分界开关的主要功能和说明.docx

1、分界开关的主要功能和说明随着电网迅速发展，对安全供电的可靠性要求越来越高， 针对电网运行中的薄弱 环节电力生产部门采取有效的治理措施，千方百计减少事故停电，缩小停电范围。 10 kV馈线架空线路，由于露天架设，其安全运行直接受周围环境和气候条件的 影响，存在事故率高、事故查找困难、安全可靠性差的问题。一些架空线路较长 的边远山区用户，更是经常受到恶劣气候的影响不能正常用电。分界断路器是将 断路器和微机保护测控，以及通讯模块融为一体的装置，可随杆架设、体积小、 投资少，它的应用对提高架空线路的安全可靠性，保证电网的安全运行具有重要 意义。1.10 kV 馈电架空线路的特点对于远近郊区供电公司来说

2、，在所辖主网主系统中10 kV馈电出线的安全供电十 分重要。但是，10 kV馈电线路特点是结构多样，事故多发，特别是在城近郊区 和远郊区地区还存在大量的架空输电线路， 这些架空输电线路往往都是多分支线 路，安全可靠性差，遇到刮风下雨等恶劣天气，接地和短路故障频发，严重影响 了电网的安全可靠供电。1.1线路结构复杂事故查找困难用户专线只带一两条支线，有的线路是T接多条支线或多台变压器呈放射状；有 的线路短到几十米，有的线路长达几十千米；有的架空线路穿山越岭维护困难， 有的配电变压器老化严重；有的全线架空，有的是电缆架空混合线路；有些架空 线路临时带有电缆用户、带有临时箱变。架空线路一旦发生故障查

3、找困难， 特别 是当线路发生单相接地时，由于故障点难以确定，往往延误了事故处理，造成故 障扩大，进一步发展为相间短路，或者损坏电气设备。1.2线路保护配置相对简单变电站10 kV架空线路保护一般只配置过流、速断、重合闸保护， 在小电阻接地系统中再配置两段零序保护。因此，为保证继电保护的选择性和灵敏性， 就必须 使整条线路都处在保护范围之内，要求线路末端故障时，保护应有足够的灵敏度。 这样，就会由于一处故障造成全线停电，并且线路上下级保护呈阶梯性相互配合， 在线路末端已经没有保护级差时间，只能失去选择性故障掉闸而致使全线掉闸。1.3不同的10 kV接地方式对于消弧线圈接地系统，10 kV配电线路

4、发生线路单相接地故障时不掉闸，只发 接地信号。对于小电阻接地系统，10 kV配电线路配置零序保护，单相接地故障 时掉闸。1.4 10 kV馈线架空线路故障率高、可靠性差,10 kV馈线的故障率高，可靠性差。 随着用户对安全供电的可靠性要求越来越高，安装带有微机保护测控，以及通讯 模块融为一体的用户分界开关，成为解决配电网上述问题的有效方法之一。2.分界断路器的性能和主要作用2.1性能及结构一般分界断路器由开关本体及测控单元两大部分构成见，结构示意图 1分界开冀底休图1分界断路器控制器示意图我公司的分界断路器其主要功能：运行中自动隔离用户侧相间短路故障、 自动切除用户侧接地故障，并可用于操作断开

5、故障电流 分界断路器带有一套外置电压互感器、 一套内置电流互感器；有CPU内部处理器 和通讯模块；故障跳闸时带有电压判断和故障记忆；具备跳闸闭锁功能。分界断路器适用于10 kV中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻接地系统的 10 kV架空配电线路与用户（含临时用户）的分界。2.2主要作用2.2.1自动切除单相接地故障当用户支线发生单相接地故障时， 分界开关自动分闸，甩掉故障支线，保证变电站及馈线上的其它分支用户安全运行。2.2.2自动断开相间短路故障当用户支线发生相间短路故障时，分界断路器控制器保护跳闸后，立即分闸甩掉 故障线路。故障线路被隔离，使馈线上的其它分支用户迅速恢复供电。2.2.3

