UR6型HSCB在地铁车辆的使用及其维护

余建勇 班希翼

（郑州铁路职业技术学院，郑州 451460）

高速断路器主要用于城市轨道交通车辆上，为车辆电气系统的总开关和保护电器。当高速断路器闭合时，车辆将获得由受电弓从接触网（或第三轨）引入的电源，得以投入工作；若车辆主电路或辅助电路发生短路、过载、接地等严重故障时，故障信号通过相关控制电路使高速断路器自动开断，切断车辆总电源，防止故障范围扩大。目前，城轨车辆上使用较多的是赛雪龙公司的UR6系列高速断路器。其中，UR6-31型额定工作电压为900V，适用于在750V网压下运行的城轨车辆，UR6-32型额定工作电压为1800V，适用于在1500V网压下运行的城轨车辆[1]。

1 UR6型HSCB的组成及工作原理

1.1 主要构成

UR6-32型高速断路器由固定绝缘架、主电路、驱动装置、灭弧装置、过流脱扣装置、辅助触头及其驱动部件6个部分组成。

图1 UR6-32型高速断路器主体结构图

1.2 工作原理

UR6-32型高速断路器主要包括合闸、保持、手动分闸及自动分闸4种状态[2]。

1.2.1 合闸原理

列车控制电路下达合闸指令，驱动装置的线圈得电，在电磁力的作用下动静触头吸合完成高速断路器合闸动作，连通接触网与车辆主电路电器设备。

1.2.2 保持原理

主触头闭合后，受高速断路器常开辅助触头控制的脱扣装置监控系统串入回路。发生短路时，当电流值达到跳闸整定值，装置动作，高速断路器处于“分断”状态。

1.2.3 手动分闸原理

列车控制电路下达分闸指令，驱动装置的线圈失电，在弹簧反力的作用下动静触头断开完成高速断路器分闸动作，切断接触网与车辆主电路电器设备间的连接。

1.2.4 自动分闸原理

高速断路器的自动分闸是指当城轨车辆的电气线路发生主电路短路、主电路接地等严重故障时，由控制电路直接控制高速断路器的合闸线圈失电，从而使高速断路器主触头断开，起到保护的作用。

2 HSCB在车辆主电路中的使用

城轨车辆中的HSCB安装于动车逆变箱内，每个牵引逆变器配备一个高速断路器，牵引逆变器从高速断路器处获得供电。地铁列车的4台牵引逆变器都是由高速断路器来接通或断开DC1500V高压电源。它可以因过流自动跳闸，也可以由DC110V电源控制跳闸，并且可在两个电流方向过流自动跳闸，这正好满足地铁列车牵引和再生制动运行的需要。HSCB在列车主电路中的具体位置及作用[3]。

图2 高速断路器控制电路

操作高速断路器分合闸的控制电路如图2所示。图中，2S03为分闸按钮，2S04为合闸按钮，2K34为高速断路器合继电器，2K35为高速断路器分继电器，2K36（2K37）高速断路器启动限时继电器，2K38（2K39）高速断路器启动接触器，2K40（2K41）高速断路器封锁接触器。其中，2S03/04为控制系统的主令电器，供驾驶员使用，直接发送相关指令；2K40（2K41）为断电延时继电器，只有A1、B1均得电时吸合，线圈失电后触头延时10s释放，保证分闸后2K36线圈继续得电，防止10s内重合HSCB。2K36为脉冲继电器，即只有输入上升沿脉冲时，2K36才能吸合并在1s后释放，因此即使2K36一直保持得电，也如此。因此，2K38线圈的通电时间也只有1s，对HSCB而言，若在1s内不能闭合，则视其为不能动作。

2.1 合闸分析

按下2S04，1Q02线圈得电HSCB动作；由于1Q02/03线圈阻值小，不能长时间通过大电流，所以自持回路中加2R01/02限流，同时因在自持状态下电流小，使HSCB分段速度加快；在紧急制动时，2K10能确保HSCB断开切除列车的动力；2K33能确保只有在升弓后才能合HSCB，避免电流对牵引逆变器的冲击。

