UR6型HSCB在地鐵車輛的使用及其維護(hù)

余建勇 班希翼

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州 451460）

高速斷路器主要用于城市軌道交通車輛上，為車輛電氣系統(tǒng)的總開(kāi)關(guān)和保護(hù)電器。當(dāng)高速斷路器閉合時(shí)，車輛將獲得由受電弓從接觸網(wǎng)（或第三軌）引入的電源，得以投入工作；若車輛主電路或輔助電路發(fā)生短路、過(guò)載、接地等嚴(yán)重故障時(shí)，故障信號(hào)通過(guò)相關(guān)控制電路使高速斷路器自動(dòng)開(kāi)斷，切斷車輛總電源，防止故障范圍擴(kuò)大。目前，城軌車輛上使用較多的是賽雪龍公司的UR6系列高速斷路器。其中，UR6-31型額定工作電壓為900V，適用于在750V網(wǎng)壓下運(yùn)行的城軌車輛，UR6-32型額定工作電壓為1800V，適用于在1500V網(wǎng)壓下運(yùn)行的城軌車輛[1]。

1 UR6型HSCB的組成及工作原理

1.1 主要構(gòu)成

UR6-32型高速斷路器由固定絕緣架、主電路、驅(qū)動(dòng)裝置、滅弧裝置、過(guò)流脫扣裝置、輔助觸頭及其驅(qū)動(dòng)部件6個(gè)部分組成。

圖1 UR6-32型高速斷路器主體結(jié)構(gòu)圖

1.2 工作原理

UR6-32型高速斷路器主要包括合閘、保持、手動(dòng)分閘及自動(dòng)分閘4種狀態(tài)[2]。

1.2.1 合閘原理

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。

1.2.2 保持原理

主觸頭閉合后，受高速斷路器常開(kāi)輔助觸頭控制的脫扣裝置監(jiān)控系統(tǒng)串入回路。發(fā)生短路時(shí)，當(dāng)電流值達(dá)到跳閘整定值，裝置動(dòng)作，高速斷路器處于“分?jǐn)唷睜顟B(tài)。

1.2.3 手動(dòng)分閘原理

列車控制電路下達(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(kāi)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。

1.2.4 自動(dòng)分閘原理

高速斷路器的自動(dòng)分閘是指當(dāng)城軌車輛的電氣線路發(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路器的合閘線圈失電，從而使高速斷路器主觸頭斷開(kāi)，起到保護(hù)的作用。

2 HSCB在車輛主電路中的使用

城軌車輛中的HSCB安裝于動(dòng)車逆變箱內(nèi)，每個(gè)牽引逆變器配備一個(gè)高速斷路器，牽引逆變器從高速斷路器處獲得供電。地鐵列車的4臺(tái)牽引逆變器都是由高速斷路器來(lái)接通或斷開(kāi)DC1500V高壓電源。它可以因過(guò)流自動(dòng)跳閘，也可以由DC110V電源控制跳閘，并且可在兩個(gè)電流方向過(guò)流自動(dòng)跳閘，這正好滿足地鐵列車牽引和再生制動(dòng)運(yùn)行的需要。HSCB在列車主電路中的具體位置及作用[3]。

圖2 高速斷路器控制電路

操作高速斷路器分合閘的控制電路如圖2所示。圖中，2S03為分閘按鈕，2S04為合閘按鈕，2K34為高速斷路器合繼電器，2K35為高速斷路器分繼電器，2K36（2K37）高速斷路器啟動(dòng)限時(shí)繼電器，2K38（2K39）高速斷路器啟動(dòng)接觸器，2K40（2K41）高速斷路器封鎖接觸器。其中，2S03/04為控制系統(tǒng)的主令電器，供駕駛員使用，直接發(fā)送相關(guān)指令；2K40（2K41）為斷電延時(shí)繼電器，只有A1、B1均得電時(shí)吸合，線圈失電后觸頭延時(shí)10s釋放，保證分閘后2K36線圈繼續(xù)得電，防止10s內(nèi)重合HSCB。2K36為脈沖繼電器，即只有輸入上升沿脈沖時(shí)，2K36才能吸合并在1s后釋放，因此即使2K36一直保持得電，也如此。因此，2K38線圈的通電時(shí)間也只有1s，對(duì)HSCB而言，若在1s內(nèi)不能閉合，則視其為不能動(dòng)作。

