ZW30A405安装使用说明书.docx
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ZW30A405安装使用说明书
ZW30A-40.5（带外置CT和无CT）安装使用说明书
1概述
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。
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
分、合闸操作电压
V
见表3
17
SF6气体年漏气率
%
≤0.5
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
2.1ZW30A-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1ZW30A-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
2.1.5SF6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/110V2.0A/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.380V,d.c.220V
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
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
17.挚子18.输出轴19.合闸电磁铁20.弹簧调整螺栓
21.过流脱扣电磁铁22.右安装角钢23.手分按钮24.储能电机
25.右侧板26.手合按钮27.储能指示摇板28.行程开关
29.合分指示
图3弹簧操动机构结构图
1挂簧轴
2合闸弹簧
3储能电机
4输入轴
5星轴
6储能轴
7挂簧拐臂
8传动齿轮
9手动储能摇板
图4机构储能动作示意图
1挂簧轴
2合闸弹簧
3合闸凸轮
4连杆凸轮滚子
5凸轮限位滚子
6合闸挚子
7联锁轴销
8合闸按钮
9合闸半轴
10合闸电磁铁
图5机构合闸操作示意图
2.2.2.4分闸操作
机构合闸后，拉伸了分闸弹簧，已为分闸作好了准备。
只要接到分闸信号，即可实现分闸操作。
分闸操作可通过分闸电磁铁电动分闸，也可进行手动分闸。
2.2.2.4.1分闸电磁铁分闸
机构合闸后，可用分闸电磁铁进行分闸操作。
分闸电磁铁电源可独立使用，在机构电路上已单独引出；当然也可与合闸电源共用。
当分闸电磁铁接到分闸信号后，线圈带电，动铁芯推动分闸半轴顶板，使扇形板的扣接量减小到零，实现解扣。
输出拐臂在分闸弹簧拉力的作用下逆时针转动，完成分闸。
2.2.2.4.2手动分闸
按动手动分闸按钮，转动分闸半轴，实现解扣，完成分闸过程。
2.2.2.5凸轮连杆机构
凸轮连杆机构是该弹簧机构的核心部件，它与机构的合分闸操作、合闸联锁、合分闸速度等密切相关，凸轮连杆机构的动作原理见图6。
凸轮连杆机构的状态分为分闸已储能（图6a）、合闸未储能（图6b）、合闸已储能（图6c）、分闸未储能（图6d）四种情况。
2.2.2.5.1凸轮连杆机构的合闸动作
当机构处于分闸已储能位置（图6a）时，连杆滚子11在摇臂13的复位弹簧及断路器分闸弹簧力的作用下，进入合闸凸轮4的槽内，扇形板1复位，完成了合闸动作的全部准备工作，只要按动手动合闸按钮或给合闸电磁铁发出合闸信号，使合闸半轴与合闸挚子脱扣，凸轮4在合闸弹簧的拉力作用下，顺时针转动，推动滚子11向右运动，同时滚子11通过直连板12作用于摇臂13上的力，使其绕F点逆时针转动，带动扇形板1逆时针转动，直到与分闸半轴3脱扣为止。
这时B点受约束不能运动，B-C-D-E-B成为四连杆机构，从动臂BC在凸轮的推动下逆时针转动，通过直连板10及输出拐臂9使断路器合闸，当凸轮转至等弧面上时，便完成了合闸动作。
1.扇形板2.联锁板3.分闸半轴4.合闸凸轮5.销子
6.合闸半轴7.挚子8.销子9.输出拐臂10.连板
