第二章SS8型电力机车高压电器讲义

1、第一章 SS8型电力机车机车电器是完成机车牵引、制动等功能必不可少的设备。机车电器按照使用性质可分为高压电器与低压电器两大类。高压电器包括受电弓、主断路器、高压隔离开关、避雷器、二位置转换开关、网压互感器、牵引变压器一次边电流传感器等，低压电器包括继电器、电空阀、司机控制器、蓄电池等。国产韶山型电力机车型号众多，每种机车的电器型号、结构、原理都有所差异，本文主要以韶山8型电力机车为对象，介绍电力机车电器的结构、组成、工作原理及用途。韶山8型电力机车（代号SS8型，以下均用代号）是“八五”国家重点科技攻关项目，原设计用于广深线准高速铁路，现用于我国主要干线铁路牵引提速旅客列车。1994年完成两台

2、SS8型机车样机的研制，1997年2月通过国家鉴定。 该机车采用B0-B0轴式，总重88t，轴重22t。SS8型电力机车吸收了SS5型电力机车的技术，并改进提高，把机车持续功率提高到3600KW，机车最高速度提高到170km/h。SS8型电力机车主要技术特点为：1机车主电路为不等分三段半控桥式电路，转向架电机并联供电，采用晶闸管分路的无级磁场削弱电路，可实现全运行区无级调速特性。2机车动力制动为加馈电阻制动，在低速区，亦能保持大的制动力。3采用微机控制系统，控制功能有：特性控制；空转（滑行）保护控制；速度分级控制系统的制动配合控制；过相分段的操纵控制以及诊断、监测显示功能。4转向架为轮对空心轴

3、六连杆弹性传动装置，减轻了簧下质量，牵引装置为推挽式低位平牵引杆，牵引点高220mm。5采用900KW脉流电动机，该电机为全叠片结构，双H绝缘。6采用DK-1型制动机，具有空电联合制动功能，并能实现列车的电空制动系统的电指令直通控制。SS8机车电气线路介绍SS8型电力机车上各种电机、电器设备按其功能和作用、电压等级分别组成几个独立的电路系统，即主电路、辅助电路、控制电路。控制电路又可分为有接点控制电路与无接点控制电路。三个电路通过电磁、电空、电机械联系起来，对机车进行控制。机车电气线路分为主电路、辅助电路、控制电路主电路是产生机车牵引力和制动力的电气设备电路，主要由受电弓、主变压器、整流装置、

4、牵引电机及有关高压电器组成。它将接触网汲取的电能转变为牵引列车的机械能。辅助电路是指给机车辅助设备供电的电路。这些辅助设备包括进行单三相变换的劈相机，各类风机电动机，空气压缩机电动机，油泵电动机，列车供电用的设备，机车取暖，空调等自用电设备。它是保证主电路电气设备运行必不可少的电路。按电压等级分为380V和220V。控制电路就其功能而言是按司机主令对机车进行控制以实现各种工况的电路。其中有接点控制电路包含110V电源设备，各种主令电器、继电器、接触器；无接点控制电路则包括机车的微机、信号、通信、故障显示等电子设备电路。主电路介绍一、网侧电路网侧电路为25kV高压电路。单相工频交流电流从接触网流

5、入升起的受电弓，经主断路器QF、主变压器的高压绕组AX，进入车体、轮对、钢轨、返回变电所。 高压电压互感器1TV是检测机车所在位置接触网电压的电器，变比为25000V/100V。它接在主断路器之前，二次侧通过保护用自动开关QA，接网压表1PV、2PV及电度表PJ的电压线圈。升起受电弓，就可判断接触网是否有电。主断路器QF除接通和开断机车的总电源外，当主电路发生短路、过流、接地等故障时，起最后一级保护作用。在主断路器的隔离闸刀一端（71号线）接有避雷器F，用以抑止操作过电压及雷击过电压。机车每一轴端装有接地电刷1E4E，用以构成回流电路，以防止电流流过轴箱轴承产生电蚀。轮对的另一轴端装有速度传感

6、器SD1SD4，用以检测轮对的转速。二、整流调压电路 整流调压电路由两个独立的单元组成，分别向相应转向架上两台并联的牵引电动机供电。 整流电压波形网侧25kV电压经主变压器降压，牵引绕组a1b1x1、a2b2的绕组电压已降至686.8V，其中a1b1、b1x1绕组电压为343.4V。这些绕组与相应的整流元件构成了三段不等分整流桥。先交替控制晶闸管V10、V11使牵引绕组a2x2供电的整流桥开放，可得到01/2的整流电压。 当晶闸管V11、V12将满开放，但还未满开放时，投入绕组a1b1段的整流桥，即交替触发晶闸管V3、V4；同时继续减小晶闸管V10、V11的相控角直至满开放，即在电压过零点时触

7、发晶闸管V10、V11，这时控制晶闸管V3、V4的相控角，使电压继续上升，可得到1/23/4的整流电压。 当绕组a1b1段整流桥将满开放时，投入绕组b1x1段的整流桥，其过程与前类似。 可得到3/4全部的整流电压，整流电压波形如下图所示。 机车的牵引电路包括方向控制、制动电路在其他课程中有专门讲授，在此不再赘述。特别指出的是：这些电路中所完成的前进后退、牵引制动工况之间的转换完全依赖二位置开关、线路接触器等有触点电器来进行，而交流传动的电力机车与动车组在做这些工况转换时，通过对牵引变流器的频率、相序的控制即可完成，无须交直传动的韶山型电力机车所必须依赖的触点电器，从而提高了其控制的可靠性。第一

8、节SS8型电力机车单臂受电弓 一种铰接式的机械构件一种铰接式的机械构件 从接触网取流从接触网取流 有有2架架TSG3-630/25型单型单臂受电弓臂受电弓 安装于电力机车车顶安装于电力机车车顶额定工作电压25KV额定工作电流630A最大运行速度170Km/h静态接触压力70N10N工作高度500-2250mm最大升弓高度2600mm折叠高度228mm弓头总长度2085mm滑板长度1250mm传动风缸工作电压520-1000KPa升弓时间6-8S降弓时间5-7s降弓位保持力80N一、基本结构及主要部件的作用 TSG363025型单臂受电弓由底架、铰链机构、弓头部分、传动机构和控制机构等组成，其基

