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摘要：阐述BVAC.N99型真空主断路器在包神线电力机车上安全重要性、作用、结构及工作原理;总结机车运行过程常见故障及其处理方法，根据实际各级部门提出真空主断路器的风险预控和改进措施，降低机车设备故障率，以达到机车上线安全、可靠运行的目的。

关键词：安全运行、真空主断路器、故障处理、升级改造

一、设备故障（重点主断路器的故障较频繁）对包神线造成的安全影响

包神铁路作为国家西煤东运的大通道，机车安全运行显得尤为重要，由于坡度大、桥隧相连、线路复杂，尤其是万吨重载列车的开行，对设备的安全提出更高的要求，如果设备故障，直接影响机车的安全运行、效益降低、甚至造成人员伤亡。加大了各级人员技术业务素质的提高，尽量减少故障延时，对各项设备进行及时的维护与保养，提前做好风险预控，采取了有预见性的安全措施，确保人身行车的双安全。

目前段内主要配装有BVAC.N99真空主断居多、这款真空断路器设计均已超过20年，是行业内的第一代产品，经过多年运用后，都出现了不同程度的运用故障;检修成本不断的增加，2019年至今造成临修入库更换主断11台份，所需消耗材料费大约为43万余元。产品源头设计缺陷和配件选型落后导致无法满足既有的运用情况，我们迫切需要寻求更好的检修方案降低BVAC.N99型真空主断故障率。为此我们对2019年1月-2020年3月真空主断故障进来了统计如下：

二、真空主断路器的作用及其特点

BVAC.N99型断路器为单极真空主断路器，该设备主要在机车上起总开关和总保护作用，用于接通和断开接触网25KV高电压，同时还用于电力机车主电路的过载保护和短路保护。

它具有绝缘性能高、环境适应性强、结构简单、开断容量大、机械寿命长、维护使用简单;同时能与包神线TDV1A-10/25型空气主断路器能互换等特点。

目前该设备已广泛应用于包神线SS4型电力机车上，由于包神线运量大、线路复杂、机车利用率高，真空断路器在运用过程中时有故障发生，严重影响机车的安全运行质量，通过摸索实践，对该型主断常见故障拿出解决方法和日常维护，以达到风险预控，提高机车运行安全的目的。

三、BVAC.N99型真空主断结构示意图及其动作原理

.BVAC.N99型真空主断结构示意图：

BVAC.N99型真空主断路器动作原理

通过电空气动驱动机构来驱动真空包动静触头的分合来实现机车主电路的通断。

合闸：必需满足断路器断开、有足够的气压的条件（在储风缸边上装有一个用于调整机车提供气源气压的调压阀，安装用于监控储风缸最小合闸压力的压力开关，压力一般为340～450Kpa）。

机车发出合闸信号，在110V控制板的作用下，保持线圈一直处于得电状态;同时电磁阀得电（用于控制断路器气动驱动机构气流的通断）;压缩空气由储风缸进入传动气缸，在传动气缸活塞的作用下推动真空管动触头移动，同时传动气缸排气;机械机构弹簧压缩使主触头闭合;电磁阀失电，在保持线圈得电电磁力作用下主断一直处于闭合状态。

分闸：在任何情况下，只要控制电源失电，BVAC.N99型真空断路器就处于开断状态。

机车发出分闸信号，此时保持线圈处于失电状态，其失去电磁力，活塞在弹簧的反力作用下移动，主触头打开，真空管内进行灭弧，同时通过电磁阀排气口排气，真空主断路器断开。

四、BVAC.N99型真空主断路器常见故障现象及其处理方法

收到真空主断路器故障信息反馈后，首先确认机车电源和风源良好的情况下，判断是否机车其它故障引起主断动作异常，查明原因，若机车其它状态良好，从以下几方面对机车故障进行分析和处理：

（一）真空主断闭合后故障显示屏灯不灭

导致真空主断闭合后故障显示屏灯不灭有以下2种：

1、检查主断连锁支架是否有松动，此现象可导致辅助连锁接触不良，也有可能出现安装支架螺丝直接断裂现像（支架断裂每年出现1-2次）。遇到此现象直接紧固连锁支架螺丝或更换支架处理;处理完后，在主断闭合、断开的情况下测量辅助连锁触头接通和断开的可靠性。

2、辅助连锁接触不良（690、701组连锁）也会造成此现象，首先检查此组连锁安装是否牢固、接线正确，其次用低电阻测试仪测量接触电阻，其电阻值不能大于200mΩ，负责更换处理。

