高压电器是指主电路中使用的电气设备，包括受电弓、真空断路器、避雷器、高压电压互感器、高压电缆及高压连接器、保护接地开关EGS、高压隔离开关、高压电流互感器、接地电阻器等。

7.3.1DSA250型单臂受电弓

受电弓是从接触线获得电能的部件，列车运行时压缩空气通过车的各阀进入受电弓升弓装置气囊，升起受电弓，使受电弓滑板与接触线接触；降弓时，排出升弓装置气囊内压缩空气，使受电弓落下。为了保证高速动车组高速运行时的可靠受流，高速动车组受电弓还必须满足以下要求：

(1)滑板的材料、形状、尺寸适应高速要求，保证良好的接触状态以及更高的耐磨性能。

(2)保证滑板与接触网在规定的受电弓工作高度范围内保持恒定、大小合适的接触压力，以实现比常规受电弓更为可靠的连续电接触。

(3)结构设计上应尽量使作用在滑板上的空气阻力由其他部件承担，使受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保持水平，减少甚至消除空气阻力对滑板与接触线间接触压力的影响。

(4)除保证机械强度和刚度外，尽可能降低受电弓运动部分的质量，减小运动惯性，保证与接触线可靠地电接触。

(5)升弓时，动作开始要快，但接触导线时要求缓慢，以减少对接触导线的冲击；降弓时，离开接触导线要快，避免产生拉弧，而到达落弓位时要慢，减少对车顶冲击力。

动车组采用DSA250型单臂受电弓，适用于250km/h的运行速度。每列动车组在4、6号车设受电弓及附属装置，车辆间采用高压电缆连接。正常情况下，单弓受流，另一台备用，处于折叠状态。

弓网故障时，为避免弓网事故的进一步扩大，受电弓设置自动降弓装置，主要功能如下：

(1)受电弓滑板断裂、拉大沟槽、磨耗到限等损坏或绝缘导管断裂时，实现快速降弓。

(2)降弓动作的同时，自动切断真空断路器，避免带负载降弓产生拉弧火花而损坏受电弓滑板和接触网导线。

(3)自动降弓的同时，可实现声响和指示灯报警等功能，便于乘务员了解情况，及时采取措施。

(4)可方便实现“自动降弓”和“正常降弓”功能的快速转换，即当“自动降弓装置”自身发生故障时，不影响动车组的正常运行及操作。

7.3.1.1结构及原理

DSA250型单臂受电弓由底架、升弓装置、下臂、上臂、弓头、滑板及空气管路等组成。其外形结构图如图7.12所示。

受电弓是通过压缩空气来实现升降控制的，其压缩空气的空气管路原理参见图7.13。压缩空气通过电空阀(件1)，经空气过滤器(件2)→升弓节流阀G(1/4)(件3)→精密调压阀Rc(1/2)(件4)，精密调压阀将压缩空气调整到正常升弓压力值约0.35MPa相当于接触压力70N，由精密调压阀向受电弓提供恒定的压缩空气，其调节精度为±0.002MPa。气压每变化0.01MPa(约o.1kgf/CITl2)，接触压力变化10N。气压表(件5)→降弓节流阀G(1/4)(件6)→安全阀(件7)→压缩空气绝缘(件8)→升弓气囊(件9)。

7.3.1.2主要参数

型号DSA250

环境温度    -40～+60℃

设计速度    250km/h

额定电压    25kV

额定电流    1000A

瞬间电流(60ms)    35kA

称接触压力    (70±5)N(可调整)

压缩空气压力    0.4～1.0MPa

正常工作压力(70N时)    约O.35MPa

精密调压阀耗气量    输入压力＜1MPa时，≤11.5L/min

弓头垂向移动量    60mm

升弓时间    不大于5.4s

降弓时间    不大于4s

落弓位高度(包含绝缘子)    588(+5,-10)mm(612mm上臂最高处)

