賽雪龍UR6型高速斷路器在城軌車輛的使用及維護(hù)

賽雪龍UR6型高速斷路器在城軌車輛的使用及維護(hù)摘要：本文介紹了城軌車輛中廣泛使用的UR6型高速斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了其在車輛電路中工作原理，介紹具體檢查與維護(hù)的方法，為城軌車輛高速斷路器檢修提供參考。關(guān)鍵詞：城軌車輛UR6使用維護(hù)1前言高速斷路器主要用于城市軌道交通車輛上，是車輛主電路系統(tǒng)的總開關(guān)和保護(hù)電器。當(dāng)高速斷路器閉合時(shí)，車輛牽引逆變器從接觸網(wǎng)（或第三軌）獲取電源，得以投入工作；主電路故障保護(hù)功能：當(dāng)主電路出現(xiàn)嚴(yán)重故障(如主電路電器部件故障、網(wǎng)壓或直流電壓過壓、直流側(cè)電流過流、主電路接地、110V控制電源失電等)時(shí)，傳動(dòng)控制單元（DCU）控制高速斷路器斷開，以實(shí)現(xiàn)主電路的故障保護(hù)。同時(shí)高速斷路器能對(duì)檢測(cè)出的過電流進(jìn)行快速響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)主電路短路瞬時(shí)保護(hù)。目前賽雪龍公司的UR6系列高速斷路器較多的應(yīng)用于城軌車輛上。唐車公司生產(chǎn)的福州1號(hào)線、廈門1號(hào)線、石家莊1號(hào)線、天津5號(hào)線均采用UR6-32TD高速斷路器，近期正在生產(chǎn)的福州6號(hào)線車輛使用的是UR10-32TD系列高速斷路器。，其中UR10為UR6的后續(xù)替代產(chǎn)品，其原理及維護(hù)相似。以福州地鐵1號(hào)線高速斷路器為例，其部件號(hào)為UR632TD-ZZZZZE1ECN1具體含義為額定工作電壓為1800V，控制電壓為110V，以電保持的方式保持閉合狀態(tài)，脫扣范圍為1.2kA-2.4kA，有兩個(gè)觸點(diǎn)為銀的輔助觸點(diǎn)。2UR6型高速斷路器的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1主要構(gòu)成UR6型高速斷路器主要由固定絕緣框架、主回路、合閘裝置、滅弧罩、脫扣裝置、輔助觸點(diǎn)組成，如圖1所示。圖1UR6-32型高速斷路器主體結(jié)構(gòu)圖2.2工作原理UR6型高速斷路器主要包括合閘、保持、控制分閘及脫扣分閘4種狀態(tài)。列車控制電路下達(dá)合閘指令，驅(qū)動(dòng)裝置的線圈得電，在電磁力的作用下動(dòng)靜觸頭吸合完成高速斷路器合閘動(dòng)作，連通接觸網(wǎng)與車輛主電路電器設(shè)備。主觸頭閉合后，高速斷路器常開輔助觸點(diǎn)將電阻串入回路，將保持電流限制在合閘電流的5%。列車牽引逆變器下達(dá)分閘指令，驅(qū)動(dòng)裝置的線圈失電，在彈簧反力的作用下動(dòng)靜觸頭斷開完成高速斷路器分閘動(dòng)作，切斷接觸網(wǎng)與車輛主電路電器設(shè)備間的連接。高速斷路器的脫扣分閘是指當(dāng)電氣線路發(fā)生主電路短路、主電路接地等嚴(yán)重故障時(shí)，由控制電路直接控制高速斷器的合閘線圈失電，從而使高速斷路器主觸頭斷開，起到保護(hù)的作用。2.3高速斷路器在車輛主電路中的使用城軌車輛中株洲時(shí)代電氣的牽引系統(tǒng)中高速斷路器安裝于高壓箱內(nèi)箱內(nèi)，每個(gè)高壓箱配備兩個(gè)高速斷路器，Mp車和M車牽引逆變器從高壓箱內(nèi)高速斷路器處獲取供電。龐巴迪牽引系統(tǒng)中高速斷路器安裝于牽引高壓箱內(nèi)，每個(gè)牽引高壓箱配置兩個(gè)高速斷路器，Mp車和M車牽引逆變模塊從牽引高壓箱內(nèi)獲取供電。以福州地鐵1號(hào)線為例說明高速斷路器的控制，如圖2所示。圖中HKB1為Mp車主斷允許繼電器，HBK2為Mp車合高速斷路器繼電器，R1為限流電阻。其中主斷允許和合主斷信號(hào)均由牽引逆變器給出，當(dāng)牽引逆變器準(zhǔn)備就緒后給出主斷允許信號(hào)，HBK1閉合。HBK1閉合后其輔助觸點(diǎn)反饋給牽引逆變器主斷控制回路就緒，即圖中Mp車主斷線圈允許。