11.连杆滚子12.直流板13.摇臂
图6凸轮连杆机构
2.2.2.5.2凸轮连杆机构的重合闸操作
机构完成合闸动作后，凸轮连杆处于图6b所示位置，这时机构可以储能，因为凸轮和滚子相接触在凸轮的等圆弧面上，所以在储能过程中，输出拐臂始终处于图6b的位置，对断路器的合闸位置毫无影响，储能结束后，凸轮连杆机构处于图6c的位置。
这是进行分闸操作，凸轮连杆机构恢复到图6a的位置，只要接到分闸信号，便可完成一次重合闸操作。
2.2.2.5.3凸轮连杆机构的分闸操作与自由脱扣
在合闸未储能时（图6b），一旦接到分闸信号，分闸半轴在脱扣力的作用下，逆时针转动，这是由于A和B点约束解除，连杆机构变成具有两个自由度的机构，BC杆不受凸轮影响，在分闸弹簧力的作用下完成分闸动作，实现自由脱扣。
2.2.3控制电路电气原理图及配线施工图见附图1、附图2。
3吊运及验收
3.1吊运时的注意事项
3.1.1断路器应处于分闸且弹簧机构未储能的状态下，电流互感器与断路器分开运输，出厂的断路器充SF6气体0.02MPa（20℃）。
3.1.2吊运过程中不得有翻转、碰撞和强烈振动现象发生。
3.1.3起吊位置（见图1），起吊时应将三相下出线板用木方或角钢连接起来，以免起吊时吊绳夹空。
3.2验收
3.2.1断路器运到站后，应立即开箱检查断路器是否完好无损。
3.2.2核对断路器名牌上数据与定货单上是否一致。
3.2.3根据装箱单核对文件和附件是否齐全。
4安装及运行前的检查
4.1安装说明
4.1.1断路器安装前准备好牢固的地基和必要的场地，地基图如图7断路器向下的动载荷1950kg，向上动载荷1750kg。
4.1.2安装前清除断路器、电流互感器外表面的尘埃和污物，先将断路器安装在准备好的地基上，用8个M20地脚螺栓紧固，然后再将电流互感器安装至托架上。
4.2接线
4.2.1主回路接线前，应用细砂纸将接线板擦拭干净，接线螺栓为24个M16×65六角螺栓。
4.2.2二次回路电缆经断路器支腿、支架进入机构箱或由机构箱下面直接引入。
4.2.3根据实际需要的电流比，将电流互感器外部引线与机构箱端子相连。
在运行中，电流互感器二次回路严禁开路。
4.2.4可靠连接接地线。
4.2.5控制回路参照配线施工图连接，连接导线的截面积不小于1.5mm2。
4.3运行前的检查
4.3.1断路器出厂前，已全部安装调试完毕，并充有0.02MPa（20℃，0.2Mpa下水份含量不超过500PPm）SF6气体。
用户在现场安装就位后，不需要将断路器打开。
运行前检查SF6气体压力是否正常，所有密封面连接螺栓是否松动，三极气体连通管路和压力表是否完好，瓷件有无破损。
4.3.2如发现气体压力不足时，按上述要求检查后进行充气。
将充气工具与气瓶和断路器充气接头连接后，缓慢打开气瓶阀门直接进行充气，充气压力至0.02MPa（20℃）；如对断路器进行解体维修，充气前应先抽真空到1000Pa，维持30min，然后充SF6气体至0.02MPa（20℃）。
图7-1不带过渡架外形、地基图
图7-2带过渡架外形、地基图
4.3.3断路器充气后，对所有密封面采用灵敏度为10-6的卤素检漏仪进行定性检漏，不应有漏点存在，如发现漏点可与本厂联系。
4.3.4检查分、合闸铁芯动作灵活性
用手按机构正面的分闸和合闸按钮，分、合闸铁芯动作灵活且无松动及无卡滞现象，机构动作正常。
4.3.5测量主回路电阻，不大于40μΩ。
4.3.6绝缘检查
a.极间、极对地及断口间施加1min工频电压76kV。
b.二次回路：
不小于1MΩ（运行中不小于0.5MΩ），用1000V或500V兆欧表测量。
c.储能电机：
不小于0.5MΩ，用500V兆欧表测量。
4.3.7操作试验
进行以下操作试验应动作正常
a.30%额定分闸电压下，连续分闸3次，不应分闸。
b.85%和110%的额定合闸电压及65%和120%额定分闸电压下“合”、“分”各2次，应可靠动作。
注：
如安装地点操作电压达不到规定上限值，允许用运行期间可能达到的最高电压代替进行此项试验。