最大升弓高度(包括绝缘子)    3000(+100,-25)mm

最低工作高度(包括绝缘子)    约888mm

最大工作高度(包括绝缘子)    约2800mm

弓头长度    约1950mm

7.3.1.3维护

为了受电弓处于良好的工作状态，必须加强维护管理，主要应做到：

(1)软编织导线是否完整，各软连接编织导线断股率不得＞10％，断股严重的要及时更换。

(2)损坏的滑动轴承、变形的部件、磨耗部件超过其磨损极限(部件更换极限参数见表7.1)，应及时更换。

表7.1部件更换极限参数

(4)保持阻尼器状态良好，当有磨损、动作不灵活、漏油时需更换。

(5)检查气囊，发现漏气需更换。

(6)检查弓头滑板，不得有松动、切口、缺口及由电弧引起的变形或缺陷，如出现下列情况，必须更换：碳条高度＜5mm或滑板总高度≤22mm；由电弧引起的变形或缺陷；滑板碎裂或出现一定深度的凹槽。如仅需更换一个滑板，新、旧滑板高度差应≤3mm，且应注意滑板ADD接口安装的正确位置。

(7)下导杆两端的关节轴承以及升弓装置销轴处的润滑，可用注油向润滑油杯内注入SHELLALVANIAR3型润滑脂，注完后用油杯帽密封(油杯应注意密封及防尘防水)。下臂上6个滚动轴承的润滑，需拆下下臂，从有弹性挡圈一端将轴拆下，衬套内注入SHELLALVANIAR3型润滑脂后，装上下臂。DSA250受电弓辅助用油脂见表7.2。

表7.2DSA250受电弓辅助用油脂

(9)可用中性清洁剂清洁车顶与受电弓之间的绝缘管，但不得使用带油棉纱。每天用干棉纱擦拭，防止灰尘吸附所导致的一次短路。

7.3.2高压设备箱

高压设备箱安装在2，6号车底架下，真空断路器、避雷器、地板下电缆接线盒安装在设备箱内。高压设备箱内安装的各部件可单独装卸，也可根据需要进行整体装卸。

高压设备箱使用铝合金型材，采用密封结构，避免其内安装的部件受到污损。为适应通过隧道时压力的变化，设有过滤器，与外界大气进行交换。此外，为降低避雷器的限压抑制，空中绝缘距离设为230mm。高压加压部按照确保大地绝缘距离为230mm以上来配置其内安装的部件。设备箱上装有避雷器，侧面安装真空断路器、地板下电缆接线盒及指示灯。为安全起见，在接地保护开关接通时，设置指示灯加以确认。

高压设备箱底部设置检查盖，通过锁闭装置进行锁闭。内部各部件的安装全部在箱内进行。实施作业及检查时，操作锁闭装置后可以打开检查盖。

高压设备箱设置与车顶保护接地开关联锁的锁闭装置，是为了在检查高压设备箱内部件时，防止触电。锁闭装置由辅助空气压缩机(装在M2车底架下)单元内管座上的钥匙和高压设备箱的锁装置组成。各车厢的高压设备箱使用的钥匙不同(钥匙上标有号码)。

7.3.3真空断路器

真空断路器用来断开、接通25kV电路，并作为故障状态的保护器件，兼有断路器和开关两种作用。当牵引变压器牵引侧以后的电路发生故障时，能迅速、安全、准确地切断电路。CRH2型动车组采用CB201型真空断路器，每列动车组配置2台真空断路器，每台真空断路器控制一台牵引变压器。

CB201型真空断路器(通常称为VCB)利用真空中的高绝缘性能阻止电弧的扩散从而进行遮断，配置在动车底架下的高压设备箱内。真空断路器的外形结构见图7.14。

7.3.3.1构

真空断路器主要由3部分组成：

(1)高压电流分断部分：由可开断交流电弧的真空开关管、静触头、动触头组成。动触头的操作由电空机械装置和合闸过程中的导向装置共同完成。

(2)隔离绝缘部分：由安装在底板上的支持绝缘子绝缘、内部的绝缘导杆、恢复弹簧、接触压力弹簧组成。绝缘导杆连接电空机械装置合动触头。

(3)电空机械装置(低压部分)：由空气管、压力开关、储风缸、调压阀、电磁阀、保持线圈、传动风缸及活塞组成。当空气压力达一定值时压力开关闭合，压缩空气方能进入储气缸。储气缸内的调压阀用来调节储气缸内气压。

