CN104637738B - 一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，该防护罩包括防护罩壳体、大防护垫、小防护垫、小密封垫、定位螺栓密封盖、反向长螺栓密封盖和内衬金属板，防护罩壳体由第一防护罩壳体和第二防护罩壳体拼接形成，本发明根据主断路器结构创新设计了主断路器的防护罩，该防护罩可以将主断路器底座完全密闭防护，能够在长时间、多种恶劣天气条件下保证主断路器底座表面的清洁度，进而保证主断路器底座内的电气元器件的正常工作，显著提高了主断路器整体的绝缘性能。

Description

一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩

技术领域

本发明属于电力机车车顶绝缘防护设计领域，涉及一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩。

背景技术

近年来，在我国北方地区，冬季大雾潮湿天气及雾霾天气条件下，频繁出现电力机车车顶网侧电路主断路器放电短路现象，主要表现为：车顶用于保护主断路器的绝缘子或绝缘子瓷瓶被击穿，进而导致主断路器底座内的电气元器件被破坏，即主断路器工作失效。机车车顶主断路器放电短路现象，轻者造成主断路器底座内电气元器件失效、进而造成车顶接触网跳闸停电，或者出现无感应电压造成电力机车无法上线运用的情况，重者烧断接触网，破坏局部电力系统，严重干扰铁路的正常运输。

经统计分析认为，造成车顶主断路器工作失效主要与以下几个因素有关：

(1)、大气环境污染的影响。近年来，北京、天津、石家庄、济南等北方各大城市均出现过持续一段时间的、不同程度的雾霾天气状况，主要是由这几个城市大气环境污染较为严重引起的。相关单位曾针对雾霾空气进行光谱分析，分析结果表明：雾霾空气主要表现为的污雾颗粒或冰水污垢颗粒，其中主要成分是杂质，并且含有一定量的铁、钙、铝、铜及微量元素铅、锰等金属元素，pH值呈中性，导电率较高。金属元素的存在大大降低了主断路器绝缘子的绝缘能力(使得绝缘子降低了保护主断路器底座内电气元器件的能力)，从而增大了主断路器发生放电短路现象的可能性。

(2)、车顶主断路器绝缘子表层清洁度的影响。机车主断路器绝缘子清洁状态不良，也是诱发主断路器放电短路的重要因素之一。这是因为清洁状态不良，将增加主断路器绝缘子表面的漏泄电流，使得主断路器放电短路的几率增大。

(3)、主断路器底座外表面清洁度的影响。与绝缘子表面清洁度的影响类似，若主断路器底座外表面淤积的污秽较多，极易发生主断路器局部位置电荷密集的现象，从而导致主断路器放电短路。

针对上述三点，截止到目前，国内外相关行业专家为提高机车车顶主断路器绝缘等级，减少机车故障率，主要采用了如下几点措施进行科学防护：

(1)、在与主断路器绝缘子相连的外露的导电杆、软连线外部添加热缩绝缘管进行防护。

(2)、对主断路器绝缘薄弱的地方，喷涂绝缘防污闪涂料。如在主断路器的底座表面部位涂一层防污闪涂料。

(3)、定期清洁主断路器绝缘子及底座表层污垢，尤其是在极易出现雾霾天气的冬季。

(4)、加强主断路器绝缘子定期检测。定期检测时，对主断路器绝缘子进行绝缘电阻测量，剔除不合格品，以消除隐患。

(5)、提前进行被动应急处理准备。如遇到雾霾等不良天气状况时，机车出库前可把备用弓进行“暂时隔离”；运行中，若运用弓发生故障，可倒备用弓运行，此时需把故障弓进行隔离；若运行中，运用弓一切正常，则不倒备用弓，待机车回段后取消备用弓隔离。

(6)、提高操纵水平，确保不断网。如在雾霾天气时，尽量不进行升降弓和断开主断路器作业；冬季运营期间，在机车进入停车股道后未停车前，采取升双弓运行，利用前弓除掉接触网的冰霜，以保证后弓与接触网接触良好，减少受电弓与接触网的接触电阻等。

