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ZW10-12型户外高压真空断路器概述 ZW10-12型户外高压真空断路器,主要用于10KV架空线路作为出线、分段及用户分界开关使用,断路器由开关本体及WDZK智能控制装置两部分组成。在环网供电线路中断路器作为分界开关使用,应配置双侧PT(一只可置开关本体)。选择WD•ZK-2型控制装置可分别检测两侧电压,实现故障自动隔离及网络重构功能。在环网供电或单向射线状供电线路中,断路器作为出线开关时,配进线侧PT(可内置PT),选择WD•ZK-3型控制装置,可作为出线保护开关或重合器使用。
断路器本体也可内置专用零序电流互感器,增加零序接地保护和报警功能,在单向射状供电方式中作为分段开关,分支开关或用户分界开关使用时,可选择内置单PT或内置单侧双PT自己择WD•ZK-3型控制装置,可实现故障自动隔离与故障定位功能。产品特点:1.采用永磁机构,该机构体积小,重量轻,结构简单,运动部件少,可靠性高。2.可根据使用场合不同灵活配置开关本体和控制器,实现各种不同保护要求。3.装置可实现手控,电控,红外控,遥控等多种控制手段,并可开通GPRS无线通讯进行远方监控。4.开关本体可内置PT,PT各相均有保险,安装方便,运行安全可靠。5.开关本体可内置零序电流互感器,实现接地故障保护和报警功能。 2.以下是对真空断路器的基本术语和各部分的具体介绍
1.真空断路器技术标准真空断路器在我国近十年来得到了蓬勃的发展,至今方兴未艾。产品从过去的ZN1~ZN5几个品种发展到现在数十多个型号、品种,额定电流达到5000A,开断电流达到50kA的较好水平,并已发展到电压达35kV等级。
80年代以前,真空断路器处于发展的起步阶段,技术上在不断摸索,还不能制定技术标准,直到1985年后才制定相关的产品标准。 目前国内主要依据标准为: JP3855-96《3.6~40.5kV交流高压真空断路器通用技术条件》 DL403-91《10~35kV户内高压断路器订货技术条件》 这里需要说明:IEC标准中并无与我国JB3855相对应的专用标准,只是套用《IEC56交流高压断路器》。
因此,我国真空断路器的标准至少在下列几个方面高于或严于IEC标准: (1) 绝缘水平: 试验电压 IEC 中国 1min工频耐压(kV) 28 42(极间、极对地)48(断口间) 1.2/50冲击耐压(kV) 75 75(极间、极对地)84(断口间) (2)电寿命试验结束后真空灭弧室断口的耐压水平:IEC56中无规定。我国JB3855一96规定为:完成电寿命次数试验后的真空断路器,其断口间绝缘能力应不低于初始绝缘水平的80%,即工频1min33.6kV和冲击60kV。 (3)触头合闸弹跳时间:IEC无规定,而我国规定要求不大于2ms。 (4)温升试验的试验电流:IEC标准中,试验电流就等于产品的额定电流。我国DL403-91中规定试验电流为产品额定电流的110%。 2.真空断路器的主要技术参数荣基真空断路器的参数,大致可划分为选用参数和运行参数两个方面。前者供用户设计选型时使用;后者则是断路器本身的机械特性或运动特性,为运行、调整的技术指标。 3.真空断路器的机械特性 (运行参数) 序号 机械特性参数 单位 ZN28-12/1250-20 ZN27-12/1250-31.5 ZN27A-12/3150-40 1 触头开距 mm 11±1.0 10±1.0 11±1.0 2 接触行程 mm 4±1.0 3±0.5 3 触头接触压力 N 1500±200 3000±200 5000±300 4 平均合闸速度 m/s 0.6±0.2 5 平均分闸速度 m/s 1.1±0.2 1.1±0.3 1.1±0.3 6 合闸弹跳时间 ms <2 7 分、合不同期性 ms <2 8 合闸时间 ms <100 9 分闸时间 ms <60
10 主回路直流电阻 μΩ ≤60 ≤60 ≤20 11 动静触头累积允许磨损厚度 mm 3.0 为满足真空灭弧室对机械参量的要求,保证真空断路器电气机械性能,确保运行可靠性,荣基真空断路器须具有稳定、良好的机械特性。主要机械特性列于上表,亦以三种断路器技术指标为例。 4.各机械特性对产品性能的影响 产品机械特性的优劣,对产品各项电气性能有重要的关系,而且影响产品运行可靠性。衡量真空断路器的性能,真空灭孤室本身的性能固然重要,然而机械特性同样具有举足轻重的作用。 4.1开距 触头的开距主要取决于真空断路器的额定电压和耐压要求,一般额定电压低时触头开距选得小些。但开距太小会影响分断能力和耐压水平。开距太大,虽然可以提高耐压水平,但会使真空灭弧室的波纹管寿命下降。设计时一般在满足运行的耐压要求下尽量把开距选得小一些。
10kV真空断路器的开距通常在8~12mm之间,35kV的则在30~40mm之间。 4.2触头接触压力 在无外力作用时,动触头在大气压作用下,对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合,称之为自闭力,其大小取决于波纹管的端口直径。灭弧室在工作状态时,这个力太小不能保证动静触头间良好的电接触,必须施加一个外加压力。这个外加压力和自闭力之和称为触头的接触压力。这个接触压力有如下几个作用: (1)保证动、静触头的良好接触,并使其接触电阻少于规定值。 (2)满足额定短路状态时的动稳定要求。应使触头压力大于额定短路状态时的触头间的斥力,以保证在该状态下的完全闭合和不受损坏。 (3)抑制合闸弹跳。使触头在闭会碰撞时得以缓冲,把碰撞的动能转为弹兴的势能,抑制触头的弹跳。 (4)为分闸提供一个加速力。当接触压力大时,动触头得到较大的分闸力,容易拉断会闹熔焊点,提高分闸初始的加速度,减少燃弧时间,提高分断能力。触头接触压力是一个很重要的参数,在产品的初始设计中要经过多次验证、试验才选取得比较合适。