真空断路器结构如图7.14所示。

7.3.3.2主要技术参数

额定电压    AC30kV(瞬间最大电压AC31kV)

额定电流    AC200A

额定频率    50Hz

额定开断容量    100MV·A

额定闭合电流    10000A

额定瞬间电流    4000A(2s)

额定断路电流    3400A

额定开断时间    ≤0.06s

寿命次数    50000次

7.3.4避雷器

采用LA205型交流避雷器，避雷器由采用聚合物制成的瓷管与氧化锌组件组成。氧化锌组件由14个采用弹簧强力固定、带有止振橡胶的元件构成。在瓷管内部装有氧化锌组件，用氮气密封。如果避雷器由于大电流而短路，内部压力异常上升，则通过特殊薄金属板的放压装置向外释放高压气体。

7.3.4.1主要技术参数

额定电压    AC42kV(RMS)

标准放电电流    10kA(8×20μs)

持续运行电压    AC33kV(RMS)

动作电压    ≥AC57kV(U1mADC，即直流1mA电流流过时的端子电压)

电流    

5kA    ≤AC100kV

10kA(标准)    ≤107kV

耐放电量    

冲击电流    100kA(8×20μs)

矩形波    400A，2周

质量    21kg

7.3.4.2工作原理

避雷器是一种保护电器，用于电气设备运行过程出现的大气过电压及操作过电压，使电气设备免受过电压损害，减少系统的跳闸率及事故率。

氧化锌避雷器是采用ZnO等多种金属氧化物制成的，利用其相当理想的伏安特性，其中线性系数只有O.025左右，使得避雷器处于正常工作电压时，流过的电流非常小，可认为是一种绝缘体；而当电压值超过某一动作值时，电流急剧增加，电流的增加反过来抑制住电压的上升，从而保护了动车组的绝缘设备不被击穿。待电压恢复到正常工作范围时，电流相应恢复极小值，避雷器仍呈绝缘态，不影响系统的正常工作。

一般来讲，避雷器的选择既要保证在正常工作电压下电流很小，且产品不易老化，又要保证在过电压下正常释放能量，使电压不会上升到损坏绝缘的程度，因此，考核避雷器主要有3个参数：大电流下残压、工作电压下续流和通流容量。

7.3.5高压互感器

互感器是一种测量用设备，有电流互感器和电压互感器两种，其作用原理和变压器相同。

使用互感器有三个目的：一是为了工作人员的安全，使测量回路与高压电网隔离；二是可以使用小量程的电流表测量大电流，用低量程电压表测量高电压；三是用于各种继电保护装置的测量系统。通常，电流互感器的牵引绕组侧额定电流为5A或1A，电压互感器的牵引绕组侧额定电压为100V。

7.3.5.1　电流互感器

与普通的变压器相比，电流互感器的一次绕组由1匝或几匝截面较大的导线构成，并串入需要测量电流的电路中；牵引侧绕组的匝数较多，导线截面较小，并与阻抗很小的仪表(如电流表，功率表的电流线圈等)接成回路。电流互感器的运行情况相当于变压器的短路情况，必须注意：

(1)电流互感器的二次绕组绝对不允许开路；

(2)必须将电流互感器的外壳和二次绕组的一端可靠接地，以防原、副边绕组间绝缘损坏，原边电压窜入二次侧，引起触电和仪表损坏。

CRH2型动车组采用BB-S隔离型高压电流互感器，用于检测牵引变压器原边电流值。一个基本动力单元配置1个电流互感器，全列共设置2个电流互感器。

其技术参数如下：

额定工作电压    25kV

变流比    200/5A

额定频率    50Hz

额定负载    20V·A

质量    35kg

7.3.5.2电压互感器

电压互感器工作时，原边绕组直接接到被测的高压电路，牵引侧绕组接电压表或功率表的电压线圈。由于电压表和功率表的电压线圈内阻抗很大，所以电压互感器的运行情况相当于变压器的空载情况。忽略漏阻抗压降时，其原边绕组、牵引侧绕组之比就等于原边绕组、牵引绕组的电压之比，而电压互感器在设计时，为了保证其准确度，一般都采用高性能的硅钢片，以减小励磁电流和原边、牵引侧绕组的漏电抗。

