簡介
目前國外電力機車及動車組大部分將高壓電器安裝於車頂，櫃內安裝方式較少。國內電力機車及動車組為適應高海拔、高寒等環境要求，將部分高壓電器安裝於櫃內，如:南車株洲電力機車有限公司HXD1D,30 t軸重電力機車和HXD1C高原車，北車大連機車車輛有限公司HXD3B , HXD3C , HXD3D型電力機車，龐巴迪380D動車組等。新型網側櫃內高壓電器包括高壓隔離開關、真空斷路器及配套高壓接地開關等部件。 THG5高壓隔離開關是為HXD1D型機車而研製的高壓電器設備。HXD1D型機車採用高壓隔離開關、真空斷路器、高壓接地開關、高壓互感器和避雷器組成高壓設備，裝於高壓網側櫃內。高壓櫃設計要求電氣間隙310 mm，雷電衝擊電壓170 kV。為了合理布置各產品位置並滿足電氣間隙要求，需設計櫃內用氣動高壓隔離開關，滿足櫃內高壓電器需求。
THG5高壓隔離開關主要技術參數
基於HXD1D型電力機車櫃內高壓隔離開關主要技術參數如下:
尺水長x寬x高)800 mm x 316 mm x 544 mm
額定電壓AC 30 kV
額定電流500 A
短時耐受電流16kA,1 s
控制電壓DC 110 V
最小動作電壓DC 77 V
額定工作氣壓400-1 000 kPa
最小動作氣壓350 kPa
閘刀旋轉角度600
機械壽命20 000次
環境溫度-40±700℃
THG5高壓隔離開關結構
高壓導電部分
高壓導電部分包括導電連線板HV1、輸出連線板HV2、閘刀組裝和觸頭。固定墊厚度小於觸頭厚度，固定螺栓尾部一側使用碟簧，兩閘刀間距可彈性變動，當閘刀和靜觸頭接觸後，碟簧的變形代替閘刀變形產生夾緊力。使用C20碟簧，高壓導電部分閉合時，閘刀推動碟簧和鎖緊螺母，碟簧壓縮變形1 mm 。
絕緣部分
絕緣部分包括2個支持絕緣子和1個拉桿絕緣子。2個支持絕緣子用於支持高壓導電部分，並保證高低壓部件間絕緣性能。拉桿絕緣子用於連線傳動機構和高壓導電部分，同時起絕緣作用。絕緣子組裝滿足電氣間隙310 mm，爬電距離)1 000 mm，雷電衝擊電壓)170 kV，工頻耐受電壓)75 kV的要求。
電控氣動部分
THGS高壓隔離開關電控氣動部分的原理與BT系列高壓隔離開關相同。壓縮氣體先進人過濾閥，再通過電磁閥進人氣缸，電磁閥部分增加帶調速功能消音器，有效控制氣路分合閘速度，其中電磁閥控制氣路行進方向，氣缸前後運動帶動傳動機構轉動，實現閘刀組裝分合操作。
電磁閥和氣缸分別裝於底板左右兩側，通過氣缸作為執行元件，高性能方向控制閥控制氣流方向，採用低溫調壓閥進行壓力調節、過濾水分和多餘雜質。 電磁閥和氣缸的氣路連線需採用氣路管接頭和氣路軟管。各氣日使用直角絞接組合接頭氣路軟管，電磁閥排氣日使用G3/8消音器進行氣壓的緩衝和調整，採用19芯連線器進行信號傳遞 。
底板
底板使用鋼板焊接成型，底板上焊接了接地座、吊環安裝座、調壓閥支座、氣缸支架、插座支架和輔助聯鎖墊板等部件。底板上開有電纜和氣路軟管的進出日，方便布置電路和氣路。
傳動機構
傳動機構部分如圖2所示，氣缸往復運動帶動操縱桿轉動600,操縱桿帶動軸和轉桿運動，轉桿在轉動同時上下運動，以帶動閘刀上下旋轉，實現分合操作。
其中，操縱桿與軸、軸與轉桿使用鍵連線，套筒對軸起支持作用，操縱桿對面的凸輪與軸採用六方結構連線固定，凸輪上方的固定螺栓調整鎖緊軸向機構。
分閘時操縱桿與轉桿均向右轉動600。氣缸的運動行程為80 mm ,與BT高壓隔離開關氣缸運動行程相同，軸中心距拉桿中心為69.5 mm。
總體結構
總體結構部分如概述圖所示。
THG5高壓隔離開關較其他同類產品的優勢
與BT系列高壓隔離開關相比，此方案主要特點及優勢如表1所示。
THGS型高壓隔離開關與BT系列高壓隔離開關電氣動機構原理相同，但整體體積更小，特別是寬度尺寸節省了較大空間，更有利於櫃內電氣間隙的調節和櫃內安裝。
THG5高壓隔離開關高壓隔離開關工作原理
分閘
:當接通氣路且高壓隔離開關處於合閘狀態時，電磁閥E端瞬時得電(同時保證電磁閥S端無電)後得到分閘信號，得電動作，打開E端輸氣氣路，壓縮空氣經電磁閥進人壓力氣缸E端(同時壓力氣缸S端氣體通過電磁閥排氣氣路，經消音器排出)，推動操縱桿使轉軸旋轉600,隔離開關分斷。轉軸轉動的同時，固定在主軸上的凸輪驅動低壓聯鎖改變為分閘狀態，並將信號反饋給機車電路系統。
合閘
:當接通氣路且高壓隔離開關處於分閘狀態時，電磁閥S端瞬時得電(同時保證電磁閥E端無電)後得到合閘信號，得電動作，打開S端輸氣氣路，壓縮空氣經電磁閥進人壓力氣缸S端(同時壓力氣缸E端氣體通過電磁閥排氣氣路，經消音器排出)，推動操縱桿使轉軸旋轉60°,隔離開關閉合。轉軸轉動的同時，固定在主軸上的凸輪驅動低壓聯鎖改變為合閘狀態，並將信號反饋給機車電路系統 。
試驗及運行考核驗證
通過對新型網側櫃內用高壓隔離開關的高壓導電部分進行溫升計算，同時結合鐵科院產品質量監督檢驗中心機車車輛檢驗站的型式試驗 ，THG5高壓隔離開關滿足溫升試驗和絕緣電流試驗的要求，試驗驗證數據資料見表2。
THG5高壓隔離開關