c.在额定分、合闸电压下，“分—0.3s—合”、“分—0.3s—合分”各3次。
如断路器使用时不要求重合闸，可按“合分”4次及“合”、“分”各7次操作。
4.3.8分合闸指针指示位置正确，其紧固螺钉应拧紧。
4.3.9如对表2中各项技术要求有怀疑或进行其它调整及变动时，也可作相应的检查。
5维护、检修及调整
5.1维护
断路器在运行时，要定期进行维护检查。
维护检查内容有：
气体压力表是否正常，有无漏点，瓷瓶有无破损及严重污物，紧固螺钉是否有松动，分、合闸指针的指示位置是否正确，机构动作应正常，并定期为运动部位涂润滑油，断路器内部有无异常响声及严重发热现象，如发现问题，须查明原因，分析对正常运行是否有严重影响，必要时应及时退出运行，进行检修。
断路器长期不运行，也应进行定期检查和维护，避免发生严重受潮、锈蚀等。
5.2检修
5.2.1断路器在下列情况下应进行检修
a.运行10年；
b.操作次数达10000次；
c.开断额定短路开断电流达20次或与之相当的电寿命。
5.2.2检修环境应清洁干燥，且通风良好。
解体后主要检查更换磨损、烧蚀严重的零部件，已老化的密封圈，重新清洗各零部件，绝缘拉杆送入80℃～100℃的烘炉4h后进行装配。
断路器检修时，可与制造厂联系协商，在制造厂指导下进行，或到制造厂检修。
5.3调整与测量
5.3.1机构与断路器靠连杆连接。
机构与断路器连接时，机构必须在合闸、已储能，断路器为合闸状态下进行。
连杆在自由状态下自然连接。
连好后，在分闸储能状态下连杆滚子11（见图6）应进入合闸凸轮4的凹槽内，使扇形板1复位，即完全脱离分闸半轴3。
若扇形板1不能复位，说明连杆的长度不合适，应重新调整，否则会出现空合现象。
5.3.2连接连杆时，机构必须在分闸已储能状态下进行。
为此，先手动储能，再用慢分扳手套在图4中输出轴18的外六方上，手按分闸按钮，反时针扳动输出轴，机构就分闸了。
5.3.3连杆连接好后，首先给传动部分涂润滑油，然后作几次手动储能，手动合、分操作，排除卡滞现象。
5.3.4在手动合、分过程中，有可能合闸不到位。
合闸不到位压出的超行程不是真实的，这时应先调长连杆长度，使一次合闸到位。
如超行程偏小，可逐渐缩短连杆长度，在无卡滞、变形情况下，如果合闸仍不到位，则可调节弹簧调整螺栓，适当增加合闸弹簧力。
5.3.5在机构手动可靠分、合闸的基础上，进行电动操作，调整断路器超行程、分闸及合闸速度、三极分、合闸同期性、触头合闸弹跳时间等机械特性。
调整三极之间的拉杆长短，可以调节三极分、合闸同期性。
在三极同期性满足要求情况下，连杆长则超行程大，反之则小。
合闸弹簧力大，则合闸速度高；合闸弹簧力小，则合闸速度低。
分闸速度只与分闸弹簧力的大小和超行程有关，分闸弹簧力与超行程大，则分闸速度大，反之则小。
触头合闸弹跳时间与超行程大小、合闸速度有关，超行程大则弹跳时间小，超行程小则弹跳时间大；合闸速度大则弹跳时间大，合闸小则弹跳时间小。
可以反复调节分、合闸弹簧力的大小，以期达到最佳值。
5.3.6断路器出厂时，合、分闸半轴的扣接量，合、分闸电磁铁，辅助开关和行程开关等均已调好，一般情况下不须再动。
如确实需要调节，应谨慎从事，以防断路器动作失常。
如果要调节分、合闸半轴的扣接量（扣接量要求2mm～4mm），可以通过调节分、合闸半轴的小连杆长短进行。
辅助开关的调节与此类同。
行程开关的调节，如果储能电机在储能完毕后，行程开关不能切断电源，则可以微调图1中储能指示摇板的角度，使储能完毕后，行程开关上的小簧片与壳体之间有1mm左右的间隙，严防压死，否则会损坏行程开关。
5.3.7断路器在检修时，应首先将机构合闸弹簧能量释放。
释放合闸弹簧能量的方法可以将断路器进行一次“合—分”闸操作。
这时应将储能电机电源切断，以防再次储能。
6贮存
断路器如长期存放，应定期进行检查并将机构的转换开关及接线端子的导电部分涂工业凡士林油。
存放室内保管且干燥通风。
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