CN100550245C - 一种真空断路器控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种真空断路器控制装置，应用于铁路机车真空断路器低压控制。通过对真空断路器控制单元进行改进设计，解决了将固有电力机车空气断路器更换为真空断路器带来了技术上的障碍。真空断路器控制装置包括自复式分闸开关、自复式合闸开关、保持线圈、延迟继电器、自复式常闭中间继电器和电磁阀，还包含一自锁常开、闭辅助连锁，自锁常开、闭辅助连锁与常给电点相连接，使主断路器的供电方式由自复式的瞬得电转变为有一定延时的直流电，将真空断路器保持在合闸状态。本发明性能稳定，安全可靠，给固有电力机车空气主断路器改造升级提供了可靠的技术基础，方便了固有电力机车主断路器的改造升级工作。
Description
技术领域
本发明涉及到一种真空断路器控制装置，特别是一种铁路机车用真空断路器的低压控制装置。
背景技术
司机通过操纵它来控制机车主断路器的动作，从而控制机车主电路的接通和开断；并当机车发生短路或其他严重故障时，它控制主断路器动作快速切断电源，起到保护机车的作用。改进前真空断路器控制单元的工作原理为：当司机需要闭合真空断路器时，按下常给电“合闸”开关，控制单元板110V电源点得电，即图中的“U+”得电，它通过内部逻辑转换，将电同时传输到断路器的电磁阀和保持线圈以及延迟继电器，电磁阀得电动作，打开气路，断路器在压缩空气的作用下完成合闸操作，保持线圈得电产生电磁力，将断路器保持在合闸状态，延迟继电器在延迟了575～650ms，保证断路器能充分完成合闸动作后，切断电磁阀的电，电磁阀失电关闭，切断气路，同时计数器动作一次。当司机需要打开断路器时，按下分闸开关，断掉控制单元板110V电源点的电，即图中的“U+”失电，保持线圈失电，失去电磁力，断路器在分闸弹簧作用下快速分闸。
当前各种新造电力机车的控制回路都安装了LCU逻辑控制单元，它的设计可以满足BVAC.N99真空断路器控制单元的操作要求，在许多已经在运用的固有电力机车控制回路并没有安装LCU逻辑控制单元，其控制电路的设计仅能满足空气断路器的操作，合闸时给主断路器的供电方式为自复式的瞬得电，不能满足真空断路器靠长期给电来保持合闸状态的操作要求，这就给固有电力机车空气断路器更换为真空断路器带来了技术上的障碍。对机车控制回路进行设计变更是不可能的，因此只有对BVAC.N99真空断路器控制单元进行改进设计。
发明内容
本发明的目的是为了适应铁路电力机车发展的需要。随着电力机车的飞速发展，电力机车用空气断路器已经越来越不适应机车的运用要求，固有电力机车将空气断路器更换为真空断路器已经成为极其迫切的需要，但是因为两种断路器操作方式的不同导致了电气接口的差异，考虑到机车升级改造的成本，对机车控制线路进行设计变更是不太现实的，因此只能对真空断路器控制单元进行改进设计。
造成两种断路器控制接口不兼容是因为两种断路器的基本操作控制原理不一样，其中，空气断路器的控制原理图如图1所示，控制回路装有合闸线圈和分闸线圈，合闸时，空气断路器处于分闸状态，合闸线圈得电，打开气路，靠压缩空气推动隔离开关闭合完成合闸操作，同时合闸线圈失电；分闸时，空气断路器处于闭合状态，分闸线圈得电，打开气路，靠压缩空气灭弧并推动隔离开关打开完成分闸操作，同时分闸线圈失电。可以看出分合闸线圈都是瞬得电方式，在完成分合闸操作后都会失电，断路器的分闸和合闸状态由自带隔离开关的分合状态来保持，因此固有机车控制回路只要给它提供两个瞬得电自复式分、合闸开关电源点即可完成它的正常操作。
