一、ZW20-12F智能分界开关概述
10KV架空配电线路T接支线路或末端用户内部发生故障时,因其进线开关保护动作时限与变电站出线开关保护时限配合无法合理整定时,将会造成变电站出线开关跳闸。如果故障性质是*性的,变电站重合将不成功,则一个中压用户界内的局部事故将使整条10KV配电线路停电。 如若在T接处或用户端(责任分界点)安装一台用户分界开关(俗称看门狗),经过判断确认用户界内发生故障(过流、短路、单相接地等故障),自动将故障隔离,则可以确保非故障区用户正常用电。 ZW20A-12F型户外用户分界真空断路器是我公司自主研发的一种用户分界开关。它主要由ZW20A-12型户外柱上真空断路器本体和FDR-02故障检测控制器以及外置电压互感器三大部分组成,三者通过航空插座及户外密封控制电缆进行电气连接。具有故障检测功能、保护控制功能和通讯功能,能可靠判断、检测界内与界外的毫安级零序电流及相间短路故障电流,实现自动切除单相接地故障和相间短路故障。 ZW20A-12F型户外柱上真空断路器为额定电压为12KV,三相交流50Hz的户外配电设备。它采用真空灭弧和SF6气体作为绝缘介质,箱体采用了引进日本东芝公司VSP5的气体密封、防爆、绝缘结构技术,进出线套管也进行了密封性能改进,整体密封性能优良,内部充入的SF6气体不泄漏,不受外界环境影响;其弹簧操作机构进行了小型化设计和可靠性、稳定性优化,采用直动链条主传动和多级脱扣系统,动作可靠性和稳定性比国内传统的弹簧操作机构提高了好几倍;主回路的轴与套之间的接触采用了内收外张式表链结构,主回路的接触电阻小,温升低。 ZW20A-12F型户外柱上用户高压真空分界断路器是一种免维护产品,是户外高压真空分界断路器中的精品,是本公司综合国内外柱上开关的优缺点,自行研制出来的新产品。
本产品主要符合以下国家标准:
开关部分: GB1984
《高压交流断路器》 GB/T11022-1999
《高压开关设备控制和设备标准的共同技术条件》 控制终端部分: GB/T726-2000 《继电器及装置基本试验方法》 GB/T17626-1998
《电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群搞扰度试验》
二、ZW20-12F智能分界开关使用环境条件
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:≯8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、断路器本体的工作原理
3.1 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。
3.1.1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。
3.1.2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。
3.2 合闸 图4为机构合闸操作示意图。
3.2.1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。
3.2.2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。
3.2.3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。
3.3 分闸 图5为机构分闸操作示意图
3.3.1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。
3.3.2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。
3.3.3过流脱扣操作:当过流脱扣器中过流线圈通过规定的脱扣电流时,电磁铁动作使推杆顶动脱扣杆,分闸半轴逆时针方向旋转,解除对分闸挚子的约束从而产生与分闸电磁铁操作相同的效果,完成断路器过流脱扣操作。
3.4 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.
四、控制和保护装置
为了获得优良的保护性能,产品采用了FDR-02型控制器。用户可以就地进行对控制器 的参数整定、进行分合闸操作,也可以用掌上电脑对控制器的参数整定,查阅保护定值、进行分合闸操作和查阅各种事件记录,或通过指定的手机以短信的方式代替掌上电脑。此外,还可以用简单无线遥控器对断路器进行分、合闸操作。
BSZW20A-12F/T630-16型户外交流高压分界断路器的控制和保护系统的组成如图7。 其中电力管理后台机为用户自备设备。即使没有,也不影响分界断路器的使用。
简单无线遥控器的有效控制半径为100米,且只能进行断路器的分、合闸操作。简单无线遥控器又分为专用型和通用型两种。专用型简单无线遥控器与控制器是一对一的,其优点是不会在操作某一台分界断路器时,造成其它分界断路器误分、误合。但分界断路器数量多,给遥控器的保管带来麻烦。通用型简单无线遥控器用1只就可以操作所有的分界断路器,但如果多台分界断路器安装得比较靠近,则操作时易发生其它分界断路器误分、误合,这是它的短处。用户应当全面考虑,选择合适的简单无线遥控器。 图7为控制保护系统组成的实物图。 由图7可以看出,人与FRD-02型控制器之间的界面,可以使用掌上电脑或手机短信的方式。这两种方式各有千秋。 掌上电脑方式的优点是可以方便地与控制器界面,但它的有效服务半径为100米,用手机短信与控制器界面,只要分界断路器与人员所在处通信信号良好,对距离没有限制,但分界断路器安装地点通信信号必须良好。且手机短信服务需要付费。用户必须综合考虑后,再自行选择其中任一种界面方式。