电压互感器在使用时，必须注意：

(1)电压互感器牵引侧绝对不能短路；

(2)电压互感器的二次绕组连同铁芯一起，必须可靠接地；

(3)电压互感器有一定的额定容量，使用时牵引侧绕组不宜接过多的仪表。

CRH2型动车组采用高压电压互感器检测接触网电压。一个基本动力单元配置1个电压互感器，全列车共配置2台。

电压互感器参数如下所述：

电压互感器变比    25kV/100V

额定负荷    100V·A

输出精度    l.O级

7.3.6高压电缆及电缆连接器

动车组正常情况下只有一台受电弓升弓受流，而整列动车组有两台牵引变压器同时工作，因此为了将25kV高压电送至牵引变压器就需要使用高压电缆和高压电缆连接器。在2号车后部、3号车前后部、4号车前部、5号车后部、6号车后部的车顶上设置高压电缆连接器，为方便摘挂，在4号车后部、5号车前部的各车顶上，设置高压电缆用倾斜型电缆连接器，通过这些高压连接器接通高压电缆。

7.3.7保护接地开关

CRH2型动车组采用SH2052C型号接地开关，一个基本动力单元配置一台，全列车其配詈2台。接地开关采用电磁控制空气操作，设置安全联锁。

技术参数如下所述：

结构    耐寒耐雪结构，设防冻电热器

额定电压    30kV单相

额定频率    50Hz

额定瞬时电流    6000A(15周)

额定操作空气压力    785kPa(8kgf/cm2)

额定操作电压    DC100（+10,-30）V

最低开关动作电压    DC60V

最低开关动作气压    0.628MPa(6.4kgf/cm2)

投入操作压力变动范围    O.628MPa(6.4～9.6kgf/cm2)

主接触压力    (O.82±O.08)N[(8±O.8)kgf]

接通容量    15kA(峰值)1次

闭合时间    ≤0.5s[于气压O.0785MPa(8kgf/cm2)，操作压力100v]

7.3.8高压隔离开关

其作用是优化配置25kV电路内高压设备的运行工况，当车顶设备发生故障时，能将故障部分隔离，维持动车组运行。它的存在可大大减少因车顶设备故障而造成的机破事故，保证动车组的安全运行。CRH2型动车组采用BT25.04型高压隔离开关。

7.3.8.1技术参数

标称电压    25kV

额定电压    30kV

额定电流    400A

额定频率    50Hz

短时耐受电流    8kA×1s

控制电压    DC110V

最小动作电压    DC77V

额定工作气压    400～1000kPa

最小动作气压    350kPa

质量    50kg

7.3.8.2结构

高压隔离开关主要由隔离闸刀、支撑瓷瓶和转动瓷瓶、底座安装板、传动机构、锁固机构、辅助接点、手柄等组成。高压隔离开关结构如图7.15所示。

7.3.9接地电阻器

动车设置接地电阻器，其作用是防止接地刷的异常磨损、轴承电腐蚀，使接地电流均匀。动车组采用MRl39型接地电阻器，在通以最大负载电流时，即使电阻体或绝缘发生局部破坏也不会导致电阻开路。并依此原则设计电阻器的容量、电阻和框架绝缘等所需的最小值，以实现结构的小型、轻量化。

技术参数如下所述：

电阻值    0.5Ω(20℃)

连续电流    20A

最大负载    300A×O.25s(电路不开路)

冷却方式    自冷

材质    铁铬铝合金

电阻体厚度    18.8mm

质量    约17.5kg下载本文