UR6型HSCB在地鐵車輛的使用及其維護

余建勇 班希翼

（鄭州鐵路職業技術學院，鄭州 451460）

高速斷路器主要用于城市軌道交通車輛上，為車輛電氣系統的總開關和保護電器。當高速斷路器閉合時，車輛將獲得由受電弓從接觸網（或第三軌）引入的電源，得以投入工作；若車輛主電路或輔助電路發生短路、過載、接地等嚴重故障時，故障信號通過相關控制電路使高速斷路器自動開斷，切斷車輛總電源，防止故障范圍擴大。目前，城軌車輛上使用較多的是賽雪龍公司的UR6系列高速斷路器。其中，UR6-31型額定工作電壓為900V，適用于在750V網壓下運行的城軌車輛，UR6-32型額定工作電壓為1800V，適用于在1500V網壓下運行的城軌車輛[1]。

1 UR6型HSCB的組成及工作原理

1.1 主要構成

UR6-32型高速斷路器由固定絕緣架、主電路、驅動裝置、滅弧裝置、過流脫扣裝置、輔助觸頭及其驅動部件6個部分組成。

圖1 UR6-32型高速斷路器主體結構圖

1.2 工作原理

UR6-32型高速斷路器主要包括合閘、保持、手動分閘及自動分閘4種狀態[2]。

1.2.1 合閘原理

列車控制電路下達合閘指令，驅動裝置的線圈得電，在電磁力的作用下動靜觸頭吸合完成高速斷路器合閘動作，連通接觸網與車輛主電路電器設備。

1.2.2 保持原理

主觸頭閉合后，受高速斷路器常開輔助觸頭控制的脫扣裝置監控系統串入回路。發生短路時，當電流值達到跳閘整定值，裝置動作，高速斷路器處于“分斷”狀態。

1.2.3 手動分閘原理

列車控制電路下達分閘指令，驅動裝置的線圈失電，在彈簧反力的作用下動靜觸頭斷開完成高速斷路器分閘動作，切斷接觸網與車輛主電路電器設備間的連接。

1.2.4 自動分閘原理

高速斷路器的自動分閘是指當城軌車輛的電氣線路發生主電路短路、主電路接地等嚴重故障時，由控制電路直接控制高速斷路器的合閘線圈失電，從而使高速斷路器主觸頭斷開，起到保護的作用。

2 HSCB在車輛主電路中的使用

城軌車輛中的HSCB安裝于動車逆變箱內，每個牽引逆變器配備一個高速斷路器，牽引逆變器從高速斷路器處獲得供電。地鐵列車的4臺牽引逆變器都是由高速斷路器來接通或斷開DC1500V高壓電源。它可以因過流自動跳閘，也可以由DC110V電源控制跳閘，并且可在兩個電流方向過流自動跳閘，這正好滿足地鐵列車牽引和再生制動運行的需要。HSCB在列車主電路中的具體位置及作用[3]。

圖2 高速斷路器控制電路

操作高速斷路器分合閘的控制電路如圖2所示。圖中，2S03為分閘按鈕，2S04為合閘按鈕，2K34為高速斷路器合繼電器，2K35為高速斷路器分繼電器，2K36（2K37）高速斷路器啟動限時繼電器，2K38（2K39）高速斷路器啟動接觸器，2K40（2K41）高速斷路器封鎖接觸器。其中，2S03/04為控制系統的主令電器，供駕駛員使用，直接發送相關指令；2K40（2K41）為斷電延時繼電器，只有A1、B1均得電時吸合，線圈失電后觸頭延時10s釋放，保證分閘后2K36線圈繼續得電，防止10s內重合HSCB。2K36為脈沖繼電器，即只有輸入上升沿脈沖時，2K36才能吸合并在1s后釋放，因此即使2K36一直保持得電，也如此。因此，2K38線圈的通電時間也只有1s，對HSCB而言，若在1s內不能閉合，則視其為不能動作。

2.1 合閘分析

按下2S04，1Q02線圈得電HSCB動作；由于1Q02/03線圈阻值小，不能長時間通過大電流，所以自持回路中加2R01/02限流，同時因在自持狀態下電流小，使HSCB分段速度加快；在緊急制動時，2K10能確保HSCB斷開切除列車的動力；2K33能確保只有在升弓后才能合HSCB，避免電流對牽引逆變器的沖擊。