后續(xù)Mp車合HB1信號(hào)給出，HBK2繼電器閉合，由圖可知高速斷路器合閘線圈HB1得電，主斷觸頭開始動(dòng)作直至閉合。與此同時(shí)高速斷路器的輔助觸點(diǎn)將R1串入控制電路，高速斷路器閉合信號(hào)反饋至牽引逆變器后Mp車合HB1信號(hào)撤銷，合閘線圈電流變小約為合閘電流的5%，同時(shí)因在自持狀態(tài)下電流小，使高速斷路器分段速度加快。當(dāng)發(fā)生故障需分?jǐn)喔咚贁嗦菲鲿r(shí)Mp車主斷允許信號(hào)撤銷即可實(shí)現(xiàn)高速斷路器分?jǐn)唷D2UR6-32型高速斷路器控制電路圖3檢查與維護(hù)3.1基本檢查根據(jù)UR6系列高速斷路器用戶文件要求動(dòng)靜觸頭及引弧條檢查周期為以情形：每18個(gè)月；1000次過載電流分?jǐn)啵?000次正常情況下帶負(fù)載電流分?jǐn)啵?0000次不帶負(fù)載分?jǐn)?。?dòng)靜觸頭更換標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)觸頭燒蝕嚴(yán)重表面出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)之時(shí)或W尺寸達(dá)到15/+0.5mm時(shí)。引弧條更換標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)引弧角截面積達(dá)到其初始截面積（20x3mm2）的一半時(shí)。針對(duì)高速斷路器的檢查主要側(cè)重于易于損壞的部件，如觸頭部分、滅弧裝置及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。在更換高速斷路器主觸頭時(shí)強(qiáng)制性檢查滅弧罩。每當(dāng)一次基本檢查完成之后，對(duì)機(jī)械部件機(jī)械一次檢查。3.2同型號(hào)高速斷路器檢修情況北京7號(hào)線與福州1號(hào)線牽引系統(tǒng)均為時(shí)代電氣生產(chǎn)，高速斷路器同為UR6系列產(chǎn)品。在7號(hào)線架修過程中對(duì)狀態(tài)正常的主觸頭進(jìn)行清潔檢查，不做更換處理。其動(dòng)靜觸頭及引弧條在架修時(shí)狀態(tài)如下圖：圖3引弧條狀態(tài)圖4觸頭狀態(tài)實(shí)際運(yùn)行中分?jǐn)嘈盘?hào)由牽引逆變器發(fā)出，牽引模塊減載速度大于高斷分?jǐn)嗨俣龋?dāng)高斷分?jǐn)鄷r(shí)牽引系統(tǒng)已減載，高速斷路器分?jǐn)嚯娏鳛闇p載后電流。更多的情況是車輛在停車狀態(tài)下進(jìn)行高速斷路器分?jǐn)嗖僮?，?shí)際分?jǐn)嚯娏鳂O小。3.3檢修流程及更換標(biāo)準(zhǔn)外觀檢查無碰傷、劃傷、脫落、變形現(xiàn)象。線圈電阻檢查使用直流電阻測(cè)試儀測(cè)量出電阻值。記錄當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度，通過電阻換算公式；R20=Rt/{1+[0.003393*(t-20)]}換算出線圈在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)的電阻值。式中R20為換算為20℃時(shí)的電阻值，t為當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度，Rt為實(shí)際測(cè)量的電阻值。計(jì)算下限應(yīng)為13.17Ω，上限應(yīng)為14.43Ω。動(dòng)作試驗(yàn)通過試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高速斷路器的閉合分?jǐn)?，注意串入控制回路的限流電阻?yīng)為250Ω左右。測(cè)量閉合時(shí)間即線圈電壓從0開始升高至主觸頭完全吸合時(shí)間，測(cè)量分?jǐn)鄷r(shí)間即線圈電壓開始下降至主觸頭完全斷開時(shí)間。判斷標(biāo)準(zhǔn)為閉合時(shí)間上限150ms,分?jǐn)鄷r(shí)間為5～10ms。釋放電壓測(cè)試在額定電壓情況下合上高速斷路器，電壓緩慢下調(diào)，測(cè)量觸頭斷開時(shí)釋放電壓，標(biāo)準(zhǔn)為5.5～71.35V。