一种用于动车组断路器的自动复位装置.pdf

西铁科技2/202341调查与实践种用于动车组断路器的自动复位装置西安局集团公司西安动车段董宏涛李海泉摘要：为了解决动车组运行中车下设备舱内断路器断开无法自动复位的问题，根据断路器自身结构特点，提出一种机械装置复位断路器的方案，可有效解决断路器断开后无法自动复位的问题。关键词：动车组；断路器；自复位0引言断路器的主要作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，保护车载用电设备安全。在我国逐渐有越来越多的CRH系列动车组及标准动车组开行，特别是CRH380B型动车组开行以来，该型动车组辅助供电系统交流负载断路器通常安装在车下设备舱内，多次发生交流负载偶发瞬态或暂态过电压/过电流导致的交流负载断路器跳开，在列车运行途中无法对该断路器进行复位操作，只能等待动车组入库检修时方能闭合该断路器，导致动车组牵引系统降级运行或停用。目前国内学者针对断路器跳闸自复位问题，在不同领域内进行了一系列研究。王农叫等研制了可自动复位的异常电压保护小型断路器及可自复位延时分励脱扣断路器，为行业提供最新的适应未来发展的自动合闸技术。徐仙鹏 2-3)等研究了自复位断路器在无人值守数字地震台站供电系统中的应用，有效减少台站受雷电、漏电等原因影响造成的台站跳闸事故。刘江涛等研究无人值守的全自动驾驶列车供电回路，依据列车直流供电回路中的负载特性，设计了一种具有漏电流检测及电源远程复位功能的电路，对供电回路的状态进行实时监控,及时判断接地、短路等故障回路，对故障回路进行远程复位，实现电源级重启。井宇航 5 等人提出全自动无人驾驶地铁车辆空气断路器远程监视与复位方案，解决了全自动无人驾驶地铁车辆中无法实现空气断路器的人工复位问题。就目前而言，动车组辅助供电系统交流负载断路器自动复位装置的研究及应用，在国内还处于空白阶段。因辅助交流断路器频发故障致使动车组故障，也成为了一个巫待解决的问题1故障统计分析近几年内，统计CRH380B型动车组共发生典型断路器跳开故障2 6 件。对故障按照故障断路器类型进行统计及分析。具体情况如图1。151050空气开关漏电保护断路器电机保护断路器图1CRH380B动车组根据其负载设备功能不同，断路器常见类型可分为：电气柜内断路器均为空气开关、客室插座供电空开为漏电保护断路器，车载电源箱内各类电机供电断路器为电机保护断路器。其中空气开关主要实现过载、短路保护功能。当负载电路发生短路时，大电流（一般10 至2 0 倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬间跳闸根据故障类型统计，动车组运行中辅助供电系统相关的故障较为频繁，多发生为车下设备舱内断路器断开造成的故障。动车组入库故障排查过程中，发现故障根源是交流负载偶发瞬态或暂态过电压/过电流导致的交流负载断路器跳西铁科技2/202342种用于动车自动复位装置调查与实践开，并非辅助供电设备自身故障，为了解决动车组运行中车下设备舱内断路器断开无法自动复位的问题，进而提出了机械装置自动复位断路器的方案2装置结构及原理分析动车组断路器的自动复位装置，包括外壳、触发机构、延时驱动机构、传动机构和用于将断开的断路器复位闭合的翻转拨叉，触发机构与延时驱动机构连接，延时驱动机构与翻转拨拔叉连接,断路器断开时，断路器的手柄落下与触发机构接触，触发机构触发延时驱动机构进行运行，延时驱动机构驱动翻转拨叉向上运动，将断开的断路器复位闭合，通过多种滑道及弹簧补偿，采用气体阻尼方式延时，通过连杆机构实现装置的延时闭合断路器的目的，每次对装置复位，只执行一次闭合断路器动作。如图2(a)，(b)112-261112-12121113111111511113112512(a)(b)图2 外观示意图及使用状态图1外壳；5 翻转拔叉;6 断路器；7 复位按钮；8 轨道；2 1触发拔叉；6 1手柄；111触发拔叉滑槽；112-1弧形滑道；112-2 直型滑道；113 翻转拔叉滑槽；5 11第一导向柱；112 Y型滑槽；5 12 第二导向柱。