ZW20真空断路器

一、新型柱上开关的特性
是ZW20-12柱上真空断路器、FZW28F-12户外分界真空负荷开关两种产品改进的先进产品，具有手动和电动操作功能。开关本体采用引进日本东芝公司VSP5-12型免维护负荷开关，成熟的不锈钢箱式密封结构，具有良好的密封性能，使之不受外界环境影响，是一种免维护产品。该产品采用真空灭弧、SF6气体作绝缘介质。断路器还可与隔离开关组成组合断路器，可配置智能控制器，自备PT作为电源，成为有电压、电流信号输出并可控制的智能断路器，是柱上断路器的佳品。
本断路器还具有强大的电力看门狗功能，替代了FZW28F-12户外分界真空负荷开关所有功能，该产品真正的实现了电力看门狗，成为电力市场的独具之佳作。
产品特点
§ 城、农网改造的理想设备：
可与控制器配套实现遥控、遥测和遥调，实现四遥功能；
§ 操作灵活、方便：
本产品为电东储能，电动合分，同时具有手动储能，手动分合，并能近距离或远距离遥控操作。
§ 开断性能优越：
开断短路电流20kA达30次。
§ 操作功率小，可靠性高：
全新设计的小型电动弹簧机构，机件数目和操作功（约30W左右）都降低到最低水平。
§ 具有免维护特性：
断路器主回路及二次元器件、操作机构均密封在SF6气体（零表压）中，不受外界环境影响。
§ 密封性能可靠：
采用成熟的密封结构技术，密封性能可靠。
§ 独特的进出线方式：
采用硅橡胶套管，使接线端子之间绝缘距离充裕，外界绝缘性优良。
§ 使用安全：
在箱体顶部安装有防爆装置，即使发生意外的内部故障，也不会有高温气体或飞溅物泄露出来。
除以上特点外，还可具有以下四大功能：
1、自动切除用户区内单相接地故障
2、自动切除用户区内双相接地故障
3、快速定位故障点
4、监控用户负荷
二、使用环境条件
1、 周围空气温度：-40℃~+40℃；日温差：日温变化不大于25℃； 根据SF6气体物质性质，当环境温度在-40℃时，如箱体内部气压为0.05Mpa，此时SF6仍为气态，保证产品正常工作。(当环境温度-40℃，表压为0.05Mpa时，SF6液化点为-55℃；零表压，SF6液化点不会超过-60℃)。
2、 风速不大于35m/s；
3、 无易燃、爆炸危险、强烈化学腐蚀物(如各种酸、碱或浓烟等)和剧烈振动的场所。
4、 海拔：≤1000m；
5、 覆盖厚度：10mm；
6、 空气污秽程度：IV级；
7、 地震烈度：≤7度；
8、 电网中性点接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地。二、使用环境条件
1、 周围空气温度：-40℃~+40℃；日温差：日温变化不大于25℃； 根据SF6气体物质性质，当环境温度在-40℃时，如箱体内部气压为0.05Mpa，此时SF6仍为气态，保证产品正常工作。(当环境温度-40℃，表压为0.05Mpa时，SF6液化点为-55℃；零表压，SF6液化点不会超过-60℃)。
2、 风速不大于35m/s；
3、 无易燃、爆炸危险、强烈化学腐蚀物(如各种酸、碱或浓烟等)和剧烈振动的场所。
4、 海拔：≤1000m；
5、 覆盖厚度：10mm；
6、 空气污秽程度：IV级；
7、 地震烈度：≤7度；
8、 电网中性点接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地。


三、主要技术参数
3.1断路器的额定参数见表1

序 号 项 目 单 位 数 值
1 额定电压 KV 12
2 额定频率 Hz 50
3 额定电流 A 630
4 额定短路开断电流 KA 20
5 额定峰值耐受电流（峰值） KA 50
6 额定短时耐受电流（4S） KA 20
7 额定短路关合电流（峰值） KA 50
8 机械寿命次数 次 10000
9 额定短时开断电流开断次数 次 30
10 工频耐压（1min）：干试（相间、对地/断口） KV 42/48
11 雷电冲击耐受电压（峰值）相间、相对/断口 KV 75/85
12 额定操作顺序 KV 分-0.3s-合分-180s-合分
13 额定操作电压辅助回路额定电压 V AC220


