GIS断路器说明书.docx
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GIS断路器说明书
断路器安装使用说明书
1概述
ZF12-126（L）型六氟化硫封闭式组合电器（简称GIS）的断路器是GIS中最重要的元件。
该断路器为三相共箱式，采用自能式灭弧原理，配用CT27-Ⅱ弹簧机构。
该断路器采用最新的设计原理，具有结构简单，操作能量小，可靠性高，安装容易，噪音低等特点。
该断路器根据主接线方式的不同可采用Z形、U形布置，其技术参数见表1。
表1断路器额定参数
序号
项目
单位
基本参数
1
额定电压
kV
126
2
额定电流
A
2000
3
额定频率
Hz
50
4
额定短路开断电流
kA
31.5/40
5
额定失步开断电流
kA
7.9
6
近区故障开断电流L75/L90
kA
23.7/28.4、30/36
7
额定线路充电开断电流（有效值）
A
31.5
8
额定短路电流允许连续开断次数
16
9
额定短路持续时间
s
3
10
额定短时耐受电流
kA
31.5/40
11
额定峰值耐受电流
kA
80/100
12
额定短路关合电流
kA
80/100
13
1min工频耐压
相对地
kV
230
断口间、相间
kV
275
14
雷电冲击耐压
相对地
kV
550
断口间、相间
kV
550
15
SF6气体年漏气率
＜0.5%
16
SF6气体水分含量10
（体积分数）
kV
≤150
17
机械耐久性
次
3000
18
SF6气体额定压力（表压20℃）
0.6MPa
2断路器的结构和工作原理
断路器为三相共箱式，即三极灭弧室安装在同一壳体内。
断路器总装的外形如图1所示。
断路器的出线方式有两种，一种是两侧出线（即Z形），另一种是同侧出线（即U形），由总体布置确定。
断路器本体的内部结构见图2，图2所示为同侧出线方式。
且由图1、2可知，断路器由下列部件所构成：
金属壳体、底座、绝缘构件（包括绝缘子、绝缘支座和绝缘拉杆）、拐臂盒、密度继电器、三极灭弧室和弹簧机构。
灭弧室是断路器的核心单元，可实现回路的导通与分断。
弹簧机构是断路器的动力元件，可实现断路器的分、合闸操作。
2.1灭弧室的结构与工作原理
2.1.1结构：
如图2、3所示。
断路器的A、B、C三极灭弧室安装在同一壳体内，三极灭弧室的主要零部件均相同，只是每极上下出线的电联接位置有所不同。
每极灭弧室均由绝缘拉杆3-1、绝缘座3-2、动触头座3-3、电联接3-4、支撑筒3-5、动触头装配3-6、动弧触头3-7、绝缘筒3-8、静弧触头3-9、静触头装配3-10、静触头座3-11、电联接3-12等组成。
绝缘筒3-8与支撑筒3-5相连，不仅支承静触头座3-11，还起到断口间绝缘的作用。
导电主回路为（见图2、图3）：
电流在绝缘子的中心导体（X）→灭弧室下部的电联接→动触头座→动、静触头主回路→静触头座上部的电联接→导电杆（Y）。
该断路器单极的回路电阻（X、Y间）小于100μΩ。
2.1.2工作原理：
灭弧室采用由热膨胀室带有辅助压气室的自能灭弧结构，灭弧过程以自能吹弧为主，压气灭弧为辅。
A、B、C三极灭弧室的绝缘拉杆分别与拐臂盒中的三个内拐臂相连。
弹簧操动机构带动拐臂盒中的主传动轴，主传动轴通过拐臂与连杆传动，带动与绝缘拉杆相连的三个内拐臂运动，从而使A、B、C三极灭弧室共同进行分合闸操作，见图4。
分闸操作时，绝缘拉杆在分闸弹簧的作用下，带动动触头装配快速向下运动。
在运动中，动主触头和静主触头首先分离，接着动弧触头和静弧触头分离，产生电弧。
当喷口喉部未脱离静弧触头之前，电弧产生的热气流流入热膨胀室，在热膨胀室内进行热交换，形成低温高压气体，当喷口喉部脱离静弧触头之后，热膨胀室的高压气体从喷口喉部喷出，进行熄弧。