2.2 分闸分析

按下2S03，2K34线圈失电2K35线圈得电，断开2K38/39得电回路，断开1Q02/03自持回路。

3 检查与维护

3.1 基本检查

针对高速断路器的检查主要侧重于易于损坏的部件，如触头部分、灭弧装置及机械传动机构等。随着长时间的维护检查，人们可以获得一些有效维护的经验，这样既能保证高速断路器正常工作，又能将维护成本控制到最低。

每当满足下列任意条件时，便需要进行主触头磨损测量、引弧角检查以及清洁：每工作18个月；1000次的过载电流分断；2000次正常情况下的带负载电流分断；10000次不带负载分断。

每工作18个月，建议对灭弧罩进行检查；在更换高速断路器主触头时强制性检查灭弧罩。每当一次基本检查完成之后，建议对机械部件机械一次检查。

3.2 更换标准

针对高速断路器的各零部件均有一套使用限度即更换标准，制定该标准的前提为既不影响高速断路器在列车行驶过程中的正常使用，又能最大限度地利用各零部件的使用寿命。首先，对于高速断路器中最易损坏的动触头及静触头，规定当动静触头尺寸磨耗达到15mm时就需要进行更换。其次，针对高速断路器中的灭弧装置，当引弧角截面积达到其初始截面积（20mm×3mm）的一半时可更换引弧角套件，当材料沉淀物造成灭弧栅板之间没有缝隙时可更换灭弧导向板（灭弧栅板）。第三，对于高速断路器中的驱动装置，每使用100000次可进行驱动装置的更换，每当满足下列条件之一时，便可对驱动装置中的易耗件（合闸线圈组件、动铁心组件、拔叉、分闸缓冲器、垫片等）进行更换：每工作5至7年，或者每使用100000次以上。而对于驱动装置中的其他部件，则在每使用200000次以后可进行更换。最后，对于高速断路器中的过电流脱扣器，则可在每10000次过电流分断后进行更换。

3.3 使用注意事项

在对高速断路器进行维护及检修的过程中，工作人员需要遵循一些规章要求，以确保人员安全及设备安全[4]。具体注意事项如下。

仔细阅读断路器上帖示的安全警告说明；断路器进行检查、维修和安装操作前，必须保证断路器电源的关闭和断路器的接地，在高压回路失电和装置没有可靠接地前，禁止接触断路器；受电弓必须降下；需要用到低压（直流）电源的部分控制装置，需依据安全操作规范进行操作；在进行安装、检查和维护时，保证手远离正在进行分/合闸操作的断路器运动部件；在没有有资质人员的陪同下，不能进行断路器的内部构件的维护等工作；出现损坏或故障的断路器应该从电路中隔离出去，以免造成误动作，直到专业人员对其进行修复。

4 结语

目前，城轨车辆中广泛应用的高速断路器为赛雪龙UR6型，UR6型高速断路器是一种采用空气自然冷却、单极的高速直流断路器，具有自由分合、电流双向、自动直接过流瞬时脱扣和电磁吹弧的功能，能够采用电气回路进行控制。结构上采用开放式架构，设计简洁且有较高的绝缘等级。该型号HSCB符合铁路安装及运行标准，以保证其较高的可靠性和较长的使用寿命。

[1]陈智华.赛雪龙高速断路器在地铁车辆的使用及其维护[J].机车电传动，2013，（6）：72-74.

[2]王延豪，赵晓民.断路器试验数据应用于仿真计算处理方法研究[J].电气时代，2016，（11）：72-74.

[3]黄运昌.隔离断路器的发展与应用[J].科技创新导报，2016，13（32）：72-73.

[4]杨才春.浅谈隔离开关的运行与维护要点[J].科技创新与应用，2012，（27）：76.