9、本结构如图2-1所示，现分述如下。底架部分底架部分：底架由纵梁2和横梁12组成，用矩形钢管、钢板压形件及部分铸钢件焊接成“T”字形的基座，并通过3个绝缘子安装在机车车顶盖上。它是整个受电弓受流运动部件的安装基座，应具有足够的机械强度和耐受一定电压的电气性能。铰链机构铰链机构：铰链机构由下臂杆5、推杆16、中间铰链座17、平衡杆18、上部框架15等部件组成，是实现弓头升降运动的机构。 弓头部分弓头部分：弓头部分由滑板框架、羊角、滑板、弹簧盒、固体润滑剂等组成。滑板框架用钢板压制后镀锌而成，羊角为铸铝件。羊角与滑板框架组装，连接成整个弓头外形。在滑板框架上装有两排粉末冶金滑板和两排固体润滑剂。 1

10、绝缘子绝缘子;2纵梁纵梁;3推杆支座推杆支座;4调整螺调整螺栓栓;5下臂杆下臂杆;6弧形调整板弧形调整板;7挂绳挂绳;8升弓弹簧升弓弹簧;9弓头弓头;10弹簧盒弹簧盒;11升弓弹升弓弹簧调整杆簧调整杆;12横梁横梁;13转轴转轴;14阻尼阻尼器器;15上部框架上部框架;16推杆推杆;17中间绞链中间绞链座座;18平衡杆平衡杆;19转臂转臂;20U形连形连杆杆;21传动绝缘子传动绝缘子;22传动气缸传动气缸;23缓冲缓冲阀阀.图2-1 TSG3630/25型单臂受电弓传动机构传动机构：传动机构由传动气缸22、传动绝缘子21、U形连杆20、转臂19等组成。传动绝缘子21连接在传动气缸22与U形连杆

11、20之间对U形连杆与转臂连接，转臂再与下臂杆转轴连接在一起。传动气缸由缸体、活塞、降弓弹簧、进气口 、防尘套等组成。气缸体与水平面成15仰角，安装在车顶上。控制机构：控制机构：TSG363025型受电弓的控制机构由缓冲阀和升弓电空阀组成，安装在机车内部，以便在机车内部调整升、降弓时间。缓冲阀实际上是一个流量控制阀，它借助改变通气流管路的截面大小来调节气流量，满足受电弓升、降弓过程先快后慢的动作要求，减小对接触网和车顶的冲击和振动，避免降弓时的拉弧现象。它由快排阀和节流阀两部分组成，如图2-2所示，主要包括阀体4、快排阀活塞3、快排阀反力弹簧5、快排阀调节螺钉6、节流阀调节螺钉7、暗道8和9等部

12、件。缓冲阀的进气口10与升弓电空阀下方的进气口相连，压缩空气经缓冲阀阀体内的小孔，通过不同截面的暗道，分别送人节流间和快排阀。缓冲阀的排气口1与受电弓传动风缸的进风口相连。 1缓冲阀排气口；缓冲阀排气口；2快排阀快排阀快排口；快排口；3快排阀活塞；快排阀活塞；4阀体；阀体；5快排阀反力弹簧；快排阀反力弹簧；6快排阀调节螺钉；快排阀调节螺钉；7节流节流阀调节螺钉；阀调节螺钉；8、9 暗道；暗道；10进气口；进气口；11电空阀。电空阀。图2-2缓冲阀二、动作原理升弓时，司机按下受电弓按键开关，升弓电空阀得电，压缩空气经缓冲阀的节流阀进人传动风缸，推动活塞克服降弓弹簧的作用力，带动传动绝缘子和U形连

13、杆右移，解除了对下臂杆的约束力，升弓弹簧拉动下臂杆和推杆顺时针转动，推杆推动铰链座和上部框架逆时针旋转，带动受电弓弓头升起。降弓时，司机恢复受电弓按键开关，受电弓电空阀失电，传动风缸内的压缩空气经快排阀、电空阀排向大气，在降弓弹簧的作用下，活塞带动U形连杆左移，当U形连杆与下臂杆转轴接触后，迫使转轴向下移动，强制下臂杆做逆时针转动，最终使弓头下降到落弓位。图2-3（a）、（b）、（c）分别表示了受电弓升弓、快速降弓、缓慢降弓的动作原理示意图。图2-3 受电弓升、降弓气路图引进200公里级动车组DSA250DSA250受电弓受电弓北京赛德公司生产，适用于北京赛德公司生产，适用于250km/h25

14、0km/h的的运行速度。运行速度。DSA250DSA250受电弓设计来源于最早受电弓设计来源于最早的高速受电弓的高速受电弓DSA350SEKDSA350SEK，采用压缩空气气，采用压缩空气气囊驱动升弓，自重降弓。普遍采用轻量化囊驱动升弓，自重降弓。普遍采用轻量化优质材料，具有良好的机械和动力学性能。优质材料，具有良好的机械和动力学性能。受电弓滑板采用纯硬碳材料，对接触网线受电弓滑板采用纯硬碳材料，对接触网线起到保护作用起到保护作用 。1. 结构1. 底架2. 阻尼器3. 升弓装置4. 下臂5. 弓装配6. 下导杆7. 上臂8. 上导杆9. 弓头10.碳滑板11.绝缘子44 4 7 9 1 5

15、2 11 6 10 3 8 升弓气源控制阀组自动降弓装置的工作原理：9 ADD关闭阀 10 自动降弓阀11 ADD试验阀12 升弓装置13 碳滑板14 电磁阀15 压力开关三、思考与作业.受电弓的作用是什么受电弓的作用是什么?有几种形式有几种形式?单臂受电弓有何优单臂受电弓有何优点点?受电弓通过绝缘子安装于电力机车车顶，是一种铰接式的机械构件。受电弓升起后，其滑板与接触网导线接触，从接触网上集取电流，并将其通过车顶母线传送至车内供机车使用。受电弓分单臂和双臂两种型式。单臂受电弓结构简单，重量轻，便于调整。SS8型电力机车采用的即是TSG3-630/25型单臂受电弓。 2.受电弓与主断路器的动作

