CN105321766A - 电力机车及真空断路器 - Google Patents

Abstract

本申请所提供的真空断路器,包括底板、设置于底板上方的高压部分和设置于底板下方的低压控制驱动部分，高压部分包括绝缘子和不可拆卸的封装于其内部的高压输入端、接地端、真空泡和高压输出端。由于将高压输入端、接地端和高压输出端均不可拆卸的封装于绝缘子内，形成一体式结构，能够降低故障率，并且实现了提供一种体积更小、更紧凑的真空断路器。本申请还提供了一种包括上述真空断路器的电力机车。

Description

电力机车及真空断路器

技术领域

本申请涉及电力机车设备技术领域，更具体地说，涉及一种真空断路器。本申请还涉及一种包括上述真空断路器的电力机车。

背景技术

真空断路器是轨道交通电力机车及动车组上重要的电器部件，其作用在于：用来接通和开断电力机车或动车组的高压主电路，是系统的电源开关；同时，在电力机车或动车组发生故障时，能迅速有效地开断输入电源，保护操作人员的人身安全和设备安全。

随着轨道交通装备技术的飞速发展，电力机车与动车组系统对真空断路器技术的要求也越来越高。现有技术中，国际、国内电力机车和动车组现有真空断路器绝大部分安装于车顶，主电路部分暴露安装。根据所适用的标准，环境等级PD4，过电压等级OV4。根据行业标准规定，电气间隙须≥310mm，爬电距离≥1000mm。暴露安装在车顶的产品在污染较重或空气潮湿的天气情况下，存在断路器主电路对地放电的故障隐患，现有产品质量重，体积大，运用于车内或高压箱安装时非常不便，导致整个高压箱不得不采取更大的壳体。而现有真空断路器采用的绝缘材料方面，大多采用瓷质、硅橡胶材料加金属附件的方式连接，时有发生绝缘本体和金属附件松动、开裂等故障。

因此，如何提供一种体积更小、更紧凑的真空断路器，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种真空断路器，以实现提供一种体积更小、更紧凑的真空断路器。本申请还提供了一种包括上述真空断路器的电力机车。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种真空断路器,包括底板、设置于底板上方的高压部分和设置于底板下方的低压控制驱动部分，高压部分包括绝缘子和不可拆卸的封装于其内部的高压输入端、接地端、真空泡和高压输出端。

可选的，高压部分可绕底板板面法线为轴360度转动的设置于底板上。

可选的，高压部分的转轴设置有用于调整转动的均匀的8个调整档位，每个调整档位的转角为45度。

可选的，高压部分的真空泡灌装于绝缘子内腔的上部。

可选的，绝缘子内腔的下部内壁为由上向下的波浪形结构。

可选的，真空泡与绝缘子内壁之间设置有软质硅橡胶层。

可选的，绝缘子为脂环族环氧树脂绝缘子。

可选的，绝缘子为一体式结构，绝缘子的外壁设置为大小伞伞裙结构。

可选的，低压控制驱动部分包括环形安装于底板下方的传动支架、保持线圈、压力气缸、气缸端盖、二位三通电磁阀、储气缸、压力开关以及调压阀。

本申请还提供一种电力机车，包括电力机车以及设置于其上的真空断路器，真空断路器为上述任一项的真空断路器。

本申请所提供的真空断路器,包括底板、设置于底板上方的高压部分和设置于底板下方的低压控制驱动部分，高压部分包括绝缘子和不可拆卸的封装于其内部的高压输入端、接地端、真空泡和高压输出端。由于将高压输入端、接地端和高压输出端均不可拆卸的封装于绝缘子内，形成一体式结构，能够降低故障率，并且实现了提供一种体积更小、更紧凑的真空断路器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的真空断路器的结构示意图；

图2为本申请所提供的真空断路器的高压部分结构示意图；

图3为本申请所提供的真空断路器的低压控制驱动部分布置示意图；

上图中：1为高压部分、2为底板、3为低压控制驱动部分、4为绝缘防护罩、5为接地刀片、6为嵌入式上法兰、7为绝缘子、8为真空泡、9为嵌入式下法兰、10为软连线、11为导电盘、12为绝缘推杆、13为波纹密封管、14为镶嵌螺母、15为驱动机构组装、16为保持线圈、17为传动气缸、18为二位三通电磁阀、19为连接管、20为储风缸、21为压力开关、22为低温调压阀、23为安装支架、24为管路适配器、25为电连接器、26为控制单元、27为保护盖。

