電力機車真空斷路器真空開關管的測試

林智明

（柳州機車車輛廠，高級工程師，廣西 柳州 545007）

電力機車空氣斷路器是電力機車負載的總開關，用于電力機車主電路電源的開斷、接通，同時具有過載、短路和接地保護功能，是電力機車關鍵的大部件。真空斷路器是單斷點交流斷路器，采用真空管（VST）及電空控制，與空氣斷路器相比它具有絕緣性高、環境穩定性好和開斷容量大等優點，因此近年來空氣斷路器逐漸被真空斷路器所代替。現工廠大修的韶山3、韶山7型電力機車大部分采用了先進的真空斷路器。真空斷路器的真空性能技術指標的嚴格要求，在大修過程中，影響了工廠電力機車真空斷路器的大修質量及測試周期。為此，對真空開關管的原理、檢修測試方法及注意事項，做深入探討（現以韶山3、韶山7型電力機車常用的BVAC.N99型真空斷路器為例），以解決電力機車真空斷路器的真空管技術參數測試問題。

1 真空開關原理

1.1 結構組成真空開關管由2個銅合金觸頭組成，一個靜觸頭，另一個是動觸頭（見圖1）。

1.1.1 靜觸頭 靜觸頭安裝在一個金屬法蘭上，該法蘭安裝在滅弧室的陶瓷外殼上。外殼是由2部分組成，中間隔著一個金屬篩網。當觸頭開斷時燃弧產生的金屬蒸汽會產生沉淀物，這個篩網正是用來防止這些沉淀物黏附在瓷部件上。

1.1.2 動觸頭 動觸頭是通過一個操縱桿來進行移動的，這樣就可以保證它的軸向運動和合適角度。金屬波紋管焊接在動觸頭上，末端法蘭（是封口的一個完整部分）用于密封真空管。金屬篩網同樣用于包圍在波紋管四周來保護它。

圖1 真空開關管（VST）

1.2 主要電氣技術參數

1.2.1 工頻耐受電壓 主回路對地75 kV；輸入和輸出端75 kV；輔助聯鎖對地2 kV。

1.2.2 雷電沖擊試驗 施加電壓（額定沖擊耐受電壓）：主回路對地170 kV；輸入和輸出端（開斷時）70 kV。

1.2.3 真空斷路器絕緣距離 絕緣子垂直763 mm；水平1 070 mm，間隙320 mm。

1.3 工作原理真空具有良好的絕緣性，因而帶電觸頭間的距離可以設計得很小。在下一個交流電流過零點，交流電弧就很容易開斷，在毫秒級的時間內，觸頭間絕緣可以馬上恢復，同時電弧不會重燃。獨特形狀的觸頭表面，相當于強加了一個吸引力，使得電弧繞著觸頭軸心旋轉，這樣作用可以使電弧的熱點縮小，從而保證觸頭的磨損達到最小。

2 測試

2.1真空管真空度的測試為了得到真空管里詳細的真空狀態情況，可通過對真空管進行絕緣檢測。利用真空斷路器真空試驗儀進行耐壓試驗，把真空試驗儀接在真空斷路器兩端，重復施加峰值40 kV的電壓。試驗步驟：

1）拆開機車高壓連接端，并讓它盡可能遠離斷路器的終端，然后用鱷魚夾把高壓連接端和斷路器終端連接起來。

2）把斷路器接地裝置接地，并檢查確定斷路器是處于開斷狀態（主觸頭處于開斷）。保證主開關在試驗儀上打在“斷”位置，然后連接各主要電纜。

(5)我也了解了那人(錢正興——引者注),但叫我怎么說呢?除出我勸你稍稍性子寬緩一點,以免損傷你自己底身體以外,我還有什么話呢?

