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真空断路器西安伯龙高铁电器销售目录第1部分TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器简介第2部分永磁操动机构的智能控制安装

第3部分质量管理体系第4部分终了语

第一部分

TDZ-30/630/1250电力机车

真空断路器简介

第一章公司简介第二章TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器任务原理第三章技术创新点第四章实验及运转情况第一章公司简介西安伯龙高铁电器销售〔以下简称本公司〕成立于2021年8月，主要业务范围包括电力设备、自动化控制设备、电器成套设备、机械产品的研发销售的专业公司，本公司作为西安交大思源智能电器消费各类系列铁路产品的监制单位，全权担任代理组织销售其相关产品，西安交大思源智能电器作为消费单位，为本公司提供必要的技术支持。公司是国内少有的可以消费和销售永磁真空断路器的高技术公司，同时可为客户提供可靠完善的售后效力。公司注册资金1000万，座落于国家级高新技术产业开发区-西安市高新技术产业开发区的中心位置。本公司与西安交大思源智能电器协作拥有本人的铁路产品的研发中心，消费基地，可面向全国为客户提供成熟而高效的效力。本公司拥有多项具有自主知识产权的高科技产品，拥有一个年轻的销售团队，其中本科以上学历的人员占到80%。在新产品开发方面公司依托西安交通大学的科研力量，主要将为中国铁路电力机车提供各类电器产品。我们的产品技术一直坚持与国际先进程度同步开展，一直非常注重具有自主知识产权的技术和产品的研发任务，并且本着可继续开展的原那么，积极开辟、勇于创新，着眼于市场，效力于用户。依托坚实的技术实力和奋进的企业精神，目前公司的各项产品已在铁路及民用等领域得到了广泛地运用，获得用户的广泛好评。公司的开展理念是以人为本，用户至上，以诚待人，以信取人，以优胜人。我们将以坚决的自信和真诚的诚意，希望与各界朋友进展协作，共创辉煌的明天。第二章TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器任务原理

㈠工程研发意义◆电力机车断路器是电力机车的重要部件之一。◆2001年开场对电力机车断路器进展市场和技术调研。当时电力机车运用的断路器为空气断路器。由于在任务原理、机械构造、技术性能等方面存在缺乏，该型断路器的修程短、缺点率高，不断是电力机车上的薄弱环节。◆对国内外断路器相关技术的开展和电力机车的运用情况进展实践调研分析阐明：当时国内、国外在电力机车运用永磁操动真空断路器方面还处于空白形状。有的单位仿制国外的产品也遭遇失败。◆针对这种情况，遵照铁道部科技开展纲要的精神和国内外开关技术的开展情况，公司经过市场及技术调研，决议开发研制电力机车新型断路器。该工程关键技术之一的电力机车“1+1〞新型真空主断路器已被我公司恳求专利。本工程产品曾经正式推出，并已在南昌铁路局、兰州铁路局开场试用，将于2021年正式向市场推行。〔一〕工程研发意义〔续〕我们研制的根本思绪是采用真空灭弧技术、APG工艺技术和永磁操动及智能控制技术，进展计算机优化设计和仿真计算。依托西安交通大学的技术实力〔西安交通大学电气专业教学、科研实力居全国高校首位〕，我们以为研发一种长寿命、少维护、免维修、分量轻、体积小、双备份、易安装的新型电力机车断路器是真实可行的，并能到达国内外的先进程度。〔二〕TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器任务原理

TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器由车外和车内两部分组成。车外部分由引出线和断路器主体组成。断路器主体采用新型复合绝缘资料，APG工艺技术固封的真空灭弧室，其电气绝缘性能高，机械性能优良。在风吹日晒下外表不开裂，顺应环境温度范围宽，耐污秽；断路器主体的伞群采用一大两小设计，淋雨实验证明，在静止情况下，即就是天下大雨，断路器也不会出现击穿或放电景象。车内部分由永磁机构和智能控制安装组成。永磁机构的运动部件只需一个，具有合闸、分闸两种形状。永磁机构的拉杆带动真空灭弧室作直线运动。TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器