上述措施均能在一定时间范围内、一定程度地提高电力机车车顶主断路器整体绝缘等级，但均无法长期有效地避免主断路器放电短路现象的发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，通过对主断路器底座外表面的密闭绝缘防护，减少了电力机车车顶网侧电路带电部分对主断路器放电现象，显著提高了主断路器整体的绝缘等级。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，包括防护罩壳体、大防护垫、小防护垫、小密封垫、定位螺栓密封盖和内衬金属板，其中防护罩壳体由第一防护罩壳体和第二防护罩壳体拼接形成，安装于主断路器底座上；大防护垫采用中心对称拼接结构，由第一大防护垫和第二大防护垫拼接组成；小防护垫采用中心对称拼接结构，由第一小防护垫和第二小防护垫拼接组成；所述第一防护罩壳体和第二防护罩壳体拼接后形成两个大小不同的安装孔，大防护垫安装在较大的安装孔上部，包覆在主断路器绝缘子根部外表面，进行绝缘密封防护；小防护垫安装在较小的安装孔上部，包覆在主断路器电抗器根部外表面，进行绝缘密封防护；小密封垫直接安装在第一防护罩壳体和第二防护罩壳体表面预留的主断路器吊装孔处；定位螺栓密封盖直接罩在第一防护罩壳体和第二防护罩壳体表面预留的主断路器定位螺栓孔处；内衬金属板位于防护罩壳体内部，与防护罩壳体一体化成型。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，第一小防护垫和第二小防护垫均为半环形台阶结构，拼接形成圆环形台阶结构的小防护垫，圆环形台阶结构的底面粘接在防护罩壳体的上表面，并在接缝处采用绝缘密封胶灌封处理；圆环形台阶的上端面包覆在主断路器的电抗器根部外表面。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，第一大防护垫和第二大防护垫均为半环形台阶结构，拼接形成圆环形台阶结构的大防护垫，圆环形台阶的底面粘接在防护罩壳体的上表面，并在接缝处采用绝缘密封胶灌封处理；圆环形台阶的上端面包覆在主断路器的绝缘子根部外表面。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，第一防护罩壳体和第二防护罩壳体均预留有反向长螺栓密封内沉孔各一处，用于直接罩在主断路器上表面裸露的两个反向长螺栓上，起到绝缘密封作用。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，内衬金属板与防护罩壳体一体化成型的工艺为：采用模压成型方式，压力为10～15MPa，硫化温度为160～170℃，硫化时间为10-15min；其中模压成型之前，内衬金属板外表面进行喷砂打毛，并在表面先后涂抹凯姆洛克205和220胶粘剂。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，防护罩整体通过主断路器多个定位螺栓及防松垫片紧密压合内衬金属板，刚性固定于主断路器外表面；主断路器的接地线引线孔、避雷器引线孔均采用绝缘密封胶灌封处理。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，防护罩壳体、大防护垫、小防护垫、小密封垫和定位螺栓密封盖均为高绝缘性能的三元乙丙橡胶材料制备得到。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，高绝缘性能的三元乙丙橡胶材料包括如下质量份数的组份：

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，促进剂1为促进剂TT；促进剂2为促进剂DT；炭黑为气相法白炭黑；硫化剂为DCP。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，内衬金属板为不锈钢材料制备，内衬金属板的厚度为2～4mm。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，防护罩壳体的厚度为8～12mm；大防护垫和小防护垫的厚度均为8～12mm。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，定位螺栓密封盖为椭圆形，密封盖端面厚度为6～10mm，侧壁厚度为4～8mm；所述小密封垫为台阶结构。

在上述电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩中，第一防护罩壳体和第二防护罩壳体拼接安装时，交汇面通过搭接连接，接缝处采用绝缘密封胶灌封处理。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)、本发明根据主断路器结构创新设计了主断路器的防护罩，该防护罩可以将主断路器底座完全密闭防护，能够在长时间、多种恶劣天气条件下保证主断路器底座表面的清洁度，进而保证主断路器底座内的电气元器件的正常工作，显著提高了主断路器整体的绝缘性能。