具体实施方式

本申请提供了一种真空断路器，实现了提供一种体积更小、更紧凑的真空断路器。本申请还提供了一种包括上述真空断路器的电力机车。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请所提供的真空断路器的结构示意图；图2为本申请所提供的真空断路器的高压部分结构示意图；图3为本申请所提供的真空断路器的低压控制驱动部分布置示意图。

本申请提供的真空断路器，是轨道交通交流电力机车和动车组用电器部件，特别涉及电力机车和动车组使用的主断路器。该真空断路器，为柱状式结构，从上至下依次包括高压部分1、底板2、低压控制驱动部分3；高压部分1安装在底板2上，低压控制驱动部分3悬挂在底板2下；高压部分1包括绝缘子7和不可拆卸的封装于其内部的高压输入端、接地端、真空泡和高压输出端，具体的，包括以下电器元件：高压部分1包括绝缘防护罩4、接地刀片5(即为接地端)、嵌入式上法兰6、真空泡8、嵌入式下法兰9、软连线10、导电盘11、绝缘推杆12、波纹密封管13、镶嵌螺母14。

绝缘子7与真空泡8、以及固定真空泡8的嵌入式上、下法兰、镶嵌螺母14是固化在一起的整体结构；真空泡8灌装于绝缘子7内腔的上部，绝缘子7和真空泡8之间的间隙由硅橡胶填充；导电盘11连接在真空泡8动触头上，在嵌入式下法兰9的下端面和导电盘11之间连接有软连线10，绝缘推杆12连接在真空泡8的动触头上，波纹密封管13小口端用锁带固定在绝缘推杆12的下端，波纹密封管13外端面与绝缘子7下端面贴合；真空断路器的低压控制驱动部分3包括驱动机构组装15、保持线圈16、传动气缸17、二位三通电磁阀18、连接管19、储风缸20、压力开关21、低温调压阀22、安装支架23、管路适配器24、电连接器25、控制单元26、保护盖27组成；传动气缸17通过保持线圈16悬挂在驱动机构组装15上，二位三通电磁阀18悬挂在传动气缸17端盖上，储风缸20与电磁阀之间通过连接管19连接，压力开关21和低温调压阀22固定安装在储风缸20上，管路适配器24、电连接器25和控制单元26固定安装在安装支架23上，安装支架23安装在底板2上，保护盖27固定在底板2上把低压驱动部分罩住。

高压部分1可以在安装底板2上360°内8个方向转动，即为8个档位，任意45°调整，实现了电力机车车内、车顶不同安装方向的要求；

高压部分1为一体式密封结构，使腔体内结构达到防尘防水的目的，防护等级IP57；

真空断路器的高压输入端、接地端、高压输出端镶嵌在绝缘子7内部，外露的导电部分交错分布在绝缘子7绝缘本体上，在最小高度内实现了电气介电性能满足国家标准要求，大大降低了输入、输出端放电可能性。

绝缘子7采用的是脂环族环氧树脂材料作为绝缘本体；绝缘子7和真空泡8之间有一层薄薄的软质硅橡胶材料，即为软质硅橡胶层，能对真空泡8外壳和绝缘子7内壁之间起到隔离和缓冲作用，并且提高了真空泡8外沿的介电性能，避免绝缘子7内部的沿面放电击穿。

绝缘子7是一次成型的零件，即为一体式结构，其独特的大小伞伞裙结构外形设计，加大了高压输入端和输出端之间、输出端和接地端之间的电气间隙和爬电距离，而整体尺寸较小，质量较轻。绝缘子7内腔为自上而下波浪形结构，该波浪形结构主要分布于绝缘子7下部空腔内，绝缘子7上部不存在空腔，而是被真空泡8填充。

控制单元26进行了优化设计，集成了LED显示灯能显示真空断路器工作状态，包括输入电源、输入气压、电磁阀线圈、保持线圈16的工作状态显示。

低压控制驱动部分3包括环形安装于底板2下方的传动支架、保持线圈16、压力气缸、气缸端盖、二位三通电磁阀18、储气缸、压力开关21以及调压阀。

本发明提供了一种电力机车和动车组用真空断路器，它具有重量轻、体积小、开断容量大、介电性能高、环境温度适应性好、能横向悬挂安装、驱动机构可靠性高等优点，能满足现阶段电力机车和动车组对主断路器的性能、结构要求。