㈢TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器的主要技术参数额定电压kV27.5额定电流A630/1250额定频率Hz50最大工作电压kV30最大开断电流KA10工频对地耐压kV90工频断口耐压kV80总重量Kg75环境温度0C+50~-30分闸时间ms≤12合闸时间ms≤8控制电压VDC110机械寿命次>2X20万手动操作装置㈣简一方便的安装方式断路器的安装方式采用和机车上现有的断路器可直接互换，只需将原主断路器吊下，将新型断路器吊上安装即可。只需采用一样型号的控制插座，其他无须改动。根本衔接方式有三种1、并联衔接方式：ZD1、ZD2两台主断路器采用双热备可交替运转。2、单独与受电弓衔接方式：ZD1、ZD2两台主断路器分别与受电弓G1、G2衔接，运转中ZD1与G1、ZD2与G2联动运转。3、转换开关衔接方式：ZD1、ZD2两台主断路器经过转换开关与车顶电路衔接。第三章工程技术创新点〔一〕真空灭弧技术真空灭弧技术与其它灭弧技术相比具有独特的优点。在高真空介质中的触头间隙绝缘强度很高。目前我国电力系统中10kV-35kV等级的真空断路器运用情况曾经非常普及。并且大量实验证明，在35kV以下，运用真空灭弧技术是平安的、可靠的。我国真空灭弧室的研讨和制造技术程度，并不比兴隆国家落后，真空灭弧技术不但成熟而且国内制造的根底相当好。目前我国几个主要消费真空灭弧室的骨干企业所消费的真空灭弧室曾经出口到包括欧美兴隆国家在内的世界各地。但是，普通真空灭弧室还不能直接运用到电力机车上。由于普通灭弧室的寿命为1万次，在电力系统的断路器上可以运用5至10年时间，甚至更长，完全满足规范要求。然而在电力机车上那么不同，假设在忙碌的铁道路上，1万次的寿命能够也就仅够运用一年左右。在研发新型电力机车主断路器时，我们进展了大量动态分析实验，可将真空灭弧室的机械寿命提高到10万次以上。未来我们运用机械寿命10万次的真空灭弧室，再加上我们采用动态监测和智能缓冲控制技术，可确保真空断路器的机械寿命到达20万次以上。〔二〕APG工艺固封技术由于电瓷绝缘资料具有一系列优良的绝缘和价钱廉价，不断作为高压电器领域主绝缘资料。但是电瓷绝缘资料也存在诸如它的联接必需采用金属衔接件，分量重、体积大、不耐碰撞及内外温差大时容易开裂等缺陷。因此，目前高压电器选用复合绝缘资料作为主绝缘资料曾经成为一种开展方向。根据电力机车上的运用环境条件，我们选用APG工艺复合绝缘资料。其特点是粘接力强，机械强度高，有较高的耐寒、耐热、耐化学稳定性等特性，详细性能数据如表2所示：表2APG工艺复合绝缘资料特性表项目数值拉伸强度（MPa）

45~70弯曲强度（MPa）90~120压缩强度（MPa）85~170冲击强度（KJ/m2）10~20对水的相对密度1.12~1.15介电强度（KV/mm）12~20体积电阻率（Ω.cm）1014~1016