16、次序应遵循什么原则？为什么？受电弓与主断路器的动作次序应遵循什么原则？为什么？ 机车运行应遵循先升弓，后闭合主断路器；先断开主断路器后降弓的原则。3.对受电弓升降的速度有什么要求对受电弓升降的速度有什么要求?升弓时，动作开始要快，但接触导线时要求缓慢，以减少对接触网导线的冲击；降弓时，离开接触网导线要快，避免产生拉弧，而到达落弓位时要慢，以减少对车顶的冲击力。4.如何实现机车升、降弓过程中的先快后慢如何实现机车升、降弓过程中的先快后慢? (1)升弓的先快后慢：升弓初始时，降弓弹簧压力最小，克服该力所需的气压较小；而此时节流阀口的进出气压差最大，此时气缸中活塞移动较快，升弓迅速。随弓头的上升，降

17、弓弹簧的压力逐渐增大，因此节流阀口的气压差逐渐减小，进入气缸的气流减慢，升弓速度也将减缓，这样就避免了对接触网所产生的有害冲击。(2)降弓的先快后慢：降弓初始时，作用于快排阀口上的力大于弹簧所产生的力，快排阀口打开，风缸内空气通过快排阀口排向大气，实现弓头的迅速脱网，避免产生拉弧。随着风缸内压力降低，作用于快排阀口的力不足以克服弹簧作用力，快排阀口关闭，风缸内气流只能通过节流阀口缓慢排出，实现了缓慢降弓，保证了受电弓降到落弓位时不会对车顶产生有害冲击。 5.受电弓受流情况的好坏由什么决定受电弓受流情况的好坏由什么决定?接触压力过大或过接触压力过大或过小对其有什么影响小对其有什么影响? 受电弓受

18、流情况的好坏主要取决于滑板与接触导线之间的接触压力。若接触压力太小，将引起受电不良；若接触压力过大，又会加大滑板和接触导线的磨损，甚至造成滑板局部拉槽，进而造成接触导线弹跳拉弧以至刮弓。受电弓的维护 使用前检查所有的紧固件状态是否良好 软编织导线是否完整 绝缘子不能有裂痕，保持干净 弓头滑板平整受电弓的调整 静态接触压力的调整静态接触压力的调整 粗略调整 静态接触压力调整台 升、降弓时间的调整升、降弓时间的调整 升弓时间：调节节流阀口大小 降弓时间：调节快排阀口的弹簧压缩量 弓头的调整弓头的调整 平衡杆的调整 弹簧盒的调整第二节主断路器 用来开断、接通机车的25KV电路(总开关)； 当主电路发

19、生短路、过流、接地等故障时，起最后一级保护作用（总保护）； TDZ1A-1025型空气断路器是一种带外隔离开关的断路器。分断时，主触头先行分开将电流切断，经过一定延时后，隔离开关再分开形成电路隔离，之后主触头自行恢复闭合状态。闭合时，只需将隔离开关的闸刀合上即可。 额定工作电压25KV额定工作电流400A额定功率50Hz额定分断电流10KA额定分断容量250MVA额定工作气压700-900KPa固有分闸时间30ms延时时间3555ms合闸时间0.1s额定控制电压DC110VTDZ1A-10/25型空气断路器一、基本结一、基本结 构及主要部件构及主要部件1一灭弧室；2一非线性电阻瓷瓶；3一非线性

20、电阻片；4一干燥剂；5一弹簧；6一隔离开关；7一转动瓷瓶；8一控制轴；9一传动杠杆；10一气管：11一合闸阀杆；12一起动阀；13一分闸阀杆：14一活塞；15一传动气缸；16延迟阀；17一主阀阀门；18一主阀；19一通风塞门；20一支持瓷瓶；21一储气缸；22一底板；23一辅风缸。图2-4 TDZ1A-1025型空气断路器 TDZ1A-1025型空气断路器以安装在机车车顶盖型空气断路器以安装在机车车顶盖上铸铝制成片底板上铸铝制成片底板22为界，分上、下两大部分。为界，分上、下两大部分。 露在车顶上的为高压部分。露在车顶上的为高压部分。 主要有灭弧室主要有灭弧室1、非线性电阻瓷瓶、非线性电阻瓷瓶

21、2、支持瓷瓶、支持瓷瓶20、隔、隔离开关离开关6和转动瓷瓶和转动瓷瓶7等部件。装在底板下部的低压部分，等部件。装在底板下部的低压部分，主要有储气缸主要有储气缸21、主阀、主阀18、延迟阀、延迟阀16、传动气缸、传动气缸15、起、起动阀动阀12、辅风缸、辅风缸23等部件。等部件。u灭弧室图图2-5灭弧室结构灭弧室结构1一筛网；2一孔板；3一外罩；4一螺纹环；5一圆筒；6一弹簧；7一缓冲垫；8一法兰盘；9一动触头座；10一接触管；11一动触头；12一灭弧室瓷瓶；1 3一风道滤网；14一风道接头；15一静触头组装：16一隔离开关静触头座：17一隔离开关静触头。压缩空气灭弧室动、静触头分离灭弧室的结构

22、如图灭弧室的结构如图2-5所示，它是主断路器安装主触所示，它是主断路器安装主触头、熄灭电弧的重要部件。头、熄灭电弧的重要部件。灭弧室瓷瓶灭弧室瓷瓶12一端接风道接头一端接风道接头14，通过支持瓷瓶的中，通过支持瓷瓶的中心空腔与主阀的气路接通；法兰盘心空腔与主阀的气路接通；法兰盘8接在其另一端。它对接在其另一端。它对动触头座起导向作用，确定动触头动触头座起导向作用，确定动触头11在分、合时的运行轨在分、合时的运行轨迹。静触头迹。静触头15固定在风道接头固定在风道接头14上，其头部为球形，端上，其头部为球形，端部镶着耐高温的钼块。静触头后座与隔离开关静触头部镶着耐高温的钼块。静触头后座与隔离开关静

23、触头17连连通。在分断过程中。通过支持瓷瓶来的压缩空气进入灭弧通。在分断过程中。通过支持瓷瓶来的压缩空气进入灭弧室，使动触头向左运动，动、静触头分离。此时，压缩空室，使动触头向左运动，动、静触头分离。此时，压缩空气在触头喷口处形成一股高速气流，对动、静触头分离时气在触头喷口处形成一股高速气流，对动、静触头分离时产生的电弧进行强烈的气吹和冷却，迫使电弧在电流过零产生的电弧进行强烈的气吹和冷却，迫使电弧在电流过零时熄灭。电弧熄灭后，弧隙迅速由新鲜的压缩空气填充，时熄灭。电弧熄灭后，弧隙迅速由新鲜的压缩空气填充，使断口间的绝缘介质迅速恢复，避免了重击穿，从而实现使断口间的绝缘介质迅速恢复，避免了重击

