10KV高压开关的结构原理
1、 厦门ABB开关有限公司提供的VD4真空断路器是以空气为绝缘的户内开关设备元件，断路器符合GB/T1984、DL/403、德国DIN ED0670与IEC62271-100：2001及60694等标准的规定。在正常使用条件下，只要在断路器的技术参数范围内，它就可以保证安全，可靠地运行于相应电压等级的电网中。VD4真空断路器可在工作电流范围内进行频繁的操作或多次开断短路电流；机械寿命可达30000次，满容量短路电流开断次数可高达100次。 2、 VD4真空断路器适用于重合闸操作并有极高的操作可靠性与使用寿命；VD4真空断路器在开关柜内的安装形式既可以是固定式，也可以是抽出式的，还可以安装于框架上使用。 3、 技术数据
3.1断路器的技术数据
项目 | 单位 | 数据 |
额定电压 | KV | 12 |
额定绝缘水平 | 1min工频耐压 | KV | 42 |
雷电冲击耐受电压（峰值） | 75 |
额定频率 | HZ | 50 |
额定电流 | A | 630,1250,1600,2000,2500,3150 |
额定短路开断电流（有效值） | A | 16，20，25，31.5，40，50 |
额定峰值耐受电流 | A | 40，50，63，80，100，125 |
额定短时耐受电流 | A | 16，20，25，31.5，40，50 |
额定操作顺序 | 自动重合闸：分-0.3s-合分-180s –合分 非自动重合闸：分-180s-合分-180s –合分 |
分合闸机构电源额定电压 | V | AC:110,220 DC:24,48,60,110,220 |
| | | |
4、 动作时间的规定值：
合闸时间：55-67ms 开断时间：48-60 ms
分闸时间：33-45 ms 最小的合闸指令持续时间：20 ms(120 ms) 燃弧时间50hz：≦15 ms 最小的分闸指令持续时间：20 ms(80 ms)
5、 脱扣器与闭锁电磁铁的技术数据
设备名称 | 消耗功率 |
交流 | 直流 |
VA | W |
分闸脱扣器Y2,Y9 | 250 | 250 |
合闸脱扣器Y3 | 250 | 250 |
闭锁电磁铁Y1 | 10 | 10 |
低电压脱扣器Y4 | | |
瞬时 | 11 | 10 |
延时 | 10 | |
间接式过电流脱扣器（带中间式电流互感器）Y7 | | |
二相式 | 3.5/15 | |
三相式 | 2.0/15 | |
| | |
额定电压V | 消耗功率VA/W | 储能时间(最大变速叉)S |
交流 | | |
110 | 150 | 15 |
220 | 150 | 15 |
直流 | | |
24 | 130 | 15 |
30 | | 15 |
48 | 130 | 15 |
60 | 130 | 15 |
110 | 140 | 15 |
220 | 140 | 15 |
| | |
7、正常使用条件
环境温度：
弹片开关
最高温度 +40℃
最大日平均温度 +35℃
最低温度 -15℃
湿度：
最大日平均相对湿度 95﹪
最大月平均相对湿度 90﹪
断路器装设地点的海拔高度最高可达1000m
8、特殊的使用条件
对于特殊的使用条件，当设备装在海拔高度超过1000m处，必须考虑到例如空气介质强度的降低及其对绝缘水平的影响等因素。当开关设备在高湿度与/或有较大的温度突变的气候条件下使用时，就有凝露的危险。不加以消除可能导致腐蚀作用（设置电加热器）
9、VD4真空断路器本体结构
断路器本体呈圆柱状，安装在作成托架状的断路器操动机构外壳1的后部。断路器本体的导电部分设置在用绝缘材料制成的圆筒体12内，它能使得真空灭弧室免受外界的影响和机械的伤害。断路器在合闸位置时主回路电流路径是：从上部接线端子13经固定在圆筒体12上的灭弧室夹架连接到位于真空灭弧室15内部的静触头15.2，而后经过动触头15.3及额定电流为630安的转动触头16.1，（额定电流为1250安的则为滚动触头16.2），至下部接线端子14，依靠绝缘连杆18与接触压力弹簧17来完成断路器的操作运动。
10、断路器操动机构的结构
操动机构的储能弹簧是平面蜗卷弹簧,一台操动机构操作三相断路器,拧紧平面窝卷弹簧将储存足够是的能量以供断路器操作之需要.