介电常数106Hz3~5介电损耗角正切106Hz0.015~0.050耐电弧性（s）100~140APG工艺复合绝缘资料具有一系列的优良特性，做为断路器主体绝缘资料，可以大大提高断路器的绝缘程度，使断路器体积小型化。我们经过研讨性实验，由于在注塑、成型、固化过程中，固封体一直处于注射压力形状下，所以废品的密度高，机械强度好，外表成型质量好，其机械强度特性、绝缘性能均符合设计要求。采用耐候性资料，任务温度可到达-45℃~95℃左右。我们在和昆明高压电器研讨所研制的35kV高原型真空断路器实验过程中，模拟海拔4000米，普通绝缘资料可靠裕度通常需求添加50%，而采用APG工艺复合绝缘资料，可靠裕度仅需添加30%就可满足要求，外表在凝露、受潮情况下，绝缘性能下降不明显等特点。APG工艺复合绝缘资料还具有憎水性，该资料与水不亲和，对于户外产品很重要，雨滴在它外表不易构成水膜，而是小水珠粒，不易粘连成线，防止因雨水绝缘放电。〔三〕永磁操动机构及其智能控制技术操动机构在断路器中占有重要位置。断路器在各种条件下都应可靠的分合闸,是断路器对操动机构的根本要求之一，对电力机车运用的断路器来讲,尤为重要。目前广泛运用的驱动机构有电磁、弹簧、气动、液压电动操动机构。从有关文献得知,断路器机械缺点率占总缺点的70%左右,这其中主要是由于操动机构引起的。我们采用了近年才开展起来的永磁操动技术，不但保证了断路器长期动作的可靠性，而且满足断路器开断、关合及灭弧特性要求。这也是TDZ-30/630/1250新型断路器设计上的特点之一。永磁操动机构和传统的机构相比,其中一个最大的特点就是它的高可靠性。永磁机构由少数几个元件组成，只需合闸、分闸两种形状，运动部件只需一个。由于零部件少,所以可靠性明显提高。它的另一个特点是长寿命,从机构原理看出,永磁机构是经过电磁机构和永磁铁的特殊结合来实现传统机构的功能,电磁线圈和磁路为静止机构,只需设计合理,没有外力破坏,普通它不会损坏。其寿命的制约要素,主要是永磁铁。目前我国永磁铁制造技术已到达相当高的程度，特别是钕铁硼永磁资料的制呵斥功,给永磁机构的长寿命,可靠任务提供了坚实的物质保证。大量实验证明，只需选材合理，精心设计，永磁机构本身机械寿命可以到达100万次以上。永磁机构还具有节能特性,永磁机构任务时，只需瞬时供电，普通小于60ms，在分合闸形状时，线圈没有电流经过，坚持力由永磁铁提供，不再耗费能量。因此，永磁操动机构可以做到真正意义上的免维修、少维护、长寿命。有关永磁机构智能控制技术在第二部分进展阐明，本处不再阐明。〔四〕其他设计技术作为断路器设计尤其是机车用的主断路器设计，要全面思索寿命期内运用功能上的高可靠性、开断闭合性能、机械性能、绝缘性能、环境耐温、控制难易程度、寿命设计以及维护安装和外观等方面。在设计断路器的时，我们力求使运动部件少，运动轨迹简单。实践的TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器的运动部件只需一个，作直线运动。另外，本断路器设置了手动安装。在特殊情况下，可以人工手动操作分合断路器，以保证机车不会由于断路器缺点而停在线路上。第四章实验和试运转情况断路器在研制过程中，每一步都进展工艺实验。在西安交通大学进展了大量的研讨性实验,检验断路器固封主体绝缘性能,机械强度性能,电磁兼容性能等。在西安其他行业科研院所也进展料一系列辅助性实验研讨。从2001年到2003年方案和构造进展多次修正。过去按照TB/T2055---1999机车真空断路器技术条件多次实验，对于铁标中没有规定的部分，按照GB/T11022-----1999高压开关设备规范共用技术要求进展了实验。如今我们按照铁道行业规范TB/T1333.4-2005/IEC600774:2003铁路运用机车车辆电气设备第4部分：电工器件交流断路器规那么进展了型式实验。㈠实验内容1.2004年3月在国家高压电器质量监视检验中心西安高压电器研讨所进展实验。实验内容包括：短时工频耐压实验。雷电冲击耐压实验。开断短路电流实验。关合才干实验。动热稳定实验。实验结果符合设计要求。2．2021年2月，在铁道部产质量量监视检测中心机车车辆检验站进展型式实验。按照铁道行业规范TB/T1333.4-2005/IEC600774:2003铁路运用机车车辆电气设备第4部分：电工器件实验内容包括：绝缘性能实验〔工频耐压实验、雷电冲击实验和淋雨实验〕。任务极限实验。温升实验。机械寿命实验。热稳定性实验。湿热实验盐雾实验电磁兼容性实验震动及冲击实验实验终了后断路器完好，符合铁道部规范及IEC规范，符合设计要求。〔二〕试运转情况目前产品曾经在南昌铁路局、兰州铁路局部分机车安装试运转，效果很好。南宁铁路局、广州铁路局、大连机车厂正在洽谈中，不久将陆续上车。本断路器构造简单，体积小，断路器安装装配方便，免维修，少维护。是现有机车断路器较为理想的交换产品。安装在SS3型电力机车上TDZ-30/630电力机车真空断路器

第二部分

TDZ-30/630/1250电力机车真空断路器永磁操动机构智能控制器

永磁操动机构真空断路器具有体积小、分量轻、构造简单、操作可靠、寿命长、免维护、双备份等特点，代表了断路器质量的一个飞跃，具有宽广的开展前景。永磁操动机构必需求在控制器的驱动下才干实现开关的分合操作，因此，控制器的性能优劣对断路器的性能有很大的影响，要保证断路器的可靠任务，就必需求有一个可靠的控制器，可以说控制器是永磁操动机构真空断路器的中心器件之一。我公司在研制控制器的过程中，采用了当今先进的电子设计自动化技术，设计并制造了永磁操动机构公用芯片，是国内外最早把永磁操动机构公用芯片实践投入运用的公司。经过不断的完善和提高，无论在功能上还是在性能上，已完全可以满足断路器的可靠运转要求。控制器硬件构造图1ZPJ控制器硬件构造图2一、系统组成的原理智能控制器主要由五大部分组成：电源模块、信号输入模块、信号输出模块、CPLD智能控制模块、电力电子驱动模块。电源模块电容器+110v+5V-5V,+15V合分闸命令合分闸形状信号遥控合分闸命令电源电压监视调理电路光电隔离CPLD智能控制模块光电隔离电力电子控制电路运转形状显示电力电子驱动模块在线编程接口合闸输出分闸输出