24、穿，从而实现电路的可靠分断。电路的可靠分断。 动触头组装过程u非线性电阻非线性电阻 非线性电阻片可以抑制截留过电压的产生，降低恢复电压的上升速度和幅值，从而保证系统的安全和提高断路器的分断可靠性。 空气断路器在分断小电感电流时，由于灭弧能力太强，易产生截流过电压。同时，其分断的可靠性也受到断口间恢复电压上升速度的很大影响。为了抑制截流过电压和降低恢复电压的上升速度，此型断路器在动、静触头间并联了一个非线性电阻。 非线性电阻结构如图2-4所示。在非线性电阻瓷瓶2内，装了10块非线性电阻片3以及干燥剂4和弹簧5等主要部件。要求非线性电阻瓷瓶内腔密封，并保持干燥，避免非线性电阻片吸潮后发生性能的改变

25、。 非线性电阻片采用碳化硅和结合剂烧结而成，其电阻值随外加电压的升高而下降。主断路器分闸时，动、静主触头间产生电弧，在熄弧过程中，触头间的电压将急剧增加。当电压增加到一定值时，非线性电阻值迅速下降，主触头上的电流迅速转移到非线性电阻上，既可限制过电压，减小电压恢复速度，又有利于主触头上电弧的熄灭，减少触头电磨损。随着非线性电阻两端电压的降低，其阻值又迅速增大，以减小残余电流，保证隔离开关几乎在无电流下断开，提高断路器的分断可靠性。非线性电阻外观u隔离开关隔离开关隔离开关结构如图2-6所示。弹簧装置6用来保证触指7夹紧隔离开关静触头，并保持一定的接触压力。连接件5作为主断路器的电气引出点与机车车

26、顶穿墙套管中母线相连接。 1-隔离开关闸刀2-法兰盘3-弹簧装置4-铜球5-连接件6-弹簧装置7-触指图2-6隔离开关结构图 隔离开关自身不带灭弧装置，不具有分断大电流的能力，它与主触头协调动作，完成主断路器的分、合闸动作。 主断路器分闸时的动作顺序是：主触头分断电路并在灭弧室内熄灭动、静触头之间的电弧、隔离开关打开，主触头重新闭合。此时，隔离开关保持在打开位置从而保持主断路器处于分闸状态。 即主断路器分闸时，隔离开关比主触头延时动作，待主触头断开并熄弧后，再无电断开，主断路器合闸时，主触头不再动作，仅需操纵隔离开关闸刀闭合即可。u主主 阀阀主阀采用气动差动式结构，如图2-7所示。图2-7 主

27、阀 1阀体；2活塞；3阀杆；4滑块；5阀盘；6弹簧；7垫圈；8挡圈；9密封圈。主阀由阀体1、活塞2、阀杆3、阀盘5、弹簧6等部件组成。主阀共有5条气路：A腔与储风缸相连，B腔经支持瓷瓶通向灭弧室，C腔与起动阀的E腔相连，下方与延时阀进气孔相通，另有一条小气路将储风缸内少量的压缩空气由通风塞门经主阀送人支持瓷瓶和灭弧室，保证灭弧室内始终有一个对外的正压力，防止外界潮湿空气进人灭弧室。当分闸电磁铁线圈失电时，在A腔压缩空气和弹簧6的共同作用下，主阀处于关闭状态。当分闸电磁铁线圈得电时，分闸阀动作，起动阀D腔内的压缩空气经阀门从E腔送往主阀的C腔，虽然主阀阀盘5和活塞2两端都受到压缩空气的作用，但活

28、塞2的直径大于阀盘5的直径，使阀杆3带动阀盘5和活塞2左移，主阀打开，储风缸内大量的压缩空气向上经主阀及支持瓷瓶进人灭弧室，带动主触头动作，向下送入延时阀的进气孔。u 起动阀起动阀 起动阀结构如图起动阀结构如图2-8所示。所示。D腔与储腔与储风缸气路相通，风缸气路相通，E腔腔与主阀右端气室相与主阀右端气室相通，通，F腔与传动气缸腔与传动气缸相通。左边阀杆为相通。左边阀杆为分闸阀杆，右边阀分闸阀杆，右边阀杆为合闸阀杆，均杆为合闸阀杆，均由相应的电磁铁来由相应的电磁铁来操纵。操纵。图2-8起动阀1一密封垫；2一起动阀体；3一阀杆；4一密封垫；5一弹簧；6一盖板。正常情况下，阀门在弹簧及压缩空气的共

29、同作用下保持紧闭。当分闸电磁铁得电动作时，其衔铁撞击分闸阀杆使之上移，阀门打开，D腔里的压缩空气经E腔进入主阀右端气室，使主阀动作而分断电路；当合闸电磁铁得电动作时，其衔铁撞击合闸阀杆使之上移，阀门打开，D腔压缩空气经F腔进入传动气缸，使隔离开关闭合。u延时阀延时阀的作用是使传动风缸较灭弧室滞后一定时间得到储风缸的压缩空气，确保隔离开关比主触头延时动作，无电弧开断。延时阀结构如图2-9所示 。它由阀座1、膜片3、阀杆4、阀体5、阀门6、弹簧7、阀盖8、调节螺钉9等部件组成。调节螺钉9用于调整进人膜片3下部空腔的气路大小，改变延时时间。图2-9 延时阀1一阀座；2一密封环；3一膜片；4一阀杆；5

30、一阀体；6阀门；7弹簧；8阀盖：9调节螺钉。 延时阀动作原理为：从主阀来的压缩空气经延时阀阀盖8上的进气管路、阀体5中的通道、调整螺钉9与阀座1通孔之间的间隙，进入到膜片3下部的阀体空腔内。因为所经管路截面小、风阻大，膜片下部的气压上升得较慢。经过一定时间后，膜片下部的气压所产生的推力足以推动阀杆4，打开阀门6，这时大量压缩空气通过阀口进入传动气缸，使隔离开关分闸。 u传动气缸传动气缸 传动气缸以隔板5为界，分为左边的工作腔和右边的缓冲腔两大部分，传动气缸结构如图2-10所示。气缸体4和主活塞2是驱动隔离开关分、合闸的动力部件；缓冲气缸体6和缓冲活塞7在活塞2行程将结束时起缓冲作用，以减缓隔离

