UR6型高速断路器在地铁车辆的检修技术研究

UR6型高速断路器在地铁车辆的检修技术研究

张釜荣,张丽楠,张建,吕昌阳,张淞泰

长春中车轨道车辆有限公司 吉林 长春 130000

摘  要：本文主要介绍了地铁车辆中广泛使用的UR6型高速断路器的结构和工作原理，指出具体检查与维护的方法，为城轨车辆的高速断路器的检修提供参考。

关键词：地铁车辆；高速断路器；检修

1.引言

UR6型断路器是一种通过空气自然冷却的直流高速限流断路器，可在极短的时间内对检测到的过载电流（短路、过载检测等）作出反应，普遍用于保护城市轨道交通车辆上直流回路中的电气设备。当高速断路器闭合时，车辆将获得由受电弓从接触网（或第三轨）引入的电源，得以投入工作；若车辆主电路或辅助电路发生短路、过载、接地等严重故障时，故障信号通过相关控制电路使高速断路器自动断开，切断车辆总电源，防止故障范围扩大。目前，城轨车辆上使用较多的是赛雪龙公司的UR6系列高速断路器。其中，UR6-31型额定工作电压为900V，适用于在750V网压下运行的城轨车辆，UR6-32型额定工作电压为1800V，适用于在1500V网压下运行的城轨车辆。

2.UR6型高速断路器的组成及工作原理

2.1主要组成部件

UR6型高速断路器由固定绝缘架、主电路、驱动装置、灭弧装置、过流脱扣装置、辅助触头及其驱动部件6个部分组成。

图1 UR6型高速断路器主体结构图

2.2工作原理

UR6型高速断路器主要包括合闸、保持、分闸和脱扣4种状态。

2.2.1合闸原理

当断路器接收到一个合闸命令时，合闸装置（1）推动拨叉（2），由拨叉推动动触头闭合，同时主触头间（3&9）产生接触压力。连接动触头（3）的联动杆（4）驱动辅助触点（5）。减震缓冲器（6）可对合闸过程中产生的冲击力起到减震作用。

2.2.2保持原理

主触头闭合后，线圈通过其辅助触头自锁，合闸装置（1）只需借助一个较小的保持电流（E type电保持）来维持接触压力。

2.2.3分闸原理

可以通过向断路器发送一个远程的切断保持电流（E type电保持）的分闸命令，此时断路器的拨叉（2）将向合闸装置（1）方向运动。动触头在弹簧的作用下断开，同时通过连动杆使得辅助触头复位，减震缓冲器（14）可对分闸过程中产生的冲击力起到减震作用。

2.2.4脱扣原理

当通过主回路电流超过最大电流设定值，脱扣装置会产生磁场，致使提升铁芯（8）并导致杠杆（7）推动拨叉（2）向下运动，紧接着动触头（3）就释放。此时拨叉依然保持在合闸位置，此时需要给合闸线圈一个“分闸”指令，将其复位到合闸位置。

图2 高速断路器工作原理图

3.检查与维护

3.1基本检查

针对高速断路器的检查主要侧重于易于损坏的部件，如触头部分、灭弧装置及机械传动机构等。随着长时间的维护检查，人们可以获得一些有效维护的经验，这样既能保证高速断路器正常工作，又能将维护成本控制到最低。

每当满足下列任意条件时，便需要进行主触头磨损测量、引弧角检查以及清洁：每工作18个月；1000次的过载电流分断；2000次正常情况下的带负载电流分断；10000次不带负载分断。

每工作 18 个月，建议对灭弧罩进行检查；在更换高速断路器主触头时强制性检查灭弧罩。每当一次基本检查完成之后，建议对机械部件机械一次检查。

3.2更换标准

针对高速断路器的各零部件均有一套使用限度即更换标准，制定该标准的前提为既不影响高速断路器在列车行驶过程中的正常使用，又能最大限度地利用各零部件的使用寿命。

3.2.1检查主触头磨损情况

a) 闭合断路器，取下黑色帽子（5）。

b) 把赛雪龙深度量规W-6（1）插入端盖（2）之中并接触到螺钉（3）为止。

c) 如果工具端面（4）已经靠近到或直接接触端盖（2）（K≤0.5 mm），这时需更换主触头和引弧条。

d) 重新插入黑色帽子（5），然后打开断路器。

图3 K值测量示意图

3.2.2检查灭弧罩

a) 检查工作首先在灭弧罩底板（1）上的引弧条（7）和第一块栅片（6）之间进行，用量板（4）在四个位置（5）插入大约100mm的深度。

b) 重复上述步骤检查其余灭弧栅片（3）。如果量板不能深入1KV灭弧罩的前三块栅片或者2KV灭弧罩的前五块栅片，请拆掉灭弧罩，更换磨损的灭弧栅片。

图4 灭弧罩检查示意图

3.2.3检查驱动装置

对于高速断路器中的驱动装置，每使用100000次可进行驱动装置的更换，每当满足下列条件之一时，便可对驱动装置中的易耗件（合闸线圈组件、动铁心组件、拔叉、分闸缓冲器、垫片等）进行更换：每工作5至7年，或者每使用100000次以上；而对于驱动装置中的其他部件，则在每使用200000次以后可进行更换。最后，对于高速断路器中的过电流脱扣器，则可在每10000次过电流跳闸后进行更换。

3.3功能测试

（1）主触头接触电阻测试：使用微欧计10A或高于10A量程档位并将待测类型设为电阻性负载进行测量，主触头接触电阻R≤100μΩ，并记录。

（2）辅助触头接触电阻测试：使用微欧计1A量程档位并将待测类型设为电阻性负载进行测量，常开及常闭辅助触头接触电阻R≤100mΩ，并记录。

（3）检查脱扣整定值：指示器应正确显示设定值刻度为1800A，并通过大电流发生器进行验证。如发现偏差，重新校验，误差范围±10%，并记录。

（4）耐压试验：断开的主触头间工频6000V、闭合的主触头对地工频7500V、控制电路对地工频1500V ，1分钟，应无击穿、闪络现象。

（5）0.7Un动作实验：控制电压DC77V下，分/合操作20次，确保每一次主触头正常闭合并维持，辅助触头反馈功能正常。

4.结语

UR6型高速断路器是轨道交通车辆常用关键部件，其性能对车辆正常运行至关重要。车辆检修期间，应对高速断路器进行全面合理的维护。本文以赛雪龙UR6型高速断路器为例，对其工作原理、检修维护等进行了一定的研究，为今后类似产品的检修提供了技术支持。

参考文献

[1] 陈智华.赛雪龙高速断路器在地铁车辆的使用及其维护[J].机车电传动,2013,(6):72-74.

[2] 王延豪,赵晓民.断路器试验数据应用于仿真计算处理方法研究[J].电气时代,2016,(11)：72-74.

[3] 袁兰兰,雷敏,曾进辉.新型地铁用直流断路器建模与仿真[J]. 电气应用,2018,37(5):77-81.

[4] 程显,王华清.城市轨道交通1800V高速混合式直流断路器研制[J].电力自动化设备,2020,40(1):212-218.