触发机构包括触发拨叉卡件扭簧，所述触发拨叉安装在外壳内侧设置的轴上，所述轴上设置有扭簧，所述触发拔叉位于外壳内的一端设置有凸起，所述卡件的右端设置有与凸起相匹配的通孔，所述凸起插嵌在通孔中，所述卡件的中部设置有用于与延时驱动机构配合的卡孔；所述触发拨叉为异型结构，断路器断开时，断路器的手柄与触发机构相接触延时驱动机构包括延时气缸、活塞、活塞杆、第一压缩弹簧、节气针阀，延时气缸安装在底面板上，所述延时气缸内设置有活塞，所述活塞上设置有用于保持气密性的O型圈，所述延时气缸上设置有缸盖，所述卡件位于缸盖下方，活塞杆的下端依次贯穿外壳的顶面板、缸盖、卡件中部的卡孔后与活塞固定连接，所述外壳的顶面板与缸盖之间的活塞杆上套有第一压缩弹簧，所述延时气缸底部设置有用于调节进排气速度的节气针阀，所述节气针阀上设置有第二压缩弹簧，活塞杆的上端裸露在外壳的顶面板上方，活塞杆的上端安装有复位按钮。传动机构包括横臂、吊杆，所述横臂的一端设置有安装孔，活塞杆贯穿横臂一端的安装孔，横臂位于第一压缩弹簧上方，横臂的另一端与吊杆的一端固定连接，横臂与吊杆为垂直结构，吊杆的另一端与翻转拨叉通过铰接连接，所述吊杆与扭簧之间设置有隔板，扭簧与隔板相接触。如图3。125733431223412422421232311431211之32321245135351图3 自动复位装置的整体结构示意图1外壳；3 驱动机构；4传动机构；7 复位按钮；12 后面板；2 1触发拔叉；2 2 卡件；2 3 扭簧；2 4内侧设置的轴；3 1气缸；3 2 活塞；3 3 活塞杆；3 4第一压缩弹簧；3 5 节气针阀；41横臂；42 吊杆；114隔板；3210型圈；3 5 1第二压缩弹簧。3装置主要优点(1)在断路器因意外断开后可延时将断路器复位；（2）闭合断路器动作完成后，不影响断路器因电路问题再次断开；（3 复位断路器动作只执行一次，避免断路器断开为真正故障导致，损害整体电路；（4）装置采用纯机械结构，无需外接电源；（5）装置释放一次后，可通过按压按压复位钮恢复初始状态；（6）本装置通过多种滑道及弹簧补偿，采用气体阻尼方式延时，通过连杆机构实现装置的延时闭合断路器的目的，每次对装置复位，只执行一次闭合断路器动作。4后期研究方向随着动车组车型不断升级，就西铁科技2/202343种用于动车组断路器的自动复位装置调查与实践前期动车组车下设备舱断路器断开的问题，在设计新型断路器的方面会考虑到运行的动车组因客观因素致使断路器断开的情况。为了避免此类问题的再次发生，在目前断路器复位研究的基础上，对机械复位装置的思路进行拓展下一步，在动车组断路器复位的课题中，研究者想结合动车组网络监控设备的特点，在新型断路器装置上加装液压自动复位功能，根据动车组断路器触点动作，网络监控系统监控断路器高、低电平信号变化，动车组故障一栏报出断路器故障，根据网络监控逻辑判断，动车组监控系统重新发出闭合指令。由断路器内液压装置动作闭合断开的断路器。闭合断路器动作完成后，不影响断路器因电路问题再次断开，断路器复位流程思路图，如图4。动车组运行监控系统N有空开断液压装置开吗？Y反馈信号闭合指令监控系统监控系统否复位判断故障YN图45总结本文所述方案，可有效解决动车组运行中车下设备舱内断路器断开后无法自动复位的问题，在动车组设备舱断路器自动复位研究领域方面也是一次质的突破，保障了动车组安全运行。参考文献：1王农,张刘斗.终端用户用自动合闸断路器的研究D.电器与能效管理技术，2 0 14(16):19-22.DOI:10.16628/ki.2095-8188.2014.16.006.2徐仙鹏，张璐，韩晓飞.自复位断路器在地震台站供电及避雷系统中的应用.地震地磁观测与研究,2 0 12,3 3(乙2):2 7 5-2 7 8.3肖雯静,张诺男,张钧琪.自复位断路器在地震台站供电系统中的应用.科技与创新,2 0 18(2 2):15 4-15 5.DOI:10.15913/ki.kjycx.2018.22.154.4刘江涛，张宝,杨峰,侯小强，一种全自动驾驶列车供电回路远程诊断及复位电路设计.铁道机车车辆,2 0 19,3 9(0 6):111-113+118.5井宇航,黄见会，司尚卓,周利.全自动无人驾驶地铁车辆空气断路器远程监视与复位方案).机车电动，2 0 2 1(0 1):8 6-9 0.DOI:10.13890/j.issn.1000-128x.2021.01.016.