31、开关动作过程中的冲击。 图2-10 传动汽缸1一套筒；2一主活塞；3一杆；4一气缸体；5一隔板；6缓冲气缸体；7缓冲活塞；8套筒：9连接销在分断过程中，压缩空气从延时阀进入主活塞左侧和缓冲活塞右侧，主活塞向右运动；当其运动触及套筒1时，套筒及缓冲活塞随之右移。随着缓冲活塞右侧压缩空气的压缩与释放，主活塞的运动受到缓冲。同样，在合闸过程中，压缩空气进入主活塞右侧和缓冲活塞左侧主活塞向左运动；当运动至一定距离，连杆销9碰到套简8迫使缓冲活塞左移。随着缓冲活塞左侧压缩空气的压缩与释放，主活塞运动得到缓冲。 二、动作原理二、动作原理 断路器在正常状态时，储风缸的压缩空气与主阀左端气室及起动阀的D腔是相

32、通的。这时，主阀及起动阀的各阀门紧闭，只有少量压缩空气经通风塞门19进入支持瓷瓶和灭弧室，使灭弧室内保持一个对外的正压力，防止外界潮湿空气进入灭弧室。 当分闸信号通过辅助开关联锁触头，使分闸电磁铁得电动作时，其衔铁撞击起动阀12的分闸阀杆，D腔的压缩空气迅速充入主阀右端气室，迫使主阀活塞左移而打开阀门。储风缸里的压缩空气经主阀，支持瓷瓶进入灭弧室，使主触头分断，同时吹灭电弧。与此同时，一部分压缩空气进入延时阀，经过一定延时后充入传动气缸，使隔离开关分闸；辅助联锁也随之动作而切断分闸电磁铁的电源，使灭弧室停止进入压缩空气，主触头在弹簧作用下恢复闭合状态。整台断路器由隔离开关分闸而处于分断状态，分

33、闸过程结束。 当合闸信号通过辅助开关联锁触头，使合闸电磁铁得电动作时，其衔铁撞击起动阀合闸阀杆，D腔压缩空气经F腔进入传动气缸，由杠杆传动使隔离开关合闸。同时辅助联锁切断合闸电磁铁电源，合闸过程结束。整台断路器处于合闸状态。三、思考与作业1.电力机车上的主断路器有何作用电力机车上的主断路器有何作用? 主断路器是电力机车上的总开关和总保护。它起两种作用：一是控制作用，根据机车运行的需要，将高压交流电源引入机车或将其开断。二是保护作用，当机车发生故障时快速切除高压交流电源，使故障范围尽量缩小。主断路器的保护作用是通过许多电器来接通主断路器分闸线圈来达到的。2.主断路器为什么要设置非线性电阻主断路器

34、为什么要设置非线性电阻? 主断路器断开大电流时，电弧能量很大，电弧在电流自然过零时熄灭，但当主断路器开断较小时，在强烈的压缩空气吹弧下，可能将电弧突然熄灭，造成电流突变。此时，主断路器上将会出现很高的过电压，破坏主电路的绝缘，在主断路器主触头间并联放电电阻，可以降低这个操作过电压。3.简述主断路器灭弧室的基本构造及作用简述主断路器灭弧室的基本构造及作用 主断路器灭弧室的主体为空心瓷瓶，瓷瓶端装有风道接头，通过支持瓷瓶与空气系统相连；另一端装有法兰盘，由此将高压电引入断路器。主触头装于灭弧瓷瓶内，静主触头的头部呈球形，固定于风道接头上，并与隔离开关的静触头相连，动主触头呈管状，其尾端与一圆形弹簧

35、座相贴，弹簧座接有张力较大的压缩弹簧。在平时，动主触头借弹簧的压力压在静触头上，当压缩空气进人灭弧室内，风压使动主触头克服弹簧之弹力，使动、静触头分离，产生的电弧由进入灭弧室内的压缩空气强迫熄灭。参见下图。4.简述主断路器隔离开关的作用简述主断路器隔离开关的作用 隔离开关与灭弧室协调动作完成断路器的分断动作，灭弧室主触头先分断电路并熄灭动静触头间的电弧，隔离开关稍后延时打开隔离闸刀，之后灭弧室动、静触头重新闭合。此时隔离开关保持在打开位置，从而保持断路器的分断工况。隔离开关不具有分断大电流的能力。主断路器的闭合仅需操作隔离开关闸刀的闭合即可。参见下图。5.简述主断路器主阀的构造及作用简述主断路

36、器主阀的构造及作用 断路器主阀采用气压直动式结构，主要由阀、阀门、滑块、弹簧、阀杆及活塞组成。主阀起着个供气阀门的作用。阀门通过阀杆与活塞组成一体，利用阀门与活塞间的压力差来开启和关闭气道。主阀左端气室与储风缸相通，右端气室与起动阀相通。正常情况下，盘受到压缩空气及塔形弹簧的共同作用使阀门紧闭；当主断路器分断时，压缩空气从起动阀迅速充入主阀右端气室，由于活塞的直径大于阀盘的直径，阀杆受到一个向左的合成力，推动阀门打开，储风缸的压缩空气迅速通过主阀及支持瓷瓶进入灭弧室进行分断动作。6.简述主断路器起动阀的作用简述主断路器起动阀的作用 正常情况下，起动阀阀门在弹簧及压缩空气的共同作用下保持紧闭，当

37、分闸电磁铁得电动作时，其衔铁撞击分闸阀杆使之上移，阀门打开，压缩空气进入主阀右端气室，使主阀动作而分断电路，当合闸电磁铁得电动作时，其衔铁撞击合闸阀杆使之上移，阀门打开，压缩空气进入传动气缸，使隔离开关闭合。7.简述主断路器延时阀的作用简述主断路器延时阀的作用 主断路器延时阀的作用是使传动气缸较灭弧室滞后一定时间得到储风缸的压缩空气， 从而使隔离开关的动作比主触头动作滞后3050ms，从而实现隔离开关的无电分断。8.简述主断路器非线性电阻的特性及作用简述主断路器非线性电阻的特性及作用 非线性电阻由电阻片串联组成，材质为碳化硅。其特性是：当电压很高时，它呈低阻值使电流通过，当电压较低时，呈高阻值

