1.1 产品型号和名称
ZW30A—40.5 /T2000-31.5型户外高压真空断路器(以下简称断路器)。 1.2 产品主要用途和使用范围
ZW30A—40.5 /T2000-31.5型户外高压真空断路器是三相交流、50Hz的户外高压开关设备,适用于40.5kV级输配电系统的控制和保护,也可作为联络断路器使用及开合电容器组的场合,尤其适用于频繁操作的场所。0135 8899 6218佳吉 电气
1.3 使用环境条件
a. 海拔高度:不大于3000m;
b. 环境温度:-40℃~+40℃;
c. 风压:不大于700Pa(相当于风速34m/s);
d. 空气污秽等级:Ⅳ级;
e. 没有易燃、易爆、化学腐蚀及剧烈振动的场合。
1.4 佳吉 电气该断路器符合国家标准GB1984—2003《高压交流断路器》和国际电工委员会标准IEC62271-100:2001《高压开关设备和控制设备-第100部分:高压交流断路器》的要求。
1.5 主要技术参数
1.5.1 断路器的主要技术参数见表1;
1.5.2 断路器的装配调整参数见表2。
1.6 断路器的主要特点
a. 开断性能优良,电寿命长(大于20次);
b. 机械寿命长(10000次),动作可靠,能频繁操作,噪音低;
c. 具有失步开断能力,可作联络断路器使用;
d. 可用于海拔1000m;
e. 可用于Ⅳ级污秽地区;
f. 结构简单,不检修周期长且检修方便;
g. 产品外形美观,防腐能力强。
表1
序号 | 项 目 名 称 | 单位 | 参 数 |
1 | 额定电压 | kV | 40.5 |
2 | 额定电流 | A | 2000 |
3 | 额定频率 | Hz | 50 |
4 | 额定 绝缘 水平 | 1min工频耐压 (有效值) | 断口、极间、极对地(干试) | kV | 95 |
对地、极对地(湿试) | 85 |
雷电冲击耐压 | 断口、极间、极对地 | 185* |
5 | 额定短路开断电流 | kA | 31.5 |
6 | 额定短路关合电流 | kA | 80 |
7 | 额定操作顺序 | O—0.3s—CO—180s—CO |
8 | 额定失步开断电流 | kA | 8 |
9 | 额定短路持续时间 | s | 4 |
10 | 额定峰值耐受电流 | kA | 80 |
11 | 额定短时耐受电流 | kA | 31.5 |
12 | 额定短路开断电流开断次数 | 次 | 20 |
13 | 合分时间 | ms | 100 |
14 | 机械寿命 | 次 | 10000 |
15 | 额定SF6充气压力 | MPa | 0.02 |
16 | | V | 见表3 |
17 | SF6气体年漏气率 | % | ≤0.5 |
| | | | 弧面凸轮 | | |
表2
序号 | 名 称 | 单 位 | 参 数 |
1 | 行程 | mm | 24±3 |
2 | 触头允许磨损厚度 | ≤3 |
3 | 平均分闸速度(全行程) | m/s | 2.0±0.35 (在基座转轴处测量) |
4 | 平均合闸速度(全行程) | 1.0±0.35 (在基座转轴处测量) |
5 | 触头合闸弹跳时间 | ms | ≤3 |
6 | 三极分闸同期性 | ≤3 |
7 | 三极合闸同期性 | ≤3 |
8 | 合闸时间 | 45~100 |
9 | 分闸时间 | 30~60 |
10 | 主回路电阻 | μΩ | ≤40 |
11 | 极间中心距 | mm | 750±1 |
| | | |
2 结构及工作原理:
2.1 ZW30A-40.5/T2000-31.5断路器为三极分立的瓷柱式结构,真空灭弧室置于封闭的上瓷套中。瓷套内部充有0.02MPa的SF6(20℃时)气体作为灭弧室和瓷套内部的辅助绝缘介质,三极通过管路连通。断路器由真空灭弧室、瓷套、绝缘拉杆、传动系统、SF6气体、支架及弹簧操动机构等主要部分组成。断路器配CT17—ⅣB型弹簧操动机构,配装外置式电流互感器。断路器外形及内部结构见图1。
2.1.1 灭弧室是断路器的核心部件。本断路器采用TD—40.5W/T2000—31.5(K)型真空灭弧室,该灭弧室触头由CuCr50材料加工而成,开断电流时触头间形成纵向磁场,不但耐烧蚀而且抗截流,同时开断容量大;灭弧室为陶瓷外壳,机械强度高,受温度变化影响小,性能稳定。
1.上接线板 2.端盖 3.真空灭弧室 4.触头座 5.触头
6.下接线板 7.触头弹簧 8.绝缘拉杆 9.电流互感器 10.吊环
图1 ZW30A-40.5真空断路器外形示意图