平面蜗卷弹簧式操动机构包括带外罩的平面窝卷弹簧33储能系统棘轮操动机构和传力至各相断路器的连杆,此外,位于断路器外壳前方还装有诸如储能电动机脱扣器辅助开关控制设备和仪表等辅助部件。
操动机构适用于自动重合闸的操作,并且,由于电动机的储能时间很短,同样也能进行多次自动重合闸操作。
平面窝卷弹簧有手动储能和电动机储能两种储能方式。在断路器操动机构外壳1的面板1.1上装有一块标有断路器主要技术数据的铭牌，而另一块铭牌则装在外壳的下部右前方。基本型式的平面蜗卷弹簧操动机构装有下列辅助设备：
分闸脱扣器y2一个
发信号的用具有五极式的辅助开关s3、s4各一个
手动合闸按钮2一个
手动分闸按钮3一个
断路器分合闸位置指示器4一个
平面蜗卷弹簧的储能状态指示器8一个
断路器动作计数器5一个
电动机储能机构一个
用于操作储能电动机的5极式辅助开关S1一个
闭锁电磁铁Y1及辅助开关S2一副
合闸脱扣器Y3一个铝合金箱体
此外，断路器还可加装下列设备：
第二级分闸脱扣器Y9一个
用于电气分闸信号的辅助开关S7一个
间接式过流脱扣器Y7一个
低电压脱扣器Y4一个
具有5极式的辅助开关S5一个
11、脱扣器闭锁电磁铁和辅助开关
脱扣器和闭锁电磁铁安装在平面蜗卷弹簧机构左上方。
储能状态指示器8带动5极式辅助开关，辅助开关控制储能电动机，当弹簧系统未充分储能时可对合闸脱扣器进行电气闭锁并提供一个电气操作的准备信号。
根据断路器切换位置来带动具有5极式的辅助开关，单独断路器在分闸位置时，辅助开关开断断路器选加的分闸脱扣器的回路。当断路器在合闸位置时则辅助开关开断合闸脱扣器回路和选加的闭锁电磁铁的回路。辅助开关中还有2付备用的常开接点。
当断路器在分闸位置时，辅助开关开断分闸脱扣器的回路，辅助开关中还有1对常开接点和3对常闭接点留作仪表控制和联锁之用。
辅助开关的结构设计上可做到从5对常开接点到5对常闭接点中各种位置组合的辅助开关以供选用，因此它们可供要求的控制仪表或联锁功能的使用。
单极辅助开关用于提供一个电气分闸信号，采用遥控时，必须通过分闸脱扣器来带动辅助开关。
12平面窝蜗卷弹簧的储能
通过装有棘轮的传动链使平面蜗卷弹簧储能，用以供给驱动断路器所需的能量，储能既可以由储能电动机自动进行也可以用往复摇动的手柄进行手动储能，是否达到合适的储能状态则由储能状态指示器作出显示。
13合闸动作原理步骤
当按下手动合闸按钮或启动合闸线圈，合闸过程便开始，于是脱扣机构释放由预先已储能的平面窝卷弹簧并传动主轴，凸和主轴一起转动，绝缘连杆则由凸和移动连杆所带动，然后在每相断路器真空灭弧室内的动触头由绝缘连杆带动作向上运动，直至触头接触为止，同时压力弹簧被压紧，以保证主触头有适当的接触压力，在合闸过程中分闸弹簧也同时被压紧。
14分闸动作原理步骤
户外投影灯
当按下手动分闸按钮或启动脱扣器中的任一个时，分闸过程便开始，于是脱扣机构允许仍有足够储能的平面蜗卷弹簧去进一步转动主轴，由凸和移动连杆去释放分闸弹簧，于是触头和绝缘连杆一起以一定的速度向下运动至分闸位置。
15自动重合闸顺序
“分－合”或“分－合－分”自动重合闸顺序由继电保护系统起动和控制，断路器在合闸位置时操动机构中的平面蜗卷弹簧必须在储能后的状态，断路器合闸后自动地由储能电机完成储能过程，若断路器没有安装储能电动机（或储能电动机发生故障）则必须由手动完成储能过程，在储能过程中断路器仍可进行分闸操作。但断路器的合闸操作只有等到储能过程完成且闭锁解除后才可以被实施。