38、，几乎呈绝缘状态。它与主断路器动、静主触头并联相接，可以消除主断分断时产生的过电压，以利于电弧的熄灭。四、使用与维护四、使用与维护保持气路洁净；定期更换橡胶件；定期检查各种主要部件，保持各部件良好的技术状态。 灭弧室定期检测主触头超程。动、静触头由于分、合频繁会相互磨损，从而造成超程减小，接触压力减小。当超程减小到一定程度时，要更换动、静触头。同时还须定期检测动触头复原弹簧的状态，若其变形超过一定限度，则必须更换。 非线性电阻定期更换非线性电阻中的干燥剂，检测非线性电阻片的电阻值。若电阻值的变化超过一定程度，必须更换。 传动气缸适当调节好传动气缸的缓冲，保证隔离开关分闸时的动作良好。要定期检测

39、活塞与缸体之间的配合精度，通过修整或更换零部件保证其良好的动作性能。 主阀定期检查活塞与阀体间的配合尺寸，对尺寸超差者要更换。 通风塞门必须定期更换塞门中的填料，同时检测塞门的通风量，将其调整至允许范围之内。 第三节避雷器第三节避雷器用于机车的过电压保护（吸收雷击浪涌过电压及主断路器的操作过电压）采用Y10W-42/105TD型无间隙金属氧化物避雷器额定工作电压42KV标称放电电流10KA系统标称电压27.5KV系统最大持续运行电压30KV直流参考电压58KV工频参考电压 56KV持续运行电流 300A残压105KV总高550mm10mm质量42Kg结构特点结构特点1一盖板组装；2一弹簧体；3

40、一芯体组装；4一瓷套；5一底板组装。1.产品结构及特点Y10W42105TD型氧化锌避雷器结构如图所示，它主要由盖板组装、避雷器芯体、瓷套及底板等组成。氧化锌避雷器的主要元件是氧化锌阀片，它以氧化锌为主要成份，用高温烧结而成。它具有相当理想的伏安特性（相当于稳压二极管的反向特性）。该避雷器优异的伏-安特性可使氧化锌阀片在正常工作电压下呈高电阻，使流过阀片的电流非常小，可视为绝缘体。当系统出现超过某一电压动作值的电压时，阀片呈低电阻，使流过阀片的电流急剧增加，此时，电流的增加抑制了电流的上升，使避雷器的残压被限制在允许值之下，并将冲击电流迅速泄入大地，从而保护了与其并联的电力机车电气设备的绝缘。

41、电压恢复到正常工作范围时，电流又非常小，避雷器又呈绝缘状态。 无间隙：优异的伏安特性使避雷器在正常工作条件下呈现高电阻、低电流 无续流：系统电压超过某一电压动作值时避雷器呈低电阻，待电压回到正常范围又呈高电阻 技术特点 是理想的全天候避雷器； 适用范围广； 阀门荷电率高，保护性能优越； 电流容量大，抗老化能力强； 无续流，减少了不明跳闸故障； 工频电压下，不吸收能量。维护保养维护保养 保持瓷套表面干燥、光洁，不许有裂纹 若磁套表面积污无法清除，用集流环屏蔽 定期做预防性试验，避免老化问题引起的故障。直流参考电压 58KV直流泄漏电流50A交流参考电压 56KV持续运行电流300A绝缘电阻测量值

42、应与以前的数据比较。 思考与作业1.简述简述SS8型电力机车上避雷器的作用、组成及特型电力机车上避雷器的作用、组成及特点。点。SS8电力机车采用无间隙金属氧化避雷器。该避雷器安装于机车顶部，用于机车的过电压保护。主要由顶盖、避雷器单元、瓷套及底板等组成。该型避雷器具有结构简单、体积小、重量轻等优点，同时还具有防震、防污、防爆性能。第四节 高压电压互感器 一、产品结构及特点一、产品结构及特点 TBY1-25100型型(T-铁路铁路机车用，机车用，BY-变压器，变压器，25-一一次绕组额定电压，次绕组额定电压，kV)电压互电压互感器是株洲电力机车厂感器是株洲电力机车厂1984年设计并试制的一种电力

43、机年设计并试制的一种电力机车用电压互感器，用于监测车用电压互感器，用于监测电力机车行驶过程中接触网电力机车行驶过程中接触网电压，其结构安全可靠。电压，其结构安全可靠。TBY125100型电压型电压互感器主要由互感器主要由线圈、铁心、线圈、铁心、油箱、出线装置、瓷套、变油箱、出线装置、瓷套、变压器油等压器油等组成。线圈和铁心组成。线圈和铁心套装后经干燥处理，吊入油套装后经干燥处理，吊入油箱内，如右图所示。箱内，如右图所示。1油箱；2接地螺栓；3油样活门；4观察窗；5二次电压套管；6一次电压X套管；7铭牌；8压力释放阀；9箱盖；10油位表；11吊钩；12吸湿器；1325KV套管。二、使用注意事项1

44、.高压电压互感器一次侧绕组要与被测负荷并联，其二次侧所有测量仪表的电压线圈要与二次侧绕组并联。使用中若不接仪表时应使二次侧绕组处于开路状态，要绝对避免二次侧短路。2.使用中，二次侧绕组的低压端和外壳要可靠接地，以防一次侧绕组放电或击穿时，高电压进入二次侧测量电路，危及仪表和人身安全。第五节 高压电流互感器 TBL125型高压电流型高压电流互感器与互感器与JL1420J型交流型交流电流继电器配电流继电器配合，作机车主合，作机车主电路原边短路电路原边短路保护。保护。 安装在机安装在机车的车顶上。车的车顶上。一、基本结构TBL1-25型高压电流互感器的结构如图所示。它的一次线圈就是穿过瓷套管1的导电

45、杆7（单匝），用铜棒制成，其上端接主断路器，下端接主变压器原边绕组的A端，将高压电从车顶外引人车内。二次线圈有40匝，用2lmm双玻璃丝包裹铜线均匀地绕在环形铁心5的圆周上，其抽头标记为K1、K2。 二次线圈和铁心同装在由两个铝制半法兰3拼成的法兰盘中。二次线圈与法兰盘、护罩间用绝缘纸圈来绝缘。在法兰盘内径与穿墙套管1的中部浇注了环氧树脂2，使成一体。最后，整个互感器通过法兰盘固定在主变压器上方的机车顶盖上。1瓷套；2环氧树脂；3半法兰；42次线圈；5环形铁心；6护罩；71次线圈(单匝)；8接线座。二、使用注意事项1.一次侧电流是主电路电流，与互感器的二次侧负载无关。 2.电流互感器的二次负载