目前国内外采用的实现方案有3种：1.采用分立元件设计。分立元件设计优点是全硬件实现，但功能少、性能受限、电路复杂、缺乏灵敏性，如今已很少运用；2.采用单片机设计。单片机方案主要采用软件编程，功能强，灵敏性好，缺乏之处是存在飞程序问题，即CPU的指令地址指针在外部干扰下，容易发生指令脱离正常轨道使运转堕入不可预测的非法循环中，为减少这一问题的发生，需求付出很大的硬件和软件开销。3.采用EDA技术(ElectronicDesignAutomation电子设计自动化)。EDA技术是采用FPGA(FieldProgrrammableGateArray)和CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)器件做成一个控制运转的公用芯片，该项技术的特点是以以纯硬件的方式实现全部的电子控制功能，没有任何软件控制，把一个线路系统放在一片很小的芯片里面，以芯片替代电路板，这个特点非常适宜永磁操动机构的控制，是一个先进而可靠的方案。

我公司采用的是第3种方案，即采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为智能控制部件，其设计过程是，借助于计算机，在EDA工具软件quartusII平台上，采用硬件描画言语VHDL为系统逻辑描画手段，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、构造综合、以及逻辑优化和仿真测试，直至实现规定的电子线路系统功能。这种纯硬件的实现方式在任务可靠性方面有很大的优势，这是由于硬件电路不论遭到什么干扰其电路构造不会发生变化，采用EDA技术的全硬件实现方式由于非法形状的可预测性以及进入非法形状的可判别性，从而确保了从非法形状恢复到正常形状的各种措施的可行性。我公司设计的公用芯片2005年投入运用，在运转中经受了各种严酷环境的考验，阐明方案合理,设计正确，任务可靠，其性能已到达国际同类产品的先进程度，如ABB公司，其永磁操动机构真空断路器就采用的EDA技术，我们和ABB公司的技术手段是一样的，具有同样的先进性；另外，无论是性能上，还是功能上，我们的产品均可到达和超越该公司控制器的程度。二、可靠性设计1．电磁兼容性设计永磁操动机构在运转中由于开关大电流而产生很大的电磁干扰，永久磁铁和线圈均会产生很大的磁场干扰，另外，开通和关断过程中电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会经过电源通道耦合到控制器本身，所以抗干扰问题对于控制器来说非常重要。我们在设计中采取的措施主要有：(1).电源输入加有性能优良的电源滤波器，可以防止经过电源线的传导干扰；(2).公用芯片经过光电电路完全与外部I/O部分隔离，以保证公用芯片平安运转；(3).模拟电路滤波和公用芯片数字滤波同时运用，确保不会发生误动的情况；(4).电路板精心设计，精心布线，防止线路之间的串扰；

2.电力电子电路的可靠性设计电力电子电路是控制器的另一个关键部件，它的负载是一个大的电感，在开通和关断过程中会产生很大的动态dv/dt，加之任务电流很大，使器件有能够同时遭到大电流、高电压和寄生电容中的位移电流的作用，所以确保这部分电路稳定可靠的任务亦很关键。(1).在设计中运用抗冲击才干强.dv/dt性能好的IR公司的IGBT和IGBT控制芯片；(2).精心设计电路参数,反复测试，保证输出波形好；(3).精心设计和调试吸收电路，保证驱动电路稳定任务；(4).过流维护电路，确保电力电子电路的平安运转。(5).为防止长时间通电，采用的控制算法是：正常时采用最短时间与开关位置信号控制，在位置信号失效时采用最长时间控制。

3.智能自诊断、自检测设计：控制器采用全硬件形状机作为整个系统的任务调度，这就使其可以充分发扬全硬件电路容错技术的优势，在运转中可以对各种形状进展跟踪，可以监视各种非法形状，由非法形状转入正常形状只需求几个微秒，因此不会因进入非法形状而对系统呵斥影响，确保在运转中不会出现死机景象，即确保控制器永远坚持在运转态。三．永磁操动机构真空断路器的两大技术优势1．运转过程可控性可以实现闭环控制，使开关的运转时间坚持稳定。这些都需求有一个灵敏性很好的控制器。我公司的控制器由于采用EDA技术，完全可以满足这方面的要求。

2．同步开关技术过电压和涌流不断是困