（二）机车辅压表显示不正确

机车辅压表显示不正确，此现象一般为真空主断真空泡出现泄漏或损坏，只能更换真空管处理。

检查真空管方法：为了得到真空泡里真空状态的情况，可用对两个高压连接端（分断状态下）打耐压的方式，施加工频电压40kV的电压十秒，未出现击穿、放电现象。

（三）真空主断路器断不开

导致真空主断路器断不开的原因主要有3种：

1、真空主断路真空度不够也会造成此现象，故障表现为断路器动作正常，但机车控制系统显示主电路未断开，必需更换真空管。

2、电磁阀部位一直有漏风现象，由于电磁阀卡位，阀体无法复位，一般由空气中的杂质滞留在阀内或阀体本身损坏造成，这种情况必须更换电磁阀。

3、110V控制单元延时继电器坏，电磁阀一直得电，阀门处于常开状态，当机车断掉电磁阀电源后，电磁阀因阀门长期打开变形，无法复位，因此导致外部风压一直推动气缸，气缸推动活塞，致使触头处于合闸状态，无法断开。针对这种情况，更换控制板上延时继电器和电磁阀即可。

（四）真空主断路器合不上

导致真空主断路器合不上的原因主要有以下4种

1、首先检查合闸线圈电磁阀插头是否脱落或松动造成接触不良。也有可能是电磁阀插头内部接线断路或接触不良，这种情况经常出现，故障处理方式为更换插头。

2、其次检查电磁阀线圈是否烧损（合闸线圈电阻值一般为10～14Ω）或断裂。这种故障情况一般较为明显，从外观损坏现象就可以看出来，出现故障只需更换电磁阀线圈即可。

3、110V控制单元坏（如68Ω分压电阻损坏，连接电缆烧损等），导致控制单元没有对电磁阀输出电源。在进行合闸动作试验时，可用万用表电磁阀插头电压，查看是否有输入电源，这种故障解决措施为更换68Ω分压电阻或直接更换110V控制单元。

4、压力开关做为储风缸上重要的风压检测装置，当风压到达压力开关的额定风压（280～290Kpa）时，主断路器控制电路才会接通，主断路器才能得电动作，这种情况首先要检查储风缸是否有风压，即慢慢拧开调压阀翼型螺钉，检查是否有较强的气流喷出，若无气流喷出，说明之前风路或整车供气出现异常;此外，直接短接压力开关插座1、3点，再进行主断路器动作试验，如断路器动作恢复，说明是压力开关问题，须更换压力开关。

（五）真空主断路器合闸后不保持

真空主断路器可进行合闸动作，但无法保持在合闸状态，原因主要有以下3种：

1、检查保持线圈插座是否松动后接触不良，其次检查保持线圈接线是否断路或损坏，再测量保持线圈是否出现短路或烧损现象（一般电阻值为38Ω～44.6Ω）。处理方法直接更换保持线圈插座或保持线圈。

2、电阻盒内电阻损坏，保持线圈电路被烧断，导致保持线圈无法得电产生保持力，电磁力无法正常合闸，这种故障必需更换电阻盒。

3、110V控制单元坏（如100Ω分压电阻损坏等），供保持线圈电路烧断，导致保持线圈不能得电。这种故障可用万用表直接测量110V控制单元分压电阻值，也可以在进行合闸动作试验时，用万用表测量保持线圈插头电压，查看是否与输入电源，出现这种故障依然是更换控制板。

五、BVAC.N99型真空主断路器进行风险预控升级改造方案

为了保证BVAC.N99型真空主断路器降低故障率，更好的保证机车安全运行，这与其日常维护和正确操作信息相关，为此我们各级部门对真空主断风险预控提出几点升级改造方案：

（1）肘节机构弹簧杆故障及整改措施

故障现象描述：机车运用过程中弹簧杆易断裂，导致无法分合闸，真空断路器工作失效。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。建议更新肘节机构并结合中修将弹簧杆的材料由18铝棒6351-T6改为强度更高、更耐磨的18不锈钢棒1Cr18Ni9Ti，此方案为我段成熟改造方案，前期单位购置了一部分整体肘节机构组装，已经在机务分公司部分车上使用，使用过程质量稳定、可靠。

（2）电缆连接接线盒故障及整改措施

故障现象描述：原赛雪龙公司BVAC.N99真空断路器使用的德国Hirschman的GDM12B接线盒，BVAC.N99真空断路器国产化后采用的是费斯托公司的MSSD-C-4P接线盒，该接线盒接导线时容易使插座体塑料变形，导致插件失去保持力退出或弹性变形，失去接触压力，发生氧化接触不良故障。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修更新接线盒，取消GDM 12B接线盒内部插件，用成熟可靠的绝缘压接插座接线端子进行连接，再用GDM 12B接线盒盒体保护紧固。绝缘压接插座接线端子进行连接的接线方式在和谐机车上的高压隔离开关，司控器都有运用，连接后接触良好、牢固可靠，是很成熟的接线方式。

该接线方式好处是：接触面积大，接触压力大，接触可靠，便于检查、检测。

（3）肘节机构弹簧故障及整改措施

故障现象描述：由于弹簧在时间过长后易因疲劳而断裂或失去弹性，机车运用过程中弹簧如果发生断裂，会引起肘节机构卡滞，导致真空断路器无法分合闸，真空断路器工作失效。

整改方案说明：

中修时更新弹簧，根据修程规定，中修时不会对弹簧进行更新，升级改造后在机车中修时更新肘节机构弹簧，防止该弹簧因使用时间过长或动作次数过多而疲劳导致断裂。

（4）辅助连锁故障及整改措施

故障现象描述：由于原沙尔特宝S826辅助连锁的质量问题，机车运用过程中容易卡滞，并引起辅助连锁反馈信号故障，导致机车内部控制反馈信号错误，影响机车运行。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修更新辅助连锁。