46、阻抗必须很小(一般为0.4左右)，电流互感器正常工作时接近于短路状态。 3.电流互感器二次线圈不允许开路运行。 因为开路运行时，由一次侧电流产生的磁势得不到二次磁势的抵消而全部成为励磁磁势，使电流互感铁心饱和，在二次侧端子上出现较高的过电压，对工作人员的安全和仪表的绝缘都是很危险的。高度饱和的铁心也会因铁损过大，发热加剧而损坏互感器的绝缘。因此，互感器的二次线圈与外壳都应可靠接地。三、思考与作业 1.机车上电流互感器的作用是什么机车上电流互感器的作用是什么?它与普通变压器工作状况有何区别它与普通变压器工作状况有何区别? 在机车上用电流互感器将主回路的大电流变为小电流以后，再供给测量仪表或继电器

47、。由于电流互感器的原边是同主电路串联的，因此其原边电流就是主电路的负载电流，而与互感器副边的负载无关。普通变压器的原边电流却是随次边负载的改变而改变的。通常串联在互感器次边的测量仪表或继电器的线圈阻抗都很小，所以电流互感器的正常工作状态接近于短路状态。另外，电流互感器二次线圈不允许开路运行。这些就是不同于普通变压器的特点。 2.电流互感器的副边为什么不得开路电流互感器的副边为什么不得开路?其副边绕组和外壳接地有何好处其副边绕组和外壳接地有何好处? 电流互感器次边电路如果断开，则次边绕组电流为零，原边绕组磁势得不到抵消并将全部变成为励磁磁势，使铁心中的磁通增加许多倍，其后果将使次边电压大大升高，

48、严重危及人身和仪表安全，并且使互感器损耗大大增加。时间一长，就会造成发热烧损事故，即使时间很短，也因存在剩磁而增加测量误差。 次边绕组和外壳可靠接地，能够避免原、次边绕组间的绝缘一旦击穿，高压窜入低压电路而引起人员触电和仪表损坏。 3.主变压器与高压电压互感器油箱为什么都要设置吸湿器装置主变压器与高压电压互感器油箱为什么都要设置吸湿器装置?主变压器在工作时，如果储油柜内的油位下降，柜内油位上部的空气就会不足，这时需要从大气中吸进空气，以免形成负压。在储油柜上加装吸湿器，目的是将外界空气先经干燥处理后再进入储油柜，以免影响变压器油的品质。当储油柜油面上升时，多余的空气通过金属管从吸湿器排入大气，

49、保持柜内压力平衡。高压电压互感器中吸湿器的作用与此一样4.如何判断干燥剂能否使用如何判断干燥剂能否使用? 吸湿器中的干燥剂一般选用硅胶，经浸氯化钴处理后放入玻璃筒内。如果干燥剂呈蓝色，则是正常状态。干燥剂吸湿后颜色变红，如果看到大部分颜色变红，须将干燥剂取出进行烘于处理，颜色变成蓝色后方可继续使用。5.在主变压器中为什么要设置压力释放阀在主变压器中为什么要设置压力释放阀? 变压器在运行中，因外电路或变压器内部有故障而出现很大的短路电流时，过高的热量会使变压器油迅速气化，从而使变压器内部压力升高。设置压力释放阀后，当压力升高到70kPa时，压力释放阀阀口在2ms内迅速打开，排出的气体和油流沿管路

50、至车下，从而起到保护作用。当恢复正常时，阀口关闭。6.高压电压互感器的使用注意事项有哪些？ (1)高压电压互感器一次侧绕组要与被测负荷并联，其二次侧所有测量仪表的电压线圈要与二次侧绕组并联。使用中若不接仪表时应使二次侧绕组处于开路状态，要绝对避免二次侧短路。 (2)使用中，二次侧绕组的低压端和外壳要可靠接地，以防一次侧绕组放电或击穿时，高电压进入二次侧测量电路，危及仪表和人身安全。第六节两位置转换开关第六节两位置转换开关作用一：改变机车运行方向作用二：实现机车由牵引工况转换为制动工况采用TKH4A-970/100型转换开关额定电压DC1000V额定电流DC970A主触指单个终压力39-49N主

51、触指接触线长度14mm主触指超程2-3mm联锁触头额定电压DC110V联锁触头额定电流DC10A传动气缸额定气压490kPa传动气缸工作气压375-650kPa两位置转换开关一、结构及主要部件的作用一、结构及主要部件的作用TKH4A型型转换开关安装转换开关安装于机车高压电于机车高压电器柜的下部，器柜的下部，由由骨架、转鼓、骨架、转鼓、触指杆、传动触指杆、传动气缸、联锁触气缸、联锁触头头等组成，外等组成，外形结构如图所形结构如图所示示。1一底板：2支柱；3一牵引制动鼓；4反向鼓；5一触指杆；6面板；7一传动气缸；8一拨叉；9一销；10一电空阀；11环氧玻璃布管；12一凸轮；13联锁触头；14槽钢

52、；15一尼龙轴套。TKH4A9701000型转换开关外形结构 u骨架骨架由底板、面板、支柱及套在支柱骨架由底板、面板、支柱及套在支柱上的环氧玻璃市管等组成。底板和面板上上的环氧玻璃市管等组成。底板和面板上都焊有角钢，用来安装触指杆（静触头都焊有角钢，用来安装触指杆（静触头组），尼龙轴套用来安装反向鼓及牵引制组），尼龙轴套用来安装反向鼓及牵引制动鼓。反向鼓及牵引制动鼓用连接板组合动鼓。反向鼓及牵引制动鼓用连接板组合在一起。在一起。u转鼓转鼓又称作转换开关的动触头组，分为反向鼓和牵引制动鼓，它们的结构形式基本相同。它由转轴、绝缘垫圈、触片、手柄、凸轮等组成。转轴由方钢制成，在其下端有一挡圈，通过定

