许继VEM-12户内高压真空断路器_电力/水利_工程科技_专业资料。许继VEM-12户内高压真空断路器 A为永磁机构 B为弹簧结构
许 继 集 团 VEM-12A 型户内高压真空断路器 安 装 使 用 说 明 书 许继电气股份有限公司开关公司 VEM-12A 型户内高压真空断路器 目 目 录 录 ........................................................... 1 1 概述 ............................................................ 2 1.1 型号、名称及含义 .............................................. 2 1.2 主要用途及适用范围............................................... 2 1.3 产品执行的标准名称及编号 ....................................... 2 1.4 使用环境条件或工作条件 ......................................... 2 1.5 外形尺寸以及重量 .............................................. 3 2 结构特征与工作原理 .............................................. 5 2.1 总体结构及其特点 .............................................. 5 2.2 各配套件、电气元件的作用及其工作原理 .......................... 6 3 技术性能 ....................................................... 8 3.1 主要参数 ..................................................... 8 3.2 机械特性参数 ................................................. 9 3.3 永磁操动机构技术参数 .......................................... 9 3.4 控制单元技术参数 ............................................. 10 4 安装、调试 .................................................... 10 4.1 安装前的检查 ................................................ 10 4.2 调试与操作 .................................................. 10 5 故障分析与处理 ................................................ 11 6 保养、维护 .................................................... 11 6.1 运行时的维护与保养 ........................................... 11 6.2 长期停运时的维护与保养 ....................................... 12 7 运输、储存 .................................................... 12 7.1 吊装、运输注意事项 ........................................... 12 7.2 储存条件、储存期限及注意事项 ................................. 12 8 随机文件 ...................................................... 13 附录 VEM-12A 二次原理图 ......................................... 14 1 VEM-12A 型户内高压线 型号、名称及含义 型号：VEM-12A/口–口 名称：户内高压真空断路器 含义：VEM-12A /□-□ 额定短路开断电流 kA 额定电流 A 产品系列号（固封极柱+永磁机构） 额定电压 kV 线 主要用途及适用范围 VEM-12A 型户内高压真空断路器（以下简称断路器）用于交流 50Hz，额定电 压 12kV 的三相交流电力系统，具有开断、关合负荷电流、过载及短路电流的功 能。 断路器适用于投切各种不同性质的负荷及频繁操作的场所， 可供工矿、 企业、 发电厂及变电站电气设施的保护及控制之用。 断路器采用操动机构与断路器本体一体式设计，可以固定式安装，固定式断 路器增加相应的联锁，可以满足配 XGN2、GG1A 等固定柜的需要；也可以配用专 用推进机构，组成手车单元，配 KYN28(GZS1)-12 等移开式开关设备使用。 