如触头压力选得太小,满足不了上述各方面的要求;但触头压力太大,一方面需要增大合闸操作功,另外灭弧室和整机的机械强度要求也需要提高,技术上不经济。 4.3接触行程(或称压缩行程) 目前真空断路器毫无例外地采用对接式接触方式。动触头碰上静触头之后就不能再前进了,触头接触压力是由每极触头压缩弹簧(有时称作合闸弹簧)提供的。所谓接触行程,就是开关触头碰触开始,触头压簧施力端继续运动至会闹终结的距离,亦即触头弹簧的压缩距离,故又称压缩行程。 接触行程有两方面作用,一是令触头弹簧受压而向对接触头提供接触压力;二是保证在运行磨依后仍然保持一定接触压力,使之可靠接触。一般接触行程可取开距的20%~30%左右,10kV的真空断路器约为3~4mm。
真空断路器的实际结构中,触头合闸弹簧设计成即使处于分闸位置,也有相当的预压缩量,有预压力。这是为使合闸过程中,当动触头尚未碰到静触头而发生预击穿时,动触头有相当力量抵抗电动力,而不致于向后退缩;当触头碰接瞬间,接触压力陡然跃增至预压力数值,防止合闸弹跳,足以抵抗电动斥力,并使接触初始就有良好状态;随着接触行程的前进,触头间的接触压力逐步增大,接触行程终结时,接触压力达到设计值。接触行程不包括合闸弹簧的预压缩量程,它实际上是合闸弹簧的第二次受压行程。 4.4平均合闸速度 平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低,则预击穿时间长,电弧存在的时间长,触头表面电磨损大,甚至使触头熔焊而粘住,降低灭弧室的电寿命。
但速度太高,容易产生合闸弹跳,操动机构输出功也要增大,对灭弧室和整机机械冲击大,影响产品的使用可靠性与机械寿命。平均合闸速度通常取0.6m/s左右为宜。 4.5平均分闸速度 断路器的分闸速度一般而言速度越快越好,这样可以使首开相在电流趋近于0前2~3ms时能开断故障电流;否则首开相不能开断而延续至下一相,原来首开相变为后开相,燃弧时间加长了,增加了开断的难度,甚至使开断失败。但分闸速度太快,分闸的反弹也大,反弹太大震动过剧亦容易产生重燃,所以分间速度亦应考虑这方面同素。分闸速度的快慢,主要取决于合闸时动触头弹簧和分闸弹簧的贮能大小。为了提高分闸速度,可以增加分闸弹簧的贮能量,也可以增加合闸弹簧的压缩量,这都必然需要提高操动机构的输出功和整机的机械强度,降低了技术经济指标。
经过多年试验认为,10kV的真空断路器,平均分闸速度能保证在0.95~1.2m/s比较合适。 4.6合闸弹跳时间 合闸弹跳时间是断路器在会闹时,触头刚接触开始计起,随后产生分离,可能又触又离,到其稳定接触之间的时间。 这一参数国外的标准中都没有明确规定,1989年底电力司提出真空断路器合闸弹跳时间必须小于2ms。为什么合闸弹跳时间要小于2ms呢?主要是合闸弹跳的瞬间会引起电力系统或设备产生L.C高频振荡,振荡产生的过电压对电气设备的绝缘可能造成伤害甚至损坏。当合闸弹跳时;同小于2ms时,不会产生较大的过电压,设备绝缘不会受损,在关合时动静触头之间也不会产生熔焊。 4.7合、分闸不同期性 合闸的不同期性太大容易引起合闸的弹跳,因为机构输出的运动冲量仅由首合闸相触头承受。分闸的不同期性太大可能使后开相管子燃弧时间加长,降低开断能力。 合闸与分闸的不同期性一般是同时存在的,所以调好了合闸的不同期性,分闸的不同期性也就有了保证。产品中要求合分闸不同期性小于2ms。 4.8合、分闸时间 分、合闸时间是指从操动线圈的端子得电时刻计起,至三极触头全部合上或分离止的一段时间间隔。 合、分闸线圈是按短时工作制作设计的,合闸线圈的通电时间不到100ms,分闸线圈的不到60ms。分、合闸时间一般在断路器出厂时已调好,无须再动。
当断路器用在发电系统并在电源近端短路时,故障电流衰减较慢,若分闸时间很短,这时断路器分断的故障电流就可能含有较大的直流分量,开断条件更为恶劣,这对断路器的开断是很不利的。所以用于发电系统的真空断路器,其分闸时间尽可能设计长些为宜。 4.9回路电阻 回路电阻值是表征导电回路的联接是否良好的一个参数,各类型产品都规定了一定范围内的值。若回路电阻超过规定值时,很可能是导电回路某一连接处接触不良。在大电流运行时接触不良处的局部温升增高,严重时甚至引起恶性循环造成氧化烧损,对用于大电流运行的断路器尤需加倍注意。回路电阻测量,不允许采用电桥法测量,须采用GB763规定的直流压降法。 4.10触头系统
真空断路器的触头常采取对接式触头。因为一般的真空断路器在分闸状态下动静触头的距离只有16mm这么小的距离很难制作出其他形状的接触面,而且平直的接触面瞬间动作电弧的损伤也较小。真空断路器的优点之一是体积小,动静触头要在一个绝对真空的空间内动作,如果制作成其他的对接方式也会增加断路器自身的体积!
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