2.1.2 瓷套作为主导电回路的支持和绝缘构件,内充0.02MPa(20℃时)的SF6气体,除具有一定的机械强度外,还有密封性要求,在维修产品时一定要注意对瓷套两端密封面的保护。
2.1.3 绝缘拉杆起着对地绝缘和操动灭弧室的作用,采用SMC压制件,具足够的机械强度和良好的绝缘性能。
2.1.4 断路器采用平行四连杆机构传动方式,无论分闸或合闸只有拉杆起作用,这样可以充分发挥金属材料高的抗拉强度,而克服其作为细长杆因受压刚度不足的弱点。结构及传动方式见图2。
图2 传动方式示意图
2.1.5 SF6气体作为断路器的辅助绝缘介质,其充气压力为0.02MPa(20℃时)。密封充气是避免温度变化时造成内部凝露,充0.02MPa的SF6气体而不是零表压,一是为了监视方便(可由压力表直接读出),二是防止低温时出现负表压。
2.1.6 支架起着支持断路器三极的作用,它是由钢板冷弯成“U”形再经焊接而成,不但机械强度高,而且刚度大,断路器三极置于支架的上方,支架的下方是机构箱,断路器气体压力表装在其中。“U”形支架的下方两端有两条“U”形支垫,高度可根据用户的要求而定,不但新建电站便于安装施工,而且极大地方便老电站的改造。外置电流互感器用托架与支架采用螺栓联接方式,方便安装与运输。
2.1.7 断路器所配机构为CT17—ⅣB型弹簧操动机构。该机构为夹板式结构,在CT17型弹簧操动机构的基础上,作了大量改进。储能电机与驱动部分、合闸凸轮及连杆机构、辅助开关等布置在左右侧板之间,使各部分受力均匀,稳定性好。合闸弹簧、接线端子、行程开关布置在侧板外侧,便于检修和更换。分合闸电磁铁布置在夹板中间的上、下方,安装及拆卸方便。储能指示、合分闸指示、计数器布置在机构的正面,便于观察。该弹簧机构 具有原理先进、结构紧凑、体积小、重量轻、储能效率高、噪音小、运动平稳、寿命长等优点。
2.1.7.1 机构的主要技术参数见表3。
表3
序号 | 项 目 | 单位 | 技 术 数 据 |
1 | 储能电机 | 型号 | | 单相直流永磁电机68ZY-CJ32/31-B |
额定工作电压/电流 | | d.c.220V/110V 2.0A/4.0A(交流时配整流块) |
额定输出功率 | W | 150~200 |
储能时间 | s | ≤15 |
工作电压范围 | V | 80%~110%额定电压 |
2 | 合分闸电磁铁 | 额定工作电压 | V | a.c.110/220 、d.c.220/110 |
额定工作电流(短时) | A | 5.6/4.5 、2.4/4.1 |
20℃时线圈电阻 | Ω | 23±1.5/60±0.3 、90±4.5/27±1.35 |
工作电压范围 | V | 合闸电磁铁80%~110%额定电压;分闸电磁铁65%~120%额定电压,小于30%额定电压连续3次不能分闸 |
3 | 二次回路1min工频耐压 | V | 2000 |
4 | 辅助开关 | 型号 | | F10-16Ⅱ/W2 |
常开触点数 | 对 | 8 |
常闭触点数 | 对 | 8 |
额定开断关合电流 | A | a.c.12.5A;d.c.220V/4A、110V/8A |
5 | 行程开关 | 型号 | | LX44-CSK2-Za-10 |
常开触点数 | 对 | 2 |
常闭触点数 | 对 | 2 |
额定开合电流 | A | a.c.220V/16A,d.c.125V/10A,d.c.250V/3A |
额定工作电压 | V | a.c.220V |
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6 | 端子排 | 型号 | | H2519 |
接线头数 | 个 | 24 |
额定电压 | V | 600 |
额定电流 | A | 25 |
7 | 配断路器合闸时间 | ms | 45~100 |
配断路器分闸时间 | 30~60 |
8 | 一次重合闸无电流间隔时间 | s | 0.3 |
9 | 机构寿命 | 次 | 10,000 |
10 | 外形尺寸 | mm | 382×505×185 |
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| | | | | |
2.1.7.2 手动储能最大操作力矩不大于78N·m。
2.1.7.3 合、分闸电磁铁结构和参数相同,可以通用;其电源独立分开,也可采用同一电源。
2.1.8 电流互感器
2.1.8.1 电流互感器技术参数见表4,超出表中要求时,可由用户与制造厂协商。
表4