本申请提供的真空断路器，绝缘子和真空泡固化成一体的高压部分产品，改变绝缘子与其安装附件的连接方式，使高压部分实现集成化、轻量化，小体积；得益于绝缘子和密封波纹管形成的高压部分密封腔体，所述的密封腔体能实现防尘防水的目的，使高压部分内部具有良好的介电性能。另外，本申请提供的真空断路器是能满足2014年颁布的国家行业标准的真空断路器产品(介电性能要求提高：主电路对地雷电冲击电压185kV)；

本申请提供的真空断路器，集成化程度高、重量轻、体积小、环境温度适用范围宽(-50℃～+85℃)、额定电压宽(≤36kV),能适应电力机车和动车组车顶、车内、车底不同的安装环境。得益于改善的控制单元，真空断路器工作状态能通过LED灯显示在侧面控制单元上，很大程度上方便了使用维护人员的产品的使用和维护。

本申请提供的真空断路器的一个具体实施例中，主要参数为：额定电压：31.5kV；最高电压：36kV；额定电流：1000A；额定短路开断电流：25kA；额定短路接通电流：62.5kA(峰值)；额定工频耐压值1min：(干式)100kV、湿式85kV；额定雷电冲击耐压值：185kV；工作气压：450-1000kPa；控制电压:DC77-138V；分闸时间：＜60ms；合闸时间：＜60ms；机械寿命：250000次；质量：约100kg；

本申请提供的真空断路器的一个具体实施例的工作过程如下：

合闸：电力机车或动车组的气源管路连接到低温调压阀22上，经过调压的气体进入储风缸20，电力机车或动车组将110V直流经真空断路器连接到控制单元26上，机车给出合闸指令，二位三通电磁阀18与保持线圈16同时得电，二位三通电磁阀18气路打开，高压气体进入传动气缸17推动活塞运动，活塞与保持线圈16贴合一定的时间后，二位三通电磁阀18断电，真空断路器通过保持线圈16的保持力保持合闸状态。

分闸：在真空断路器合闸的状态，机车给出分闸指令，机车电源给保持线圈16断电，真空断路器在驱动机构15的弹簧力作用下迅速分闸。

基于上述实施例中提供的真空断路器，本申请还提供了一种电力机车，包括电力机车以及设置于其上的真空断路器，真空断路器为上述任一实施例的真空断路器。

由于该电力机车采用了上述实施例的真空断路器，所以该电力机车由该真空断路器带来的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种真空断路器,包括底板(2)、设置于所述底板(2)上方的高压部分(1)和设置于所述底板(2)下方的低压控制驱动部分(3)，其特征在于，所述高压部分(1)包括绝缘子(7)和不可拆卸的封装于其内部的高压输入端、接地端、真空泡和高压输出端。

2.如权利要求1所述的真空断路器,其特征在于，所述高压部分(1)可绕所述底板(2)板面法线为轴360度转动的设置于所述底板(2)上。

3.如权利要求2所述的真空断路器,其特征在于，所述高压部分(1)的转轴设置有用于调整转动的均匀的8个调整档位，每个所述调整档位的转角为45度。

4.如权利要求1所述的真空断路器,其特征在于，所述高压部分(1)的所述真空泡(8)灌装于所述绝缘子(7)内腔的上部。

5.如权利要求4所述的真空断路器,其特征在于，所述绝缘子(7)内腔的下部内壁为由上向下的波浪形结构。

6.如权利要求4所述的真空断路器,其特征在于，所述真空泡(8)与所述绝缘子(7)内壁之间设置有软质硅橡胶层。

7.如权利要求1所述的真空断路器,其特征在于，所述绝缘子(7)为脂环族环氧树脂绝缘子。

8.如权利要求1所述的真空断路器,其特征在于，所述绝缘子(7)为一体式结构，所述绝缘子(7)的外壁设置为大小伞伞裙结构。

9.如权利要求1所述的真空断路器,其特征在于，所述低压控制驱动部分(3)包括环形安装于所述底板(2)下方的传动支架、保持线圈、压力气缸、气缸端盖、二位三通电磁阀、储气缸、压力开关以及调压阀。

10.一种电力机车，包括电力机车以及设置于其上的真空断路器，其特征在于，所述真空断路器为如权利要求1至9任一项所述的真空断路器。