(2)、本发明防护罩表面平整度可由生产所用的金属模具保证，相比于主断路器底座外表面所喷涂的绝缘防污闪涂料表面平整度要高很多，污秽不易在防护罩表面形成淤积(即使形成淤积，也更易清理干净)，降低了主断路器发生放电短路现象的几率，提高了主断路器整体的绝缘性能。

(3)、本发明防护罩采用高绝缘性能的三元乙丙橡胶制备，若主断路器绝缘子发生闪络击穿现象，防护罩的绝缘性能可以一定程度阻断绝缘子向主断路器底座的放电通道，或降低绝缘子向主断路器底座的爬电电压，即防护罩起到了备用绝缘防护作用，进一步提高了主断路器整体的绝缘性能。

附图说明

图1为本发明防护罩安装结构剖面图及俯视图，其中图1a为剖面图，图1b为俯视图；

图2为本发明防护罩装配结构示意图；

图3为本发明第一防护罩壳体局部剖面图及俯视图，其中图3a为剖面图，图3b为俯视图；

图4为本发明第二防护罩壳体局部剖面图及俯视图，其中图4a为剖面图，图4b为俯视图；

图5为本发明第一大防护垫正视图及俯视图，其中图5a为正视图，图5b为俯视图；

图6为本发明第二大防护垫正视图及俯视图，其中图6a为正视图，图6b为俯视图；

图7为本发明第一小防护垫正视图及俯视图，其中图7a为正视图，图7b为俯视图；

图8为本发明第二小防护垫正视图及俯视图，其中图8a为正视图，图8b为俯视图；

图9为本发明小密封垫剖面图及俯视图，其中图9a为剖面图，图9b为俯视图；

图10为本发明定位螺栓密封盖剖面图及俯视图，其中图10a为剖面图，图10b为俯视图；

图11为本发明内衬金属板剖面图及俯视图，其中图11a为剖面图，图11b为俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为本发明防护罩安装结构剖面图及俯视图，图2所示为本发明防护罩装配结构示意图。由图可知该防护罩包括防护罩壳体、大防护垫3、小防护垫5、小密封垫7、定位螺栓密封盖9和内衬金属板14，防护罩壳体由第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2拼接形成。本实施例中，防护罩壳体整体通过主断路器11定位螺栓10及防松垫片15紧密压合六处内衬金属板14，刚性固定于主断路器11外表面。

如图3所示为本发明第一防护罩壳体局部剖面图及俯视图，图4所示为本发明第二防护罩壳体局部剖面图及俯视图；由图可知第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2为大致对称结构，本实施例第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2拼接安装时，交汇面通过搭接连接，接缝处采用绝缘密封胶灌封处理。同时，本实施例第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2均设计预留主断路器11绝缘子4安装孔各一半、主断路器11电抗器6安装孔各一半、主断路器11接地线引线孔8各一半、主断路器11定位螺栓10孔各三个、主断路器11铭牌板凸台孔16各一半、主断路器11吊装孔17各两个。通过预留孔位，第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2可对应安装于主断路器11底座上。第一防护罩壳体1设计预留主断路器11避雷器引线孔13一个。接地线引线孔8及避雷器引线孔13均采用绝缘密封胶灌封处理，保证局部密闭的完整性。本实施例中防护罩壳体的厚度为8～12mm。

第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2拼接后形成两个大小不同的安装孔，大防护垫3安装在较大的安装孔上部，包覆在主断路器11绝缘子4根部外表面，进行密封防护；小防护垫5安装在较小的安装孔上部，包覆在主断路器11电抗器6根部外表面，进行密封防护。

如图5所示为本发明第一大防护垫正视图及俯视图，图6所示为本发明第二大防护垫正视图及俯视图；第一大防护垫19和第二大防护垫20均为半环形台阶结构，拼接形成圆环形台阶结构的大防护垫3，圆环形台阶的底面粘接在防护罩壳体的上表面，并在接缝处采用绝缘密封胶灌封处理，例如硅橡胶绝缘密封胶，这样可以形成完整的局部密闭。圆环形台阶的下端面包覆在主断路器11绝缘子4根部水平面外表面，且第一大防护垫19和第二大防护垫20台阶内壁与绝缘子4底部台阶径向外表面贴合。