同时，辅助压气室的压力在机构的带动下也在升高。
当开断大电流时，弧触头间产生的电弧能量大，此时热膨胀室的压力高于压气室压力，故单向阀关闭，当电流过零时，热膨胀室的高压气体吹向断口间使电弧熄灭。
在同时，压气室的气体被压缩，但达到一定的压力时，底部弹性释压阀打开，一边压气，一边泄压，使机构不必要克服更多的压气反力，从而大大的降低了操作功。
当开断小电流时（通常在几千安以下），由于电弧能量小，热膨胀室产生的压力小，此时压气室的压力高于热膨胀室的压力，故单向阀打开，压气室的气体流经单向阀与热膨胀室的气体共同向断口处吹去，当电流过零时，这具有一定压力的气体吹向断口使电弧熄灭。
在开断过程中，喷口将主导电回路（动、静主触头）和辅助导电回路（动、静弧触头）隔离，使开断时产生的电弧及SF6分解物不会对主导电回路和断口产生影响。
开断过程如图5所示。
合闸操作时，绝缘拉杆在合闸弹簧的作用下，推动动触头装配向上运动，此时，SF6气体迅速进入压气缸内。
在合闸过程中，动静弧触头首先接通，然后动静主触头接通，完成合闸操作。
2.2弹簧机构的结构与工作原理
弹簧机构的工作原理及结构见图6。
2.2.1合闸弹簧储能操作：
当断路器合闸操作完毕时，限位开关将储能电机6-8接通，电机带动棘爪6-5推动棘轮6-4顺时针旋转，通过拉杆将合闸弹簧6-1储能，棘轮过死点后，在合闸弹簧力的作用下棘轮受到顺时针旋转的力矩，但合闸脱扣器6-2又将棘轮上的合闸止位销6-3锁住，从而将机构保持在合闸预备状态（如图6A和B）。
2.2.2合闸操作：
弹簧机构处于分闸位置且合闸弹簧6-1已储能（如图6B）。
当合闸电磁铁受电动作后，合闸脱扣器6-2释放棘轮6-4上的合闸止位销6-3，从而在合闸弹簧的作用下，棘轮通过传动轴6-7带动凸轮6-10顺时针旋转，凸轮推动主拐臂上6-9的磙子6-11，从而带动主拐臂旋转，并通过拉杆6-6带动传动拐臂6-16顺时针旋转，传动拐臂6-16旋转时不仅带动拐臂盒中的主传动轴6-17顺时针旋转将断路器本体合闸，并且带动分闸弹簧拐臂6-15对分闸弹簧储能。
当断路器合闸到位后，分闸脱扣器6-13又将主拐臂上的分闸止位销6-12锁住，从而保持断路器本体在合闸位置和分闸弹簧在压缩储能状态（如图6C），为下一次分闸准备。
2.2.3分闸操作：
弹簧机构处于合闸位置并且分闸弹簧6-14被压缩储能时（如图6A和C），当分闸电磁铁受电动作后，分闸脱扣器6-13释放主拐臂6-9上的分闸止位销6-12，从而使分闸弹簧6-14释放能量，并带动分闸弹簧拐臂6-15逆时针旋转，分闸弹簧拐臂旋转的同时不仅带动拐臂盒中的主传动轴6-17逆时针旋转将断路器本体分闸，并且带动传动拐臂6-16旋转，从而带动拉杆6-6使主拐臂顺时针转动，同时由分闸弹簧的预压缩力将断路器本体保持在分闸位置（如图6B）。
2.3电气控制和信号系统：
见二次控制回路使用说明书（0PH.412.002-8）。
3安装和调试
3.1断路器出厂时，是和GIS的其它元件装配在一起、整块运输的。
3.2断路器在出厂时已安装调试完毕，现场可直接充SF6气体，只需进行特性复核等投运前的工作。
3.3二次线路的连接：
见0PH.412.002-8二次控制线路使用说明书。
3.4速度的测量
速度测量采用的扇形板旋转测速法。
3.4.1分闸、合闸速度定义如下：
分闸速度：
从刚分点到刚分点后10ms内的平均速度。
合闸速度：
从刚合点到刚合点前10ms内的平均速度。
3.4.2测速时注意事项
测速是在额定工作气压和额定操作电压下进行。
4投入运行前的检查和试验项目
断路器在安装调试后，投入运行前做以下检查和调整，并满足本说明书的规定值。
4.1测量断路器内SF6气体水份含量应不大于150ppm（V/V）。