1.3 产品执行的标准名称及编号 GB 1984-2003 GB/T 3309-1989 GB/T 11022-1999 GB/T 16927.1-1997 JB 3855-200X DL/T 402-1999 DL/T 403-2000 IEC 62271-100：2001 高压交流断路器 高压开关设备常温下的机械试验 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 高压交流真空断路器 交流高压断路器订货技术条件 12kV～40.5kV高压真空断路器订货技术条件 高压交流断路器 1.4 使用环境条件或工作条件 1.4.1 正常使用条件 最低温度－15℃（允许在-35℃时储运） b) 周围环境湿度： 日平均相对湿度：≤95% 月平均相对湿度：≤90% 2 a) 周围环境温度： 最高温度＋40℃ VEM-12A 型户内高压真空断路器 日平均蒸汽压： 月平均蒸汽压： c) 最大海拔高度： 不超过 1000m d) 地 的污染。 1.4.2 特殊使用条件 在超出 GB/T 11022 和本使用说明书规定的正常环境条件下使用时，由用户 和制造商协商。 震 烈 度： 不超过 8 度 e) 周围空气没有明显地受到尘埃、烟、腐蚀性或可燃性气体、蒸气或盐雾 ≤2.2X10-3MPa ≤1.8X10-3MPa 1.5 外形尺寸以及重量 1.5.1 外形尺寸 VEM-12A型户内高压真空断路器根据不同的需要有手车式和固定式两种，其 手车式外形尺寸参见图1A和表1，固定式外形尺寸参见图1B和表2。 A S R T 89 ?? ? ? ? ?? H J B E P P 行程8-10mm 图 1A 手车式 VEM-12A 外形尺寸图 3 L M N VEM-12A 型户内高压线 额定短 额定 P(相 配柜 路开断 电流 间 宽度 电流 (A) 距) (kA) 800 630 20～25 210 20～ 800 1250 210 31.5 800 1600 25～40 210 1000 630 20～25 275 20～ 1000 1250 275 31.5 1000 1600 25～40 275 1000 2000 25～40 275 31.5～ 1000 3150 275 40 4000 31.5～ 1000 275 注 40 H A B E J K L M N 单位：mm R S 275 638 652 433 280 598 76 78 637 508 277 275 638 652 433 280 598 76 78 637 508 277 275 638 652 433 280 598 76 78 637 508 277 275 838 852 433 280 598 76 78 637 508 377 275 838 852 433 280 598 76 78 637 508 377 275 838 852 433 280 598 76 78 637 508 377 310 838 852 373 295 586 77 88 698 536 377 310 838 852 373 295 586 77 88 698 536 377 310 838 852 373 295 586 77 88 698 536 377 注：额定电流为 4000A 时，需强制风冷。 ?? ? ? ? ?? 图 1B 固定式 VEM-12A 外形尺寸图 4 VEM-12A 型户内高压线 注 注：额定电流为 4000A 时，需强制风冷。 额定短路开断电流 (kA) 20～40 20～40 25～40 P 210 275 275 H 275 275 310 A 520 650 650 C 588 770 770 J 237 237 252 K 405 405 465 单位：mm L F 390 390 427 20 20 20 注意：在安装时必须保证铜排在自由状态下与断路器出线导电面可靠接触， 不得用外力对铜排校形，不得强行安装。 1.5.2 重量 规格 重量 手车式 固定式 630～1600 137 kg 105 kg 额定电流(A) 2000～2500 175 kg 135 kg 3150～4000 230 kg 195 kg 2 结构特征与工作原理 2.1 总体结构及其特点 2.1.1 总体结构 VEM-12A型户内高压真空断路器由灭弧室本体、固封极柱、永磁机构、控制 单元及壳体组成，总体结构采用操动机构和极柱前后布置的形式，灭弧室和操动 机构通过主轴拐臂连接，动作简单可靠，可充分保证三相合、分闸的同期性。断 路器的结构示意图参见图2。 2.1.2 主要特点 1）采用中封式陶瓷真空灭弧室，该灭弧室采用铜铬触头材料，杯状纵磁场 触头结构，该触头的电磨损小，电寿命长，耐压水平高，介质绝缘强度稳定，弧 后恢复迅速，开断能力强。 2）采用固封极柱，利用环氧树脂自动压力凝胶工艺(简称APG工艺)将高性能 的真空灭弧室、上下出线端子等一次导电部件浇注成为一个整体，将表面绝缘变 成体积绝缘， 使一次部分的绝缘状态完全不受外界环境的影响， 提高了耐环境性。 3）采用永磁操动机构，省去了传统机构的储能、锁扣等机械装置，机构大 为简化，其零件数量较传统机构减少了70％以上，从而大大提高了机构的可靠性 和寿命，其本身寿命可达到10万次。 5 VEM-12A 型户内高压线）测试设备先进，由瑞典堡伽玛TM1600断路器机械特性测试仪及分析软件 组成功能强大的计算机自动测试系统，保证每台断路器的机械特性达到最佳状 态。 