如图7所示为本发明第一小防护垫21正视图及俯视图，图8所示为本发明第二小防护垫22正视图及俯视图；第一小防护垫21和第二小防护垫22均为半环形台阶结构，拼接形成圆环形台阶结构的小防护垫5，圆环形台阶结构的底面粘接在防护罩壳体的上表面，并在接缝处采用绝缘密封胶灌封处理；例如硅橡胶绝缘密封胶，这样可以形成完整的局部密闭。圆环形台阶的上端面包覆在主断路器11电抗器6根部水平面外表面，且第一小防护垫21和第二小防护垫22台阶内壁与电抗器6底部台阶垂向外表面贴合。

本发明小防护垫5的结构设计原理与大防护垫3的结构设计原理相同，分别用以主断路器11绝缘子4和主断路器11电抗器6底部的密闭绝缘防护处理。本实施例中大防护垫3和小防护垫5的厚度均为8～12mm。

如图9所示为本发明小密封垫剖面图及俯视图；由图3、图4、图9可知，小密封垫7直接安装在第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2预留的主断路器吊装孔17处，在接缝处，均采用绝缘密封胶灌封处理；同时由图8可知，小密封垫7设计成台阶结构，在本实施例中，更便于主断路器11吊装拆卸。

如图10所示为本发明定位螺栓密封盖剖面图及俯视图；由图3、图4、图10可知，定位螺栓密封盖9直接罩在第一防护罩壳体1和第二防护罩壳体2表面预留的主断路器11定位螺栓10孔处，在底部接缝处，均采用绝缘密封胶灌封处理，设计使用方式便于拆卸。如图10所示，本实施例中定位螺栓密封盖9为椭圆形，密封盖端面厚度为6～10mm，侧壁厚度为4～8mm；

第一防护罩壳体和第二防护罩壳体均预留有反向长螺栓密封内沉孔各一处，用于直接罩在主断路器上表面裸露的两个反向长螺栓，起到绝缘密封作用。其中预留的反向长螺栓密封内沉孔横截面为圆形，深度为4-6mm，直径为Φ28mm-Φ32mm。

如图11所示为本发明内衬金属板剖面图及俯视图，由图3、图4、图11可知，内衬金属板14位于防护罩壳体内部，与防护罩壳体一体化成型，一体化成型的工艺为：采用模压成型方式，压力为10～15MPa，硫化温度为160～170℃，硫化时间为10-15min；其中模压成型之前，内衬金属板14外表面进行喷砂打毛，并在表面先后涂抹凯姆洛克205和220胶粘剂，保证内衬金属板14与第一防护罩壳体1或第二防护罩壳体2的粘接强度。本实施例中内衬金属板14为不锈钢材料制备，内衬金属板14的厚度为2～4mm。