真空断路器的控制原理图如图2所示，控制回路装有电磁阀、延迟继电器和合闸线圈，合闸时，真空断路器处于分闸状态，电磁阀和合闸线圈同时得电，气路打开，靠压缩空气推动主触头闭合完成合闸操作，延时继电器经过0.6S后切断电磁阀电源，关断气源，此时靠合闸线圈常得电产生的电磁力来将真空断路器保持在合闸状态；分闸时，真空断路器处于闭合状态，只要切断合闸线圈的电，使其失去电磁力，在真空断路器自带恢复弹簧的作用下即可完成分闸操作。因此，机车只要给它提供一个非自复式的常给电分、合闸开关电源点即可完成它的正常操作。
从以上分析可以看出，真空断路器替代空气断路器后，固有机车上提供给空气断路器的自复式分、合闸开关电源点不可能实现真空断路器的分合闸操作，因此必须根据固有机车的空气断路器电气控制方式对真空断路器的电气接口进行改进设计，才能实现真空断路器装车后的分、合闸操作，保证固有机车主断路器升级换代的可行性。
改进后的真空断路器控制装置，包括自复式分闸开关、自复式合闸开关、保持线圈、延迟继电器、自复式常闭中间继电器和电磁阀，所述真空断路器控制装置还包含一自锁常开、闭辅助连锁，所述自锁常开、闭辅助连锁与常给电点相连接，使主断路器的供电方式由自复式的瞬得电转变为有一定延时的直流电，将真空断路器保持在合闸状态。合闸时，真空断路器处于分闸状态，按下瞬得电的自复式“合闸”开关，真空断路器电磁阀得电动作，打开气路，在压缩空气的作用下完成合闸操作，延时继电器经过0.6S后切断电磁阀电源，关断气源。同时自锁常开联锁状态也随真空断路器的闭合变为常闭，接通了机车电气接口常有电点，这样即使自复式“合闸”开关完成操作恢复失电后，真空断路器保持线圈依然可以从机车电气接口常有电点得电，将真空断路器保持在合闸状态；分闸时，真空断路器处于闭合状态，按下瞬得电的自复式“分闸”开关，图中自复式常闭中间继电器KA得电打开，保持线圈断电失去保持作用，真空断路器在自带恢复弹簧作用下快速脱扣完成分闸操作，同时自锁常闭联锁状态也随真空断路器的分闸变为常开，切断机车电气接口常有电点真空断路器保持线圈的供电。
此设计发明给固有电力机车空气主断路器改造升级提供了可靠的技术基础，比起对机车控制电路进行设计更改来满足真空断路器的安装来说更为经济，大大方便了固有电力机车主断路器的改造升级工作。另外，本发明设计方案已经于2005年10月在湖东机务段老SS4改机车真空断路器替换空气断路器的项目中应用，经过4个多月的运行考核试验，性能稳定，安全可靠，取得了非常满意的结果。目前该项改进设计方案又在SS3、SS7C等一系列固有机车真空断路器替代空气断路器的项目中得到应用，运用效果也非常良好。
附图说明
图1空气断路器电气接口原理图
图2真空断路器电气接口原理图
图3真空断路器替代空气断路器电气接口原理图
1、合闸线圈；2、分闸线圈；3、延时继电器；4、电磁阀；5、保持线圈；6、自锁常开、闭辅助连锁；7、防回流二极管；8、自复式常闭中间继电器；11、空气断路器；21、真空断路器。
具体实施方式
根据固有机车的主断路器电气控制接口，对真空断路器电气控制方式进行了相关的改进设计，改进方案的控制原理图如图3所示。
改进后的工作原理为：合闸时，真空断路器21处于分闸状态，按下瞬得电的自复式“合闸”开关，真空断路器21电磁阀4得电动作，打开气路，在压缩空气的作用下完成合闸操作，延时继电器经过0.6S后切断电磁阀4电源，关断气源。同时图中的自锁常开联锁6状态也随真空断路器21的闭合变为常闭，接通了机车电气接口常有电点，这样即使自复式“合闸”开关完成操作恢复失电后，真空断路器21保持线圈5依然可以从机车电气接口常有电点得电，将真空断路器保持在合闸状态；分闸时，真空断路器21处于闭合状态，按下瞬得电的自复式“分闸”开关，图中自复式常闭中间继电器8得电打开，保持线圈5断电失去保持作用，真空断路器21在自带恢复弹簧作用下快速脱扣完成分闸操作，同时自锁常闭联锁6状态也随真空断路器的分闸变为常开，切断机车电气接口常有电点真空断路器21保持线圈5的供电。