图2 断路器结构示意图 2.2 各配套件、电气元件的作用及其工作原理 2.2.1 固封极柱（如图3） 断路器的真空灭弧室和上下出线端子等零部件被固封在环氧树脂浇注体内， 避免了真空灭弧室外表面的污染，增大了沿面爬电距离，从而提高了断路器适应 环境的能力。 真空灭弧室灭弧原理：当动、静触头在操动机构作用下带电分闸时，在触头 间将会产生真空电弧，同时，由于触头间隙中产生适当的纵磁场，使真空电弧保 持为扩散型，并使电弧均匀分布在触头表面燃烧，并维持低的电弧电压。在电流 自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸汽在微秒数量级的时间内就可以复合或 凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口的介质绝缘强度很快会被恢复，从而电 弧熄灭，达到分断的目的。由于该断路器采用纵向磁场控制真空电弧，因而具有 很强而稳定的开断电流的能力。 6 VEM-12A 型户内高压线 永磁操动机构 断路器固封极柱 VEM-12A型真空断路器配用我厂自主生产的永磁操动机构，该机构是单稳态 磁路系统，合闸时，通过激磁线圈驱动动铁心到合闸位置，利用永久磁铁的闭合 磁路保持在合闸位置，同时实现分闸弹簧储能；分闸时，激磁线圈提供启动力， 在分闸弹簧力的作用下分闸并保持在分闸位置。当控制系统出现故障时，可将分 闸手柄插入分闸装置内对断路器进行紧急分断， 其分闸时间和速度由分闸弹簧决 定，不因人为因素而改变。 动作原理：在合闸条件满足并有合闸指令时，供电单元接受合闸信号后向机 构线圈供电，机构线圈产生的磁场与永久磁体产生的磁场叠加，驱使动铁心带动 传动机构向合闸方向运动，同时将分闸弹簧拉伸储能，合闸到位后控制单元将合 闸电流切断，合闸结束，合闸位置由永久磁体构成的闭合磁路保持。在分闸条件 满足并有分闸指令时，供电单元接受分闸信号后向机构线圈反方向供电，其产生 的磁场抵消一部分永久磁体产生的磁场（即抵消一部分永磁力），在分闸弹簧的 作用下执行分闸动作，分闸到位后控制单元将分闸电流切断，分闸结束，分闸位 置由分闸弹簧保持。 手动紧急分闸是用人力通过杠杆的作用代替了分闸电容器的 激励脱扣作用，分闸时间和分闸速度由分闸弹簧决定，不因人力而改变。 2.2.3 永磁操动机构驱动器 本驱动器主要由开关电源、分合闸控制单元、电容器电压监测单元、充电控 制单元、开关量监测单元等组成。主控制芯片为PIC单片机，分合闸采用IGBT进 行控制，可实现精确时间控制且可靠性高。 7 VEM-12A 型户内高压真空断路器 控制单元内含有永磁操作机构的控制逻辑，分闸和合闸线圈驱动，储能电容 充电恒压模块，过充电截止保护等。 合、分闸操作时，当断路器合、分闸到位时，控制回路自动迅速切断机构线 圈上的电流，对机构线圈起到保护作用。 驱动器可实施近控操作分/合闸和远控分/合闸，分/合闸遥信输出，储能电 容充电恒压指示。 可与电力系统自动综合保护联合实施各种保护分闸和重合闸操 作。 工作原理：装置工作电源输入AC或DC220V电压，合、分闸电容器组上充以恒 定的DC220V机构线圈操作电压，为操动机构的线圈激励提供所需的瞬间放电能 量。它能储存一个完整的分合操作循环所需要的能量。当一个工作循环结束后， 电容器组在不足20s内以2A的峰值电流重新充电到DC220V。 2.2.4 防误操作联锁 断路器能提供完善的防止误操作的联锁功能： 手车式断路器在工作位置或试验位置合闸操作完成后， 限制手车推进的联锁 弯板被压紧，此时手车将无法摇进，以防止在断路器处于合闸状态下推进或拉出 负荷区。 手车式断路器既不在工作位置， 又不在试验位置时， 不能进行合、 分闸操作。 3 技术性能 3.1 主要参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 额定电压 额定频率 额定短时工频耐受电压 额定雷电冲击耐受电压（峰值） （1min，有效值） 额定电流 额定短路开断电流 额定短时耐受电流（4s） 额定峰值耐受电流 额定短路关合电流 额定操 开断电流≤31.5kA 作顺序 机械寿命 电寿命 8 名称 单位 kV Hz kV A 630 20 kA 20 50 数据 12 50 42 75 630～ 1250 1250～ 1600～ 3150 4000 注1 25 25 63 31.5 31.5 80 40 40 100 50 63 80 100 分-0.3s-合分-180s-合分 分-180s-合分-180s-合分 M2级(30000次) E2级（50次）注2 开断电流为40kA VEM-12A 型户内高压线 额定电缆充电开断电流 额定单个 / 背对背电容器组开断电 流 额定背对背电容器组关合涌流 A A kA 25 630/400 12.5(频率不大于1000Hz) 注：额定电流为 4000A 时，需强制风冷。 注2：额定短路开断电流为40kA时，开断次数为30次。 