分闸状态 时该联锁触头闭合）送给合闸电磁铁线圈时，铁心吸合。合闸阀杆被 撞击而动作，阀门打开，压缩空气通过合闸阀进入传动气缸使其动作， 通过转动瓷瓶转动， 使处于分闸位的隔离开关闸刀转到合闸位