注：当产品使用场地的海拔超过1000m时，绝缘耐压应按GB/T11022-1999进行相应的修正。
3.2 断路器装配调整参数见表2
序 号 项 目 单 位 数 值
1 触头开距 mm 9+1-0.5
2 触头超行程 mm 3+1-0.5
3 平均分闸速度 m/s 1.2±0.2
4 平均合闸速度 m/s 0.6±0.2
5 触头合闸弹跳时间 ms ≤2
6 箱体内极间中心距离 mm 135
7 箱体外极间中心距离 mm 280
8 三相分闸同期性时差 ms ≤2
9 每极回路直流电阻 µΩ ≤200
10 合闸时间 ms ≤45
11 分闸时间 ms ≤45
12 动触头允许磨损厚度 mm 3
13 合闸时触头压力 N 2000±200
14 SF6气体额定压力（表压） MPa “0”
15 净重 Kg 185

3.3 操作机构主要技术参数
3.3.1、储能电机：采用直流串激电动机，其技术数据如表3
型号YJ220-5301BS 额定电压（直流220V） 正常工作范围（85%~120%额定工作电压）
额定功率（20W） 额定电压下储能时间（≤5s）


3.3.2、手动储能操作力：采用机构所配储能手柄时最大操作力小于25公斤。
3.3.3 、合闸电磁铁：采用螺管式电磁铁，其线圈技术数据如表4。
额定电压(直流220V) 额定电流(3．9A) 额定功率(860W) 20℃时线圈电阻(56Ω)
正常工作电压范围(65%~110%额定工作电压)

3.3.4分闸电磁铁线圈技术参数，同合闸线圈。 **
3.4 电流互感器 在断路器的本体内A、C相各配置1只电流互感器，变比400/5，用于相间保护。
3.5 零序电流互感器 **
在断路器本体内配置零序电流互感器1只，变比20/1，在零序电流0.1~5A区段，有着良好的线性关系，额定负载下（0.1VA）的变比误差小于3%，当零序电流为400A时，二次输出电流不小于5A。
3.6 、操作电源
3.6.1 断路器工作时需要操作电源。操作电流可以外引交流或直流220V电源，但一般是在10KV线路上外置操作电源变压器或电压互感器，以获得交流220V操作电源,容量1kva,重量45kg。
3.7 控制器技术参数见表5

序号 项 目 单 位 参 数
1 输入工作电压 V AC220
2 输入工作电压频率 HZ 50
3 输入工作电压允许波动范围 % ±20
4 整机功耗 W ＜10
5 采样相电流一次输入值 A 0~3600 可调
6 采样零序电流一次输入值 0~20
7 电量输入值采样误差 % ±5
8 过流保护一次电流整定范围（二次） A 0~1500 可调
9 速断保护一次电流整定范围（二次） 0~3600 可调
10 过流保护动作延时时间值 ms 0~5000 可调
11 零序保护一次电流整定范围 A 0~20 可调
12 零序保护动作延时时间值 S 0~1200 可调
13 重合闸次数 次 0~1
14 第一次重合时间 S 0~9.9
15 简单遥控器距离 米 100
16 控制器净重 kg 12