6、快速定位故障点用户支线故障造成 分界开关动作后，仅责任用户停电，并可主动上报故障信息， 使电力公司能迅速明确事故点，及时进行现场处理，使故障线路尽早恢复供电。2.2.4监控用户负荷分界断路器可将检测数据传送电力管理中心，实现对远方负荷的实时监控。2.3分界断路器的故障处理方式 分界断路器的故障处理方式见表2。表2 分界断路器的故障处理方式 系统接地方式 故障点保护处理单相接地故障中性点不接地系统用户界内判定为永久接地后立即跳闸中性点经消弧线圈接地用户界内中性点经小电阻接地用户界内先于变电站保护动作跳闸中性点不接地系统用户界外不动作中性点经消弧线圈接地用户界外中性点经小电阻接地用户界外相间 短路

7、 故障 处理用户界内故障分界断路器分闸用户界外故障不动作3分界断路器的定值与变电站出线保护定值配合问题3.1对于中性点不接地或经消弧线圈接地系统相间短路动作电流定值：动作时限应与变电站出线保护重合闸动作时间相配合，用户侧产生瞬时故障保护后的自动、快速断开重合恢复供电。由于北京地区10 kV 馈线保护重合闸一般整定为1 s，可选择0.30.5 s。单相接地动作电流定值：零序电流动作定值，根据架空线路截面和长度确定，应 考虑躲过线路对地电容电流。由于在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中， 发生单相接地故障，变电站出线保护不跳闸，只发出接地信号，允许短时间接地运 行。为了便于判断故障，此时分界断路器

8、的动作时限，应考虑躲过瞬间接地时限， 并在变电站发出接地信号之后再动作跳闸，可选择 68 s。3.2对于中性点经小电阻接地系统相间短路动作电流定值：同上。单相接地动作电流定值：中性点经小电阻接地系中，由于变电站 10 kV架空出线一般配置两段零序保护，一段 120A时限为0.2 s ;二段20A、时限为1 s。因 此，此时分界断路器的零序电流动作定值和动作时限， 应与变电站零序保护相配 合，选择0 s。4分界断路器在运行维护中应注意的问题应定期检查分界断路器本体及控制器外观是否完好；分界断路器指示状态是否正 确，运行状态下是否储能；瓷瓶有无裂纹、损伤；分界断路器引线间距是否符合 规程要求；各部

9、位连接是否紧固、有无过热现象；避雷器是否完好；接地装置是 否完好、有无锈蚀；控制器指示灯有无闪烁告警。检查分界断路器是否轮换或接地电阻摇测是否超期， 安装有分界断路器的用户内 部设备相间有无故障，变电站馈线断路器跳闸重合成功后， 应及时组织查找线路 故障点，发现分界断路器分闸时，应及时向用电管理部门通报（分界断路器动作 后，控制器的故障指示灯持续闪烁 48 h ）。应定期安排对 分界断路器清扫检杳，检杳周期与线路登杆清扫检杳周期相同。 原 则上分界断路器运行超过10年应安排轮换检修。5安装分界断路器应注意的问题分界断路器装置只能装于分支线路或末端线路上，不得串连使用，见图 2。图2分界断路器安

10、装示意图分界断路器作为电力公司与用户分界第一断路器， 其一般安装在10 kV架空配电线路支线第一棵杆上，负荷侧接用户。当用户进户线为架空线路，则分界断路器的负荷侧以悬式绝缘子悬挂架空绝缘线 引入，用户第一基电杆电源侧绝缘线安装挂接地线环，保留单极隔离开关。当用户进户线为电缆线路，则从分界断路器的负荷侧以悬式绝缘子悬挂架空绝缘 线引至用户第一基电杆，直接联接电缆。用户第一基电杆电源侧绝缘线安装挂接 地线环，不再安装跌落式熔断器，保留单极隔离开关。分界断路器本体安装时，安装前有关部门应组织进行绝缘电阻测定、工频耐压的 检测及试验；绝缘电阻测定标准：使用 2500 V兆欧表摇测绝缘电阻，分界断路 器