53、位销固定在转轴上。动触片、绝缘垫圈、凸轮与转轴的动作同步。正常情况下，由传动装置控制反向鼓和牵引制动鼓转轴的动作；当传动装置发生故障、手动检查转换开关、调整触头之间的触头压力和接触线时，可手动操作手柄，使反向鼓或牵引制动鼓的转轴转动。(a)反向鼓； (b)牵引制动鼓。1一转轴；2一凸轮：3、9、10一长短不同的绝缘垫圈；4、5一触片(动触头)；6一手柄座；7一压紧螺母；8一手柄。u触指杆（静触头组）触指杆即转换开关的静触头组，由一块环氧玻璃布板和若干组触指杆装配而成。触指杆（静触头组）有左右之分，安装于骨架的面板和底板的角钢上。每组静触头由两个触指并联工作，其上装有触指弹簧，借以获得一定的触头

54、超程和终压力，保证与动触片间有良好的电接触。转换开关触指与转鼓触片之间的压力，是通过螺母6的压紧或放松来调节的。调整好该压力后用双螺母锁紧，使压力保持不变。调整螺栓3用来调节触指2的超程。接线板10是镀银的，用来与主电路相联接。 1一环氧玻璃布板；2一触指；3一调整螺栓；4一弹簧；5、6一螺杆、螺母；7一螺栓；8一触指座；9一软连接；10一接线板。触指杆u传动气缸传动气缸有两个工作气缸，但不同时工作，在气缸体上装有两个TFK1B型电空阀，组成转换开关的传动系统。气缸必须进行气密性试验，合格后才允许安装到转换开关上去。1一气缸盖；2一密封垫；3、4、5一螺栓螺母及垫圈；6一皮碗；7一活塞；8一活

55、塞杆；9一气缸体；10一管接头；11一毛毡。传动气缸 u联锁触头（TKY1型）联锁触头用于控制有关联锁电路，安装在转换开关的底板上，采用单件滚轮推杆双断点桥式结构。 联锁触头由有机玻璃外壳、推杆、滚轮、弹簧及封闭在外壳内的桥式触头组成。 联锁触头结构示意图1-盖板；2-动触桥；3-反力弹簧；4-推杆；5-触头座；6-静触头；7-滚轮；8-轴。二、工作原理二、工作原理司机按机车运行要求进行开关的转换，包括“向前”或“向后”、“制动”或“牵引”转换。这些转换通过司机控制器的换向手柄进行；在开关完成转换的同时，装于转轴上的凸轮及底板上的联锁触头进行转换，开断和闭合控制电路中相应的联锁触点，防止转换开

56、关自动转换成非要求的工作状态。注意：转换开关没有开断大电流的能力，只能在无电状态下的转换。转换开关借助电空阀控制压缩空气，带动转轴、动触片动作，利用动触片在不同的位置与静触指构成不同电路，改变机车主电路。换向原理机车的牵引制动工况转换是通过改变牵引电动机励磁绕组接线方式来实现的，如图所示。牵引制动转换原理三、开关的维护三、开关的维护 组装实验完后，转鼓上必须涂上适量工业凡士林； 转换开关的电弧痕用细砂纸打磨； 定期检查触片的压力，不足时用触指杆上的螺母调节； 气缸清洗完后换上新的润滑脂。四、应用案例四、应用案例一、牵引电路分析一、牵引电路分析主电路牵引工况时的简化电路见图2-11及图2-12。

57、由于SS8型采用转向架独立供电方式，故第一转向架的1M和2M牵引电动机并联，由主整流器1V供电；第二转向架上的3M和4M牵引电动机并联，由主整流器2V供电，两组电路完全相同独立。牵引支路的电流路径是：正极母线1或2平波电抗器1L4L线路接触器IKM4KM电枢电流传感器1SC 4SC两位置转换开关工况鼓12QPR两位置转换开关反向器12QPV励磁绕组和固定分路电阻1R4R反向器12QPV电流传感器5SC8SC牵引电机故障隔离开关1QS4QS工况鼓12QPR负极母线3或4。图2-11 SS8型电力机车主电路牵引工况简化电路图2-12 向前牵引时电动机1M支路原理图二、制动电路分析二、制动电路分析

58、SS8型机车采用加馈电阻制动，在电制动时，各励磁绕组串联后由励磁电源供电，电枢电路除串有制动电阻外，还串入一段整流电源，简化电路如图2-13。 电制动时，位置转换开关1QPR2QPR转换至制动位，将牵引电机的电枢和励磁绕组隔开，接成它励发电机电路。此时1M4M的励磁绕组全部串联，联接顺序为1M2M4M3M，经励磁接触器5KM，与由第一段半控桥（D3、D5D4、D6T6、T5）、励磁绕组a5x5、接触器6KM组成的励磁电源相联，构成它励状态。电枢电路中串入制动电阻58R，然后与牵引绕组a1-b1-x1,a3-b3-x3及其对应的整流桥组成制动加馈电路。图2-13 SS8型电力机车加馈电阻制动简化

59、电路 在高速区，由于电机电势很高，足以维护一定的制动电流，所以无需加馈电源参与工作，主整流器仅起续流作用，晶闸管处于封锁状态。 在加馈区，励磁电流调节已达到最大值（970A）的限制值，而这以后发电机由于机车速度低，其发电机电势Ef随速度下降而减小，制动电流无法维持不变，而在低速区要获得最大恒制动力特性，则必须保持最大的制动电流，因此，只能依靠主整流桥加馈供电。 比较图2-11、2-12和图2-13主电路中电机励磁电流、电枢电流的方向不难看出，电枢回路因串有整流器，因此两种工况下电枢电流方向相同，制动时励磁电流方向应与牵引时相反（由两位置转换开关的工况鼓保证），以改变电机电势的方向产生制动转矩。

60、五、思考与作业1.简述二位置转换开关在电力机车上的作用简述二位置转换开关在电力机车上的作用 在SS8型电力机车上使用了两台TKH4A型转换开关，安装于高压电器柜的下部。其作用：一是改变机车运行方向，二是实现机车牵引工况和制动工况的相互转换。2.简述简述TKH4A型转换开关的动作原理型转换开关的动作原理 动作原理：操纵换向手柄，使转换开关的电空阀得电，控制压缩空气推动传动气缸活塞 使相应移动，使转轴转动而得到不同的工作位置，动触头与静触头作相应闭合，主电路完成了“向前” “向后”或“牵引”、“制动”的相互转换。在开关完成转换的同时，装于转轴上的凸轮及装于底板上的联锁触头也进行转换，开断和闭合控制