四、断路器本体的基本结构

断路器本体结构由导电回路、绝缘系统、密封件及壳体组成。 导电回路由进出线导电杆、导电夹、软连结与真空灭弧室连接而成。 本产品采用SF6气体绝缘。进出线绝缘套管采用环氧树脂和硅橡胶整体浇注，为减少开关体积，A、C两相采用拐角套管，保证良好的外绝缘；内部采用复合绝缘结构，在不充SF6气体的情况下，也能达到相应的绝缘水平。本产品采用成熟的密封结构。机构罩及壳体上盖采用冲压成型槽密封，输出指针轴采用双层“O”型圈密封，进出线套管整体浇注，保证良好的气密性。
4.2 操动机构 本产品操动机构为电动储能，电动分合，同时具有手动储能，手动分合，整个结构合闸弹簧、储能系统、分合闸线圈、手动分合闸系统、辅助开关及储能指示等部件组成

图1 断路器内部结构示意图

五、断路器本体的工作原理
5.1 储能
机构储能如图3所示，图3（a）为合闸弹簧未储能状态，图3（b）为合闸弹簧已储能状态。


5.1.1电动储能原理：电动机将输出扭矩作用于机构的小齿轮，经链条，传动至主轴上的大链轮，从而带动拐臂旋转，使合闸弹簧储能，当拐臂上的螺丝压下行程开关时，切断电动机电源、弹簧储能完毕。


5.1.2手动储能原理：由手动储能传动机构输出轴，通过输出轴上的小齿轮将旋转扭矩传递给小齿轮，充分啮合的大齿轮（位于主轴上，并与大链轮铆紧），从而带动拐臂旋转，使合闸弹簧储能。


5.2 合闸 图4为机构合闸操作示意图。


5.2.1电动合闸：机构接到合闸信号以后，合闸电磁铁的动铁心向上运动，推动合闸脱扣杆向上运动，使合闸半轴逆时针方向旋转，解除对合闸挚子的约束；与此同时，合闸挚子受滚子的压迫而逆时针转动，解除储能维持，位于主轴上的凸轮因合闸弹簧的释放产生冲击力，撞上手动储能轴（即输出轴）上的摇臂，通过连杆传动给开关，从而完成合闸操作。


5.2.2手动操作：拉动合闸手动手柄，施加外力（约为80~120N）带动合闸半轴上的拔插逆时针转动时，带动合闸半轴沿逆时针方向旋转，从而产生与合闸电磁铁操作同样的效果。


5.2.3重合闸操作：机构释放储能弹簧的能量后，完成合闸操作；在合闸状态下，机构再进行储能操作，完成储能操作，机构处于合闸已储能状态；在此状态一旦接到正确的信号，机构便能实现一次自动重合闸操作。


5.3 分闸 图5为机构分闸操作示意图


5.3.1电动分闸：机构接到分闸信号后，分闸电磁铁的动铁心向上运动，推动分闸脱扣杆作向上运动，使分闸半轴逆时针方向旋转，解除对分闸挚子的约束。与此同时，分闸挚子受滚子的压迫而逆时针转动，摇臂因受开关内部分闸弹簧的推动而逆时针方向旋转，从而完成合闸操作。


5.3.2手动分闸：拉动分闸手动手柄，施加外力（约为80~120N）带动分闸半轴上的拔插逆时针转动时，带动分闸半轴沿逆时针方向旋转，从而产生与分闸电磁铁操作同样的效果。


5.4 操动机构二次控制回路电气原理图在图6中，当机构处于末储能状态时，行程开关 WD常闭接点接通，电动机M带动合闸弹簧开始储能， 储能完成后，行程开关WD常闭接点断开，切断电源，电动机停转。合闸弹簧储能结束后，机构如果处于分闸位置，辅 助开关常闭接点S1接通，只要有合闸信号，合闸电磁铁HQ通电，机构进行电动合闸。电动合闸结束，辅助开关常闭接点S1断开，切断合闸电磁铁电源。WD常闭接点接通储能电动机M电源，电机M带动合闸弹簧储能，直到储能完毕，行程开关WD常闭接点再断开。
开关合闸之后，辅助开关常开接点S2闭合，只要有分闸信号，分闸电磁铁线圈TQ就通电，机构进行分闸操作。分闸后，辅助开关常开接点S2打开，切断分闸电磁铁线圈电源。