2.1 合閘分析

按下2S04，1Q02線圈得電HSCB動(dòng)作；由于1Q02/03線圈阻值小，不能長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)大電流，所以自持回路中加2R01/02限流，同時(shí)因在自持狀態(tài)下電流小，使HSCB分段速度加快；在緊急制動(dòng)時(shí)，2K10能確保HSCB斷開(kāi)切除列車的動(dòng)力；2K33能確保只有在升弓后才能合HSCB，避免電流對(duì)牽引逆變器的沖擊。

2.2 分閘分析

按下2S03，2K34線圈失電2K35線圈得電，斷開(kāi)2K38/39得電回路，斷開(kāi)1Q02/03自持回路。

3 檢查與維護(hù)

3.1 基本檢查

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。隨著長(zhǎng)時(shí)間的維護(hù)檢查，人們可以獲得一些有效維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，這樣既能保證高速斷路器正常工作，又能將維護(hù)成本控制到最低。

每當(dāng)滿足下列任意條件時(shí)，便需要進(jìn)行主觸頭磨損測(cè)量、引弧角檢查以及清潔：每工作18個(gè)月；1000次的過(guò)載電流分?jǐn)啵?000次正常情況下的帶負(fù)載電流分?jǐn)啵?0000次不帶負(fù)載分?jǐn)唷?/p>

每工作18個(gè)月，建議對(duì)滅弧罩進(jìn)行檢查；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，建議對(duì)機(jī)械部件機(jī)械一次檢查。

3.2 更換標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)高速斷路器的各零部件均有一套使用限度即更換標(biāo)準(zhǔn)，制定該標(biāo)準(zhǔn)的前提為既不影響高速斷路器在列車行駛過(guò)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。首先，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。其次，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)可更換引弧角套件，當(dāng)材料沉淀物造成滅弧柵板之間沒(méi)有縫隙時(shí)可更換滅弧導(dǎo)向板（滅弧柵板）。第三，對(duì)于高速斷路器中的驅(qū)動(dòng)裝置，每使用100000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100000次以上。而對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置中的其他部件，則在每使用200000次以后可進(jìn)行更換。最后，對(duì)于高速斷路器中的過(guò)電流脫扣器，則可在每10000次過(guò)電流分?jǐn)嗪筮M(jìn)行更換。

3.3 使用注意事項(xiàng)

在對(duì)高速斷路器進(jìn)行維護(hù)及檢修的過(guò)程中，工作人員需要遵循一些規(guī)章要求，以確保人員安全及設(shè)備安全[4]。具體注意事項(xiàng)如下。

仔細(xì)閱讀斷路器上帖示的安全警告說(shuō)明；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(méi)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)，保證手遠(yuǎn)離正在進(jìn)行分/合閘操作的斷路器運(yùn)動(dòng)部件；在沒(méi)有有資質(zhì)人員的陪同下，不能進(jìn)行斷路器的內(nèi)部構(gòu)件的維護(hù)等工作；出現(xiàn)損壞或故障的斷路器應(yīng)該從電路中隔離出去，以免造成誤動(dòng)作，直到專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，城軌車輛中廣泛應(yīng)用的高速斷路器為賽雪龍UR6型，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、自動(dòng)直接過(guò)流瞬時(shí)脫扣和電磁吹弧的功能，能夠采用電氣回路進(jìn)行控制。結(jié)構(gòu)上采用開(kāi)放式架構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔且有較高的絕緣等級(jí)。該型號(hào)HSCB符合鐵路安裝及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，以保證其較高的可靠性和較長(zhǎng)的使用壽命。

[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]王延豪，趙曉民.斷路器試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于仿真計(jì)算處理方法研究[J].電氣時(shí)代，2016，（11）：72-74.

[3]黃運(yùn)昌.隔離斷路器的發(fā)展與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，13（32）：72-73.

[4]楊才春.淺談隔離開(kāi)關(guān)的運(yùn)行與維護(hù)要點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（27）：76.