4.2主回路电阻测量详见0PH.412.002第4.5条。
4.3重新检查安装时的各螺钉、螺栓、螺母是否紧固，各销轴、挡圈、开口销是否安装正确，各气室是否达到额定压力值，检查各信号指示、闭锁装置及加热驱潮装置是否正常，电气线路是否有松动脱落现象。
4.4断路器的操作试验
在额定SF6气压和额定操作电压下，对断路器进行单分、单合各5次，分-0.3s-合分2次，并测量各项参数，应符合表2规定。
在额定电压下测量弹簧机构储能时间应小于15s。
注：
每次操作之间要有大于3min的时间间隔。
4.5所配间隔汇控柜试验：
详见0PH.412.002-8二次控制柜安装使用说明书。
5产品的维护和检修
5.1每周的巡检
5.1.1检查并记录SF6气体压力。
5.1.2断路器分合的次数。
5.1.3其它异常情况和状态。
5.2每12年的检查和维护
先将断路器退出运行，并使之处于分闸和合闸弹簧未储能位置，切除交流、直流电源。
检查内容除每周的巡检内容外，还包含以下部分：
5.2.1将机构的二次面板拆下，紧固机构中的螺栓和螺母。
5.2.2测量SF6气体水份（见4.1条）。
5.2.3测量主回路电阻（见4.2条）。
5.2.4对断路器密封面及充气接头部进行定性检漏（见0PH.412.174第4条）。
5.2.5检查密度继电器的动作值，应符合0PH.412.174中表4要求。
5.2.6检查电气控制线路是否松动和各元件是否正常。
5.3大修
大修应在产品运行每10年或累计开断额定电流2500次或开断额定短路电流16次或断路器操作次数达到3000次后进行。
大修应由制造厂或制造厂派人指导实施。
表2
序号
项目
单位
数值
1
断路器SF6气体额定压力20℃
MPa
0.6
2
分闸时间（额定电压）
ms
28±4
3
合闸时间（额定电压）
ms
80±20
4
分闸速度（额定电压）
m/s
5
5
合闸速度（额定电压）
m/s
2.5±0.5
6
额定操作顺序
分-0.3-合分-180s-合分
7
三极分闸同期性
ms
≤3
8
三极合闸同期性
ms
≤5
9
分-合时间
s
出厂时≤0.3，运行时＞0.3
10
合-分时间
ms
出厂时＜60，运行时＞60
11
分合闸线圈
V
DC220/110
12
储能电机
V
AC/DC220
6断路器易损件一览表（表3）
根据用户需要，可以自行购买。
表3易损件一览表
图号
名称
数量
备注
8PH4.370.057.1
O形密封垫圈
1
断路器装配
8PH4.370.057.2
O形密封垫圈
1
断路器装配
8PH4.370.057.3
O形密封垫圈
2
断路器装配
PTY.064
680×8.6O形密封垫圈
2
断路器装配
8PH4.370.037.5
O形密封垫圈
1
断路器装配
8PH4.370.037.6
O形密封垫圈
1
断路器装配
PTY.064
55×3.5O形密封圈
2
断路器装配
PTY.064
95×5.7O形密封圈
2
断路器装配
PTY.064
750×8.6O形密封圈
2
断路器装配
8PH4.370.005.30
O形密封圈
2
断路器装配
8PH4.551.036
动弧触头
3
灭弧室装配
8PH3.551.019
静弧触头
3
灭弧室装配
8PH3.771.010
大喷口
3
灭弧室装配
8PH3.771.011
小喷口
3
灭弧室装配
5PH3.520.015
线圈
2
分、合闸共用
图1断路器总装
图2断路器装配
图3灭弧室装配
4-1内拐臂（B相）4-2内拐臂（A或C相）4-3内拐臂（C或A相）
4-4主传动4-54-5传动拐臂4-6连杆
图4拐臂盒装配
图5灭弧室工作原理
图7测速接线示意图和行程角度对照表
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