2.2 分閘分析

按下2S03，2K34線圈失電2K35線圈得電，斷開2K38/39得電回路，斷開1Q02/03自持回路。

3 檢查與維護

3.1 基本檢查

針對高速斷路器的檢查主要側重于易于損壞的部件，如觸頭部分、滅弧裝置及機械傳動機構等。隨著長時間的維護檢查，人們可以獲得一些有效維護的經驗，這樣既能保證高速斷路器正常工作，又能將維護成本控制到最低。

每當滿足下列任意條件時，便需要進行主觸頭磨損測量、引弧角檢查以及清潔：每工作18個月；1000次的過載電流分斷；2000次正常情況下的帶負載電流分斷；10000次不帶負載分斷。

每工作18個月，建議對滅弧罩進行檢查；在更換高速斷路器主觸頭時強制性檢查滅弧罩。每當一次基本檢查完成之后，建議對機械部件機械一次檢查。

3.2 更換標準

針對高速斷路器的各零部件均有一套使用限度即更換標準，制定該標準的前提為既不影響高速斷路器在列車行駛過程中的正常使用，又能最大限度地利用各零部件的使用壽命。首先，對于高速斷路器中最易損壞的動觸頭及靜觸頭，規定當動靜觸頭尺寸磨耗達到15mm時就需要進行更換。其次，針對高速斷路器中的滅弧裝置，當引弧角截面積達到其初始截面積（20mm×3mm）的一半時可更換引弧角套件，當材料沉淀物造成滅弧柵板之間沒有縫隙時可更換滅弧導向板（滅弧柵板）。第三，對于高速斷路器中的驅動裝置，每使用100000次可進行驅動裝置的更換，每當滿足下列條件之一時，便可對驅動裝置中的易耗件（合閘線圈組件、動鐵心組件、拔叉、分閘緩沖器、墊片等）進行更換：每工作5至7年，或者每使用100000次以上。而對于驅動裝置中的其他部件，則在每使用200000次以后可進行更換。最后，對于高速斷路器中的過電流脫扣器，則可在每10000次過電流分斷后進行更換。

3.3 使用注意事項

在對高速斷路器進行維護及檢修的過程中，工作人員需要遵循一些規章要求，以確保人員安全及設備安全[4]。具體注意事項如下。

仔細閱讀斷路器上帖示的安全警告說明；斷路器進行檢查、維修和安裝操作前，必須保證斷路器電源的關閉和斷路器的接地，在高壓回路失電和裝置沒有可靠接地前，禁止接觸斷路器；受電弓必須降下；需要用到低壓（直流）電源的部分控制裝置，需依據安全操作規范進行操作；在進行安裝、檢查和維護時，保證手遠離正在進行分/合閘操作的斷路器運動部件；在沒有有資質人員的陪同下，不能進行斷路器的內部構件的維護等工作；出現損壞或故障的斷路器應該從電路中隔離出去，以免造成誤動作，直到專業人員對其進行修復。

4 結語

目前，城軌車輛中廣泛應用的高速斷路器為賽雪龍UR6型，UR6型高速斷路器是一種采用空氣自然冷卻、單極的高速直流斷路器，具有自由分合、電流雙向、自動直接過流瞬時脫扣和電磁吹弧的功能，能夠采用電氣回路進行控制。結構上采用開放式架構，設計簡潔且有較高的絕緣等級。該型號HSCB符合鐵路安裝及運行標準，以保證其較高的可靠性和較長的使用壽命。

[1]陳智華.賽雪龍高速斷路器在地鐵車輛的使用及其維護[J].機車電傳動，2013，（6）：72-74.

[2]王延豪，趙曉民.斷路器試驗數據應用于仿真計算處理方法研究[J].電氣時代，2016，（11）：72-74.

[3]黃運昌.隔離斷路器的發展與應用[J].科技創新導報，2016，13（32）：72-73.

[4]楊才春.淺談隔離開關的運行與維護要點[J].科技創新與應用，2012，（27）：76.