11、，相对地及断口间1000 MQ。工频耐压试验标准：分界断路器，相对地及 断口间：42 kV 1min。分界断路器分合闸操作面及指示面应朝向外 侧。分界断路器控制器的安装：控制器的对地安装高度应不小于 2.5 m将开关控制电缆（随控制器附件）的控制器端插头插入控制器面板插孔， 另一端插入分界断路器底座专用插孔，插头应旋紧。控制电缆缆身端头处、转弯处及直线段每隔 1m应采用2.5 mm2单股铜芯绝缘线固定，拧小辫 5圈。缆身应横平竖直，不应 扭斜。6结束语分界断路器在10 kV架空线路上的应用，大大减少了无故障线路的连带性事故停 电、缩小故障停电范围、缩短用户停电时间，从而提高所带用户的供电可靠性

12、。分界断路器较好地解决了变电站 10 kV出线发生相间短路，以及单相接地故障时 快速定位查找故障点的要求。技术特点：ZW20BF-12型户外交流高压分界真空断路器是一款用户分界开关主要由ZW20BF-12型真空断路器本体,故障检测控制器及外置电压互感器三大部 分组成,保护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 控制功能及通讯功能能可靠判断，检测界内与界外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本体开关是真空方式灭弧并且采用 SF6气体绝缘,箱体采用了引进日本东芝公司 的气体密封，防爆,绝缘结构技术整体密封性能优良，内部充入的SF6气

13、体不泄漏，不受外界环境影响，其弹簧操动机构进行了小型化及性能优化设计，动作可靠性比国内传统的弹簧机 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。产品性能可靠是一种真正的免维护产品。二、 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三、 使用环境条件1、 周围空气温度：-40C +40C ;日温差：日温变化不大于 25C；

14、根据SF6 气体物质性质，当环境温度在-40C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-40C，表压为0.05Mpa时，SF6液 化点为-55C ;零表压，SF6液化点不会超过-60C）。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：w 2000m5、 覆盖厚度：10mm& 空气污秽程度：IV级；7、 地震烈度：W7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。四、主要技术参数4.1断路器的额定参数见表1序号项目单位数值1 额定电

15、压KV122 额定频率Hz503额定电流A6304额定短路开断电流KA20 5额定峰值耐受电流（峰值）KA506额定短时耐受电流（4S）KA207额定短路关合电流（峰值）KA508机械寿命次数次100009 额定短时开断电流开断次数次3010工频耐压（1min）：干试（相间、对地/ 断口）KV42/4811雷电冲击耐受电压（峰值）相间、相对/ 断口KV75/8512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VAC220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。4.2断路器装配调整参数见表2序号项

16、目单位数值1触头开距mm9+1-0.5 J2触头超行程mm3+1-0.53平均分闸速度m/s1.2 0.24平均合闸速度m/s0.6 0.25触头合闸弹跳时间ms26箱体内极间中心距离mm1357箱体外极间中心距离mm2808三相分闸同期性时差ms29每极回路直流电阻 20010 n合闸时间ms 4511分闸时间ms 4512动触头允许磨损厚度mm313 n合闸时触头压力N2000 20014亍SF6气体额定压力（表压）MPa“0”15净重Kg1854.3操作机构主要技术参数4.3.1、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

17、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）4.3.2、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4.3.3、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） 20C时线圈电阻（56 Q）正常工作电压范围（65%110澈定工作电压）434分闸电磁铁线圈技术参数，同合闸线圈。 *4.4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。4.5零序电流互感器*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.