（5）活塞环故障及整改措施

故障现象描述：活塞环为气缸活塞处的活动件，真空断路器工作时气压推动活塞运动，活塞环随活塞运动而与气缸壁摩擦，在活塞环磨耗到一定程度后，活塞便会直接与气缸摩擦，导致气缸动作不良，真空断路器分合闸性能不良。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修更新活塞环，防止活塞环磨耗过多而失效。

（6）双头螺杆故障及整改措施

故障现象描述：双头螺杆是完整轴头内真空管组装与操纵杆的连接轴，在真空断路器动作时，双头螺杆会受到一定的冲击力，双头螺杆使用一定时间后会因疲劳而断裂，导致完整轴头处传动机构卡滞，真空断路器无法分合闸，真空断路器工作失效。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修更新双头螺杆，防止双头螺杆因使用时间过长而疲劳导致双头螺杆断裂。

（7）操纵杆+波纹管故障及整改措施

故障现象描述：操纵杆是真空管组装与气缸之间的主要传动配件，在真空断路器动作时，气缸的推力与分闸时分闸弹簧的弹力都通过操纵杆传递，而操纵杆使用一定时间后易因疲劳而断裂，造成工作气缸动作无法带动真空管动作，导致真空断路器无法分合闸，真空断路器工作失效。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修更新操纵杆+波纹管，防止操纵杆因使用时间过长而疲劳断裂。

（8）BVAC.N99真空断路器气缸螺杆故障及整改措施

故障现象描述：气缸螺杆是活塞与操纵杆之间的紧固件，气缸螺杆使用一定时间后易因疲劳而断裂，引起工作气缸内部卡滞，导致真空断路器无法分合闸，真空断路器工作失效。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修更新并加长气缸螺杆，防止气缸螺杆因使用时间过长而疲劳导致气缸螺杆断裂。

（9）电阻盒故障及整改措施

故障现象描述：电阻盒内电阻为保持线圈的降压电阻，如果真空断路器电阻盒内电阻烧损或阻值超标，保持线圈将无法得电或因电压过大而烧损，真空断路器不能保持合闸，真空断路器工作失效。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修对电阻阻值进行检查，要求误差不大于5%，如果不符合标准则更新，防止电阻阻值不达标而真空断路器性能失效。

（10）电磁阀先导阀杆故障及整改措施

故障现象描述：先导阀杆主要用于约束先导阀芯组件动作，提供用于控制活塞运动的先导压缩气体通路，并安装电磁阀线圈。当先导阀杆出现裂纹后，压缩空气通过裂纹缝隙排向大气，电磁阀活塞由于压缩空气压力不足，形成的压力差不足以推动活塞动作到位，主气路未打开或打开不到位，导致真空断路器不能正常合闸。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。先导阀杆升级改造为国产无焊点先导阀杆，无焊点先导阀杆的先导阀座与隔磁座采用电子束焊，采用T型防脱落结构，有利于增强先导阀杆的结构强度，降低焊接应力。

（11）过滤调压阀故障及整改措施

故障现象描述：过滤调压阀是真空断路器气路部分的气压调节和过滤机构，是重要的气动元件，其中的密封件损坏或低温环境下密封件失效将引起过滤调压阀漏风。

整改方案说明：

中修时更新调压阀，改进为低温调压阀，低温调压阀的密封件采用能抗低温的材料，能在低温环境下正常工作，并经过了试验验证，是较为稳定，可靠的方案。

（12）电磁阀故障及整改措施

故障现象描述：电磁阀是真空断路器的气路开关，得电时打开主气路，储风缸气流通过电磁阀到工作气缸推动活塞动作，其中密封件在使用一定时间后，容易老化而失效，引起漏风，导致电磁阀不动作。

整改方案说明：

因按照既有的修程检修真空断路器无法识别以上风险。中修时将电磁阀返原厂检修，更新电磁阀阀芯，更换所有密封件，保证检修后电磁阀的质量。

（13）控制单元板

故障现象描述：控制单元板是真空断路器的主要控制机构，其中电子元件在使用一定时间后，容易烧损短路，引起控制部分失效，导致真空断路器不动作。

整改方案说明：

中修时检查控制单元板，进行技改了长沙黄达电器装备公司生产的双控控制控制板，根据修程进行技改的更新。

经过一系列升级改造BVAC.N99真空主断故障率降低85%，保障了机车的安全运行，为此我们对2021年6月-2022年2月真空主断故障进来了统计如下：

2021

参考文献：

1、刘有梅  韶山4B型电力机车. 中国铁道出版社 1999版

2、BVAC.N99型真空主断说明书

3、南车株洲电力机车公司 电器设备分公司资料