16真空灭弧室的灭弧原理
由于灭弧室的静态压力极低约10pa至10-5pa,所以只需相当小的触头间隙就可达到高的电介质强度，在分闸过程中由电流在分开的触头间隙中产生的真空电弧易被熄灭。分闸过程中的高温产生了金属蒸汽离子和电子组成的电弧等离子体，使电流将持续一段很短的时间，由于触头上开有螺旋槽，电流曲折路径效应形成的磁场使电弧产生旋转运动，由于阳极区的电弧收缩，即使切断很大的电流时，也可以避免触头表面的局部过热与不均匀的烧蚀。电弧在电流第一次自然过零时就熄灭，残留的离子、电子和金属蒸汽离子只需在几分之一毫秒的时间内就可复合或凝聚在触头表面屏蔽罩上，因此灭弧室断口的电介质强度恢复极快。对真空灭弧室而言，由于触头间隙小，由金属蒸汽形成的电等离子气体的导电率高，电弧电压降低，另外，由于燃弧时间短，伴生的电弧能量极小，综上各点都有利于触头寿命的增加，也有利于真空灭弧室性能的提高。
16断路器的操作
1） 平面蜗卷弹簧的储能
a. 断路器配储能电动机时，自动进行储能。（倘若储能电动机断开，能手动继续进行并完成储能）
b. 断路器配手动储能机构时，把储能手柄9插入插口6内，然后往复操作手柄约25次直到储能状态指示器显示储能完毕。（当达到储能完毕状态时，储能机构自动脱开再操作储能手柄即失效）
未储能 已储能
2） 合闸与分闸
合闸：操作手动合闸按钮2或电气控制元件。
分闸：操作手动分闸按钮3或电气控制元件。
在每次操作，断路器动作计数器5自动记录。而完成一次操作后从断路器面板1.1的观察窗将看到断路器分合位置指示器 4指出断路器的合分位置。防跳继电器KO防止了断路器多次合分动作。如果有一个持久的合闸命令和来自继电保护的跳闸信号同时存在，则断路器只有在持久的合闸命令消失后才能被合闸操作。
17操作顺序
带电动操动机构的断路器
操作顺序 | 南少林降糖茶操作结果 | 可能后续的操作 |
指示器位置 | 储能情况 |
开动储能电动机 | 0 | | |
自动储能 | 0 | | 合－分 |
断路器合闸… 与自动再储能 | 1 | | 分闸 |
1 | | 分－合－分或自动重合闸 |
断路器分闸 | 0 | | 合－分 |
自动重合闸顺序分 | 0 | | |
通过保护系统的操作合 | 1 | | 自动储能开始 |
通过保护系统的操作分 | 0 | | |
断路器合闸…与 自动再储能 | 1 | | 分闸 |
1 | | 分－合－分或自动重合闸 |
| | | |
断路器配置手动储能机构
操作顺序 | 操作结果 | 可能后续的操作 |
指示器位置 | 储能情况 |
储能 | 0 | | — |
0 | | 合－分 |
断路器合闸 | 1 | | 分闸 |
断路器分闸 | 0 | | － |
储能 | 开钻0 | | 合－分 |
断路器合闸…与 （再）储能 | 1 1 | | 分闸 分－合－分或自动重合闸 |
|
自动重合闸顺序分闸 | 0 | | |
通过保护系统的操作合闸 分闸 | 1 | | － |
0 | |
储能 断路器合闸…与 自动再储能 | 0 1 1 | | 合－分 分闸 分－合－分或自动重合闸 |
断路器分闸 | 0 | | 合－分 |
断路器合闸 | 0 | | 分闸 |
| | | |
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