18、15A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。4.6、操作电源4.6.1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10K V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。爬电距离580mm4.7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VAC2202输入丄作电压频率HZ503输入工作电压允许波动范围% 204整机功耗Wv 105米样相电流一次输入值A03600可调6米样零序电流一次输入值A0207电里输入值米样误差

19、%58过流保护一次电流整定范围（二 次）A01500可调9速断保护一次电流整定范围（二 次）A03600可调10过流保护动作延时时间值ms05000可调11零序保护次电流整定范围A020可调12零序保护动作延时时间值S01200可调13重合闸次数次0114第一次重合时间S09.9 15简单遥控器距离米10016控制器净重kg12五、断路器本体的基本结构5.1断路器本体结构见图1断路器本体结构由导电回路、绝缘系统、密封件及壳体组成（如图 1）,其外形如图2。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

20、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。5.2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、过流脱扣器、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（如图 4、图5）图1断路器内部结构示意图图2外形图團U旬-郦寓竝附处于来臨蹴态图3合够簧被拉伸处于已储能状态屮團4机构合闸操作示倉图机构分闸操作示意图六、

21、断路器本体的工作原理6.1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。6.1.1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。6.1.2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。6.2合闸 图4为机构合闸操作示意图。6.2.1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

22、 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。6.2.2手动操作：拉动合闸手动手柄，施加外力（约为 80120N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。6.2.3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

23、现一次自动重合闸操作。6.3分闸 图5为机构分闸操作示意图6.3.1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。6.3.2手动分闸：拉动分闸手动手柄，施加外力（约为 80120N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。633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

24、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。6.4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9控制器0图0控制回路接线原理图常闭接点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

25、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。图7控制保护系统的组成/七、控制和保护装置为了获得优良的保护性能，产品采用了控制器。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。 ZW20BF-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

26、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

27、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。7.1控制器7.1.1盘面控制器的底部的就是其盘面，如图 8所示。援柞T-ffi二次博眄确檯甜电瓏薩虫图帛控制器的盘面7.1.2定值窗打开定值窗盖后，即可见定值窗面板。图9定值窗平面图7.1.3控制器定值的整定用户可通过分界断路器控制装置的定值窗来整定以

28、下定值：相间过流保护定值、延时时间； 相间短路保护定值； 零序（单相接地）电流保护定值、保护延时时间； 重合次数、重合时间。7.1.3.1零序电流定值大小：与分界断路器负荷侧线路的参数有关（线路长度、 是架空线还是电缆线路），可按下表选择：零序保护电流定值整定原则推荐表开关负荷侧架空线长度（m）V 1000V 4000开关负荷侧电缆长度50100150200250300350400450 二(m)定值（A）0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 二开关负荷侧电缆长度（m）480500550600650700750800850900定值（A） n2.22.42.62.8 二

29、3.03.23.43.63.84.0 二如果不采用表中的推荐定值，用户也可以采用下面的计算式对零序电流的整定值 进行计算。定值计算公式电海宦恒珂界內架空线的氏厘址X0.Q2曲缆界內畏度如）XI X3X1.F（A）缆毎公里每相电容电疣经脸值架空线毎發里毎相电容电流经验值7.132 零序保护延时定值原则推荐中性点不接地系统或经消弧线圈接地整定为 1s档，中性点经低电阻接地为Os 档。也可根据线路系统实际情况来整定。7.1.4定值对照表 打开定值窗盖，可看到在定值窗盖上贴有定值对照表及控制器显示定义表。定值对照表明整定 值拨码开关显示的数值所对应的实际整定值。通过改变整定值拨码开关，可设定或修改过流 电流定值、速断电流定值、过流延时时间、零序保 护电流定值、零序保护时间及重合次数、重合时间 等保护定 值。不管控制器是否有电，都可以通过改变拨码开关，对整定值进行设定或修改， 当拨码数 值。若将拨码开关设定得于定值表的最大拨码档位 时，控制器将按最大档位取值。若要整定大于定值 表的数值，请与制造厂家联系。零序保护电笊走值表拨码档位0102030405 0607 0809