本发明中防护罩壳体、大防护垫3、小防护垫5、小密封垫7和定位螺栓密封盖9均为高绝缘性能的三元乙丙橡胶材料制备得到。

本发明中高绝缘性能的三元乙丙橡胶材料包括如下质量份数的组份：

其中促进剂1、2分别为促进剂TT和促进剂DT；炭黑为气相法白炭黑；硫化剂为DCP。

本发明采用上述高绝缘性能的三元乙丙橡胶材料制备的主断路器防护罩具有优异的绝缘性能，绝缘性能如下表1所示：

表1三元乙丙橡胶材料绝缘性能测试结果

本发明防护罩的结构形式，使得主断路器11底座外表面被完全密闭保护，可以实现较长时间地保证主断路器表面清洁度，降低由于主断路器11底座外表面淤积污秽而导致放电短路现象的发生概率，变相地提高了主断路器11整体的绝缘性能。同时，防护罩安装于主断路器11绝缘子4和主断路器11底座之间，无疑增大了主断路器11绝缘子4与主断路器11底座之间的爬电距离，能够明显地增强主断路器11整体的绝缘性能。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：包括防护罩壳体、大防护垫(3)、小防护垫(5)、小密封垫(7)、定位螺栓密封盖(9)和内衬金属板(14)，其中防护罩壳体由第一防护罩壳体(1)和第二防护罩壳体(2)拼接形成，安装于主断路器(11)底座上；大防护垫(3)采用中心对称拼接结构，由第一大防护垫(19)和第二大防护垫(20)拼接组成；小防护垫(5)采用中心对称拼接结构，由第一小防护垫(21)和第二小防护垫(22)拼接组成；所述第一防护罩壳体(1)和第二防护罩壳体(2)拼接后形成两个大小不同的安装孔，大防护垫(3)安装在较大的安装孔上部，包覆在主断路器(11)绝缘子(4)根部外表面，进行绝缘密封防护；小防护垫(5)安装在较小的安装孔上部，包覆在主断路器(11)电抗器(6)根部外表面，进行绝缘密封防护；小密封垫(7)直接安装在第一防护罩壳体(1)和第二防护罩壳体(2)表面预留的主断路器(11)吊装孔(17)处；定位螺栓密封盖(9)直接罩在第一防护罩壳体(1)和第二防护罩壳体(2)表面预留的主断路器(11)定位螺栓孔(10)处；内衬金属板(14)位于防护罩壳体内部，与防护罩壳体一体化成型。

2.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述第一小防护垫(21)和第二小防护垫(22)均为半环形台阶结构，拼接形成圆环形台阶结构的小防护垫(5)，圆环形台阶结构的底面粘接在防护罩壳体的上表面，并在接缝处采用绝缘密封胶灌封处理；圆环形台阶的上端面包覆在主断路器(11)电抗器(6)根部外表面。

3.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述第一大防护垫(19)和第二大防护垫(20)均为半环形台阶结构，拼接形成圆环形台阶结构的大防护垫(3)，圆环形台阶的底面粘接在防护罩壳体的上表面，并在接缝处采用绝缘密封胶灌封处理；圆环形台阶的上端面包覆在主断路器(11)绝缘子(4)根部外表面。

4.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述第一防护罩壳体(1)和第二防护罩壳体(2)均预留有反向长螺栓密封内沉孔各一处，用于直接罩在主断路器(11)上表面裸露的两个反向长螺栓上，起到绝缘密封作用。

5.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述内衬金属板(14)与防护罩壳体一体化成型的工艺为：采用模压成型方式，压力为10～15MPa，硫化温度为160～170℃，硫化时间为10-15min；其中模压成型之前，内衬金属板(14)外表面进行喷砂打毛，并在表面先后涂抹凯姆洛克205和220胶粘剂。

6.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述防护罩整体通过主断路器(11)多个定位螺栓(10)及防松垫片(15)紧密压合内衬金属板(14)，刚性固定于主断路器(11)外表面；主断路器(11)的接地线(8)引线孔、避雷器(13)引线孔均采用绝缘密封胶灌封处理。

7.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述防护罩壳体、大防护垫(3)、小防护垫(5)、小密封垫(7)和定位螺栓密封盖(9)均为三元乙丙橡胶材料制备得到。

8.根据权利要求7所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述三元乙丙橡胶材料包括如下质量份数的组份：

9.根据权利要求8所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述促进剂1为促进剂TT；促进剂2为促进剂DT；炭黑为气相法白炭黑；硫化剂为DCP。

10.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述内衬金属板(14)为不锈钢材料制备，内衬金属板(14)的厚度为2～4mm。

11.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述防护罩壳体的厚度为8～12mm；大防护垫(3)和小防护垫(5)的厚度均为8～12mm。

12.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述定位螺栓密封盖(9)为椭圆形，密封盖端面厚度为6～10mm，侧壁厚度为4～8mm；所述小密封垫(7)为台阶结构。

13.根据权利要求1所述的一种电力机车车顶网侧电路主断路器防护罩，其特征在于：所述第一防护罩壳体(1)和第二防护罩壳体(2)拼接安装时，交汇面通过搭接连接，接缝处采用绝缘密封胶灌封处理。