额定电流比(A) | 额定二次负荷(VA) | 额定短时热电流(kA) | 额定动稳定电流(kA) |
0.2S | 0.2 | 0.5 | 10P10 | 10P20 |
20/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 0.8 | 2.0 |
30/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 1.25 | 3.15 |
40/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 1.6 | 4.0 |
50/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 2.0 | 5.0 |
75/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 3.15 | 8.0 |
100/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 4.0 | 10 |
150/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 6.3 | 16 |
200/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 8.0 | 20 |
300/5 | 15 | 15 | 25 | 20 | 20 | 12.5 | 31.5 |
400/5 | 20 | 20 | 25 | 20 | 20 | 16 | 40 |
500/5 | 20 | 20 | 25 | 20 | 20 | 20 | 50 |
600/5 | 20 | 20 | 25 | 20 | 20 | 20 | 50 |
800/5 | 20 | 20 | 25 | 20 | 20 | 25 | 63 |
1000/5 | 20 | 20 | 25 | 20 | 20 | 31.5 | 80 |
2000/5 | 20 | 20 | 25 | 20 | 20 | 31.5 | 80 |
| | | | | | | |
2.1.8.2 电流互感器接线按附图1、附图2进行。
2.1.9 断路器上还装有油缓冲器和分闸限位器。
2.2 工作原理
2.2.1 弹簧机构通过一套四连杆机构操动断路器中间极转轴,再通过平行四连杆机构操动其它两极的转轴,转轴经拐臂带动绝缘拉杆从而操动真空灭弧室的动导电杆,动触头与动导电杆一起运动,完成开关的分闸与合闸动作。真空灭弧室内部高度真空,具有很高的绝缘性能,当动、静触头间形成电弧时,由于在灭弧室动、静触头上加工有螺旋槽,便会在动、静触头间形成强的纵向磁场,维持电弧的扩散性,电流过零时熄灭电弧。
2.2.2 操动机构工作原理
2.2.2.1 操动机构结构见图3
2.2.2.2 储能过程:储能有手动储能和电动储能两种。机构储能动作示意图见图4。
2.2.2.2.1 电动储能
如图4所示,电机通电旋转,带动输入轴4,输入轴上的传动齿轮8带动星轴5旋转,经第二级传动后又驱动储能轴6逆时针转动,储能轴上的拐臂拉伸合闸弹簧2,到图3位置,离合棘爪脱开,行程开关切断电源,储能结束。此时,因离合棘爪已脱开离合凸轮,即使电机不切断电源,机械上已使电机空转,避免电机堵死烧毁。
2.2.2.2.2 手动储能
在图4中,将手动储能手柄插入手动储能摇板9孔内,上下扳动,经棘轮、齿轮带动储能轴转动,直到储能到位,离合棘爪脱开,即完成储能过程。
2.2.2.3 合闸操作
机构合闸操作示意图见图5。合闸操作必须在合闸弹簧已储能、断路器处于分闸状态下进行,可用合闸电磁铁进行电动操作,或用手动按钮进行手动操作。
2.2.2.3.1 合闸联锁
合闸弹簧未储能,不能进行合闸操作。即使在已储能状态下,机构处在合闸位置也不能进
行合闸操作。一方面,在电气回路中,由于辅助开关的联锁接点,在合闸状态下,合闸电压无法加到合闸线圈两端。另一方面,在机械上,也不能实现再合闸操作,这是因为在合闸状态下,输出拐臂上的联锁轴销7将合闸挚子顶住,使合闸挚子与合闸半轴之间有一间隙,无论合闸半轴如何转动,合闸弹簧的储能都不会释放,从而达到机械联锁的目的。即:保证机构处于合闸位置时,不能实现合闸操作。
1.分闸电磁铁 2.挂簧轴 3.左安装角钢 4.左侧板
5.合闸弹簧 6.接线端子 7.辅助开关 8.辅助开关调节杆
9.计数器 10.输入轴 11.星轴 12.分闸半轴
13.储能轴 14.手动储能摇板 15.四连杆机构 16.合闸半轴