由于两种断路器的控制电压都是直流110伏，无需在设计回路中加装变压装置。空气断路器控制回路的控制电流为4A，而真空断路器控制回路所需的最大控制电流不超过1.5A，固有机车主断控制回路操作容量完全能够满足真空断路器的工作需求。设计方案中用到自复式常闭中间继电器8和防回流二极管7，完全根据空气断路器控制回路的工作环境来匹配选用，同时还充分考虑了元器件工作性能的安全裕度，例如改进方案中所用到的防回流二极管7和中间继电器8的工作电流和耐压值都充分大于控制回路的额定值。
改进后真空断路器控制单元的工作原理为：当司机需要闭合断路器时，按下自复式“合闸”开关，110V控制单元得电并通过内部逻辑转换，将电同时传输到断路器的电磁阀4和保持线圈5以及延迟继电器3，电磁阀21得电动作，打开气路，断路器在压缩空气的作用下完成合闸操作，常开联锁6状态随断路器21闭合变为常闭，机车上常有电点持续给控制单元供电，从而使得真空断路器保持线圈常得电产生电磁力，使断路器保持在合闸状态。延迟继电器3在延迟了575～650ms，保证断路器21能充分完成合闸动作后，切断电磁阀4的电，电磁阀4失电关闭，切断气路，同时计数器动作一次。当司机需要打开断路器时，按下自复式“分闸”开关，常闭中间继电器8得电打开，110V控制单元失电，切断保持线圈5的电，断路器21在恢复弹簧作用下打开，自锁联锁6也随之打开，切断机车常有电点对110V控制单元的供电。
Claims (7)
1、一种真空断路器控制装置，包括自复式分闸开关、自复式合闸开关、延时继电器(3)、电磁阀(4)、保持线圈(5)，其特征在于，所述真空断路器控制装置还包含一自锁常开、闭辅助连锁(6)和自复式常闭中间继电器(8)，所述自锁常开、闭辅助连锁(6)与常给电点相连接，使主断路器的供电方式由自复式的瞬得电转变为有一定延时的直流电，将真空断路器(21)保持在合闸状态，所述自复式常闭中间继电器(8)连接于自复式分闸开关和地线之间。
2、根据权利要求1所述的一种真空断路器控制装置，其特征在于，当所述真空断路器控制装置处于合闸状态时，真空断路器(21)处于分闸状态，按下瞬得电的自复式合闸开关，真空断路器电磁阀(4)得电动作，打开气路，在压缩空气的作用下完成合闸操作，延时继电器(3)经过延时后切断电磁阀电源。
3、根据权利要求1所述的一种真空断路器控制装置，其特征在于，当所述真空断路器控制装置处于合闸状态时，所述自锁常开、闭辅助联锁(6)状态变为常闭，接通机车电气接口常给电点，真空断路器保持线圈(5)从机车电气接口常给电点得电，将真空断路器(21)保持在合闸状态。
4、根据权利要求1所述的一种真空断路器控制装置，其特征在于，当所述真空断路器控制装置处于分闸状态时，真空断路器(21)处于闭合状态，按下瞬得电的自复式分闸开关，所述自复式常闭中间继电器(8)得电打开，保持线圈(5)断电失去保持作用，真空断路器(21)在自带恢复弹簧作用下快速脱扣完成分闸操作。
5、根据权利要求1所述的一种真空断路器控制装置，其特征在于，当所述真空断路器控制装置处于分闸状态时，所述自锁常开、闭辅助联锁(6)状态随真空断路器(21)分闸变为常开，切断机车电气接口常给电点真空断路器保持线圈(5)的供电。
6、根据权利要求1所述的一种真空断路器控制装置，其特征在于，所述延时继电器(3)经过575～650ms后切断电磁阀(4)电源，关断气源。
7、根据权利要求1所述的一种真空断路器控制装置，其特征在于，所述真空断路器控制装置还包含一防回流二极管(7)，分别连接自复式合闸开关与延时继电器(3)。
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