3）通過三相導線連接到交流主電源，在電源出口處要有1條線來可靠接地（要保證檢修人員離試驗區域至少1 m）。把試驗設備的主開關打到通的位置，綠色指示燈亮。

4）選擇試驗電壓參考電壓40 kV。在10 s內通過旋轉鈕進行耐壓試驗，此時紅燈閃爍，黃燈滅。如果黃色指示燈亮，是因為達不到試驗設備的額定試驗電壓，那么必須重新試驗。如果綠色的指示燈在整個試驗過程中一直保持發亮，那么試驗結果是正確的，真空管中的真空度是合格的。如果紅色的指示燈是亮的，表明真空管里的真空度過低，真空管應該更換。更換了真空管后，必須接著進行例行試驗。

必須注意的是，在耐壓試驗的過程中，通過聽得到的聲音可以判斷真空度。當試驗完成的時候，實驗設備上的主開關要打到“斷”的位置，取下連接到斷路器終端的鱷魚夾前，需要等待30 s。考慮到安全因素，取下的鱷魚夾必須連接在一起，以釋放分布電容的電荷，把連接線放入試驗箱。用扭矩扳手采用67 N·m的扭矩重新連接高壓連接端。

2.2 動靜觸頭的磨損測試主要測試OBR，OCM，CCM，CBR（mm）這4個參數，算出彈簧支架的水平總 行 程：（ OBR-CBR）mm；動 觸 頭 行 程 ：（OCM-CCM）mm；觸頭壓力行程：{（OBR-CBR）-（OCM-CCM）}mm。

2.2.1 檢測工具 量規和導桿、滑行測徑校樣器和滑行測徑器、8 mm規格扳手、密封帽。

2.2.2 檢測方法 為了進行下一步測量，輔助電路（氣路和電路）必須與閉合和打開電路的主斷路器相連接。旋出螺帽（保證在測量過程中無水、灰塵進入機械裝置）。注意：當量規工作時不要開啟或閉合主斷路器；測量尺寸誤差值范圍在0.05 mm內。

1）測量OBR尺寸（彈簧支架打開）使真空斷路器開啟。將量規插入導套，手工旋緊軸頭導套；加壓力使量規緊靠彈簧支架；測量和記錄OBR值，取消量規的最大值；閉合斷路器。

2）測量CBR尺寸（彈簧支架閉合）使真空斷路器閉合；加壓力使量規緊靠彈簧支架。測量和記錄CBR值（見圖2）。旋松導管，移動量規。

圖2 CBR的測量步驟

3）測量CCM尺寸（閉合動觸頭）使真空斷路器閉合。不用量規，手工旋緊軸頭導管；將量規插入導管，加壓使量規緊靠緊固螺母；測量和記錄CCM值（見圖3）；將量規從導管移出；斷路器開斷。

圖3 CCM的測量步驟

4）測量OCM尺寸（打開動觸頭）斷路器開斷。將量規插入導管，加壓使量規緊靠緊固螺母；測量和記錄OCM值（見圖4）；將量規從導管移出且旋松導管；關閉尺寸入口。

圖4 OCM的測量步驟

2.2.3 分析判斷 檢查真空管里觸頭的磨損，測量下列新的沖程：OBR，OCM，CCM，CBR（mm）這4個參數，算出彈簧支架的水平總行程：（OBR-CBR）mm；動觸頭行程：（OCM-CCM）mm；觸頭壓力行程：{（OBR-CBR）-（OCM-CCM）}mm。把測量結果和沒使用前的測量結果填寫在一張常規試驗單據上進行比較。如果它滿足下列3個條件：2 mm＜觸頭壓力行程＜4.25 mm；觸頭行程＜2 mm；19 mm＜彈簧支架的水平總行程＜20.5 mm。即可判斷真空管觸頭的磨損符合使用范圍。

通過以上真空管里的真空度測試是合格的，同時電氣絕緣和觸頭機械壽命檢測也合格，真空斷路器的關鍵器件——真空管的檢測試驗完成，按大修規程的要求真空斷路器可裝車使用。

3 結束語

近年來，電力機車空氣斷路器逐漸由新型的真空斷路器所代替。真空斷路器技術參數要求高，經多方收集有關技術資料和反復測試，總結出了韶山3、韶山7型電力機車常用的真空斷路器的檢測試驗方法。2年來，在大修中使用此方法測試和安裝了3個鐵路局的12臺電力機車真空斷路器，現在一直正常安全運行，沒有發生質量不良反饋，證明以上測試方法科學可行，能較好地解決電力機車真空斷路器的真空管技術參數測試問題。