接觸面檢查閉合高速斷路器，使用復(fù)寫紙和白紙得出接觸面，測(cè)量觸點(diǎn)寬度，標(biāo)準(zhǔn)為8～10mm。觸頭開距測(cè)量使用內(nèi)徑卡鉗測(cè)量觸頭開距，使用游標(biāo)卡尺讀取開距。使用手指抵住主觸頭和卡鉗一個(gè)腳，卡鉗另一個(gè)腳在觸頭之間上下左右移動(dòng)，距離最小時(shí)拿出卡鉗。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為14.5～16.5mm。脫扣試驗(yàn)合上高速斷路器，在主觸頭上以200A/S的上升速度加大電流，測(cè)試高速斷路器脫扣電流。壓降測(cè)試閉合高速斷路器，在主觸頭上加500A大電流，使用萬用表測(cè)量主回路壓降，標(biāo)準(zhǔn)為0～32.5mV。高速斷路器的各零部件均有明確使用限度，制定該標(biāo)準(zhǔn)的前提是不影響高速斷路器在列車行駛過程中的正常使用，又能最大限度地利用各零部件的使用壽命。對(duì)于高速斷路器中最易損壞的動(dòng)觸頭及靜觸頭，規(guī)定當(dāng)動(dòng)靜觸頭尺寸磨耗達(dá)到15mm時(shí)就需要進(jìn)行更換。針對(duì)高速斷路器中的滅弧裝置，當(dāng)引弧角截面積達(dá)到其初始截面積（20mm×3mm）的一半時(shí)可更換引弧角，當(dāng)材料沉淀物造成滅弧柵板之間沒有縫隙時(shí)可更換滅弧柵片。對(duì)于高速斷路器中的驅(qū)動(dòng)裝置，每使用10萬次可進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置的更換，每當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，便可對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置中的易耗件（合閘線圈組件、動(dòng)鐵心組件、拔叉、分閘緩沖器、墊片等）進(jìn)行更換：每工作5至7年，或者每使用10萬次以上。而對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置中的其他部件，則在每使用20萬次以后可進(jìn)行更換。最后，對(duì)于高速斷路器中的過電流脫扣器，則可在每1萬次過電流分?jǐn)嗪筮M(jìn)行更換。3.4注意事項(xiàng)在對(duì)高速斷路器進(jìn)行維護(hù)及檢修的過程中，需要遵循一些規(guī)章要求，以確保人員安全及設(shè)備安全。具體注意事項(xiàng)如下，斷路器進(jìn)行檢查、維修和安裝操作前，必須保證斷路器電源的關(guān)閉和斷路器的接地，在高壓回路失電和裝置沒有可靠接地前，禁止接觸斷路器；受電弓必須降下；需要用到低壓（直流）電源的部分控制裝置，需依據(jù)安全操作規(guī)范進(jìn)行操作；在進(jìn)行安裝、檢查和維護(hù)時(shí)，保證遠(yuǎn)離正在進(jìn)行分/合閘操作的斷路器運(yùn)動(dòng)部件；沒有相關(guān)資質(zhì)人員，不能進(jìn)行斷路器的內(nèi)部構(gòu)件的維護(hù)等工作。4總結(jié)目前，賽雪龍UR6型高速斷路器在城軌車輛中廣泛應(yīng)用，UR6型高速斷路器是一種采用空氣自然冷卻、單極的高速直流斷路器，具有自由分合、電流雙向、直接過流瞬時(shí)脫扣功能。結(jié)構(gòu)上采用開放式架構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔且有較高的絕緣等級(jí)。賽雪龍UR6系列產(chǎn)品及其后續(xù)替代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似，檢修維護(hù)方法相近。同時(shí)相關(guān)零部件價(jià)格昂貴，通過研究其檢修方法可以在保障車輛正常運(yùn)營的前提下降低維護(hù)成本。參考文獻(xiàn)：1.陳智華.賽雪龍高速斷路器在地鐵車輛的使用及其維護(hù)[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2013，（6）：72-74.2．JMDesbaillet.DCHighspeedcircuit-breaker