3.2 机械特性参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 触头开距 超行程 三相分、合闸不同期性 触头合闸弹跳时间 合闸触头接触压力 平均分闸速度 平均合闸速度 额定工作电压 分闸 时间 额定及最高操作电压 最低操作电压 mm 名称 单位 数据 11±1 3.1±0.3(≤1250A) 3.5±0.5(≥1600A) ms ≤2 ≤2 2400±200(25kA) N 3100±200(31.5kA) 4250±250 (40kA) m/s V ms ms 1.0～1.4 0.4～0.8 AC/DC 220 ≤50 ≤60 ≤100 ≤50 (630A) 11 手车式断路器主回路电阻 μΩ ≤45 (1250A) ≤35(1600～2000A) ≤25(2500A以上) 12 触头允许磨损厚度 mm 3 合闸时间 3.3 永磁操动机构技术参数 名称 机构线V 工作电流 项目 合闸（峰值） 分闸（峰值） 电阻 单位 A A Ω 技术参数 90 38 1.78 9 VEM-12A 型户内高压线 控制单元技术参数 a) 额定工作电压：交流220V 或直流220V 注：订货时应表明。 b) 分/合闸储能电容充电稳压设定值可调范围200V～240V c) 分/合闸输入信号有效持续时间≥ 6ms d) 远控分/合闸操作电源电压交流220V或直流220V 注：订货时应标明操作电源电压值。 e) 驱动器向外提供的12V电源最大输出功率为1W。 4 安装、调试 4.1 安装前的检查 断路器在出厂前已经过严格的出厂检验，参数均已符合技术要求。安装前须 做如下准备工作： 4.1.1 断路器开箱后，检查产品是否与订货单一致，装箱单是否与实物相符； 4.1.2 检查断路器是否损坏，如有损坏请修复后再使用； 4.1.3 清除污垢，尤其是绝缘件表面，由于运输或储存过程产生的污垢会严重影 响产品绝缘性能； 4.1.4 按照原理图和配线图检查二次连线 手车式断路器请按如下步骤：将推进手柄插入手车推进操作孔内，顺时针 摇动为推进，反之退出，推进总行程为200mm。推进或拉出前应首先使断路器处 于分闸状态，选配有手车闭锁电磁铁的断路器还应解除闭锁，随后中速摇转手柄 约20圈，当听到“嗒”的一声时即为到位（切忌用力过大而损伤推进机构） ，同 时相应位置的手车行程开关接通。 4.2 调试与操作 4.2.1 手分操作 在断路器处于合闸位置时，将手动分闸手柄插入到手动分闸装置轴孔中，向 下压手柄，检查分闸动作是否正常。 4.2.2 电动操作 按断路器和所配开关柜随机所附的二次原理图、接线图，接通储能回路、分 闸回路、合闸回路电源，按操作规程对断路器进行储能、合闸和分闸操作，观察 储能状态、分合位置指示是否正常。 操作步骤： 1) 控制单元施加额定工作电压，驱动器自动开始充电。第一次充电时间约 15 秒。 10 VEM-12A 型户内高压真空断路器 注意：通电前请认真检查以下各项①接线是否正确！②是否已经可靠接地！ ③电源电压为交流或直流220V！ 2) 当合、分闸电容器电压都充到额定值下限时，储能指示灯开始亮，这时 可以进行合闸、分闸操作，检查断路器是否动作正常。 3) 检查计数器是否动作正常。 4) 检查合、分指示是否正常。 5) 切除驱动器的电源，储能电容器自动放电，放电时间约为3分钟。 对于手车式断路器，手车功能的调试需要与开关柜（例如 GZS1－12型户内 金属封闭铠装式开关设备）配套调试。详细的调试指导可参考开关柜的说明书。 5 故障分析与处理 操作过程可能出现的问题及解决办法 故障现象 原因分析 处理方法 储能 不需再次合闸 摇到试验位置或工作 位置 检查并正确接线 给二次送电 分闸 推进手柄插入到位 手车摇到试验位置 合上接地开关，解开柜 体接地联锁 断路器处于未储能状态 断路器已处于合闸状态 手车式断路器未完全摇到试验位置或 无法合闸 工作位置 二次线路不正确 二次未送电 断路器处于合闸状态 推进手柄未完全插入到位 手车不能推进 手车未完全摇到试验位置，致使与柜体 或拉出 配合的舌板无法解锁 接地开关未合闸，柜体接地联锁未解开 如按上述解决办法处理后，还无法解决问题或有其它疑问时，请与生产厂家 联系请求提供技术支持。 6 保养、维护 6.1 运行时的维护与保养 本公司提供的断路器使用的滑动轴承均为长寿命轴承， 各传动部位涂有长效 润滑脂，在正常使用条件下，无需经常加油润滑。一般在进行例行检修时，作些 适当的维护和保养。 6.1.1 产品在运行一年时间后（从新设备投入运行时计） ，视具体情况，对产品 进行适当的保养、维护及检查。 11 VEM-12A 型户内高压真空断路器 a）对产品进行适当的清洁处理，去除绝缘件表面的污垢，并用醮有酒精的 干净软布擦拭干净。如果使用环境比较恶劣（冶金企业、化工厂、盐雾超标地） 必须缩短维护和保养周期，增加维护和保养次数。保养时在机械传动部位涂适量 润滑脂（或润滑油） ，并查看各处连接是否有松动现象。 b）对产品进行绝缘性能测试，以检查真空灭弧室的真空度或其它外部原因 造成绝缘强度降低的情况。 6.1.2 产品在每运行四年时间后 （从上次维护开始时计） ， 视具体情况， 参照 6.1.1 中所述方法对产品进行适当的保养、维护及检查。 6.1.3 产品在从新设备投入运行十年时间后，视具体情况，除参照 6.1.1 中所述 方法对产品进行适当的保养、维护及检查外，需做以下维护： a）作为预防措施，应更换在运行中受到高应力作用的部件。 b）当用新的零件重新装配设备时，应更换所有的弹簧垫圈、开口销和其它 各种紧固件。 c）全面复查操动机构。 d）进行整组性能试验。 6.2 长期停运时的维护与保养 当断路器长期放置时，润滑脂会老化凝固，活动部件间的运动阻力会增加， 当产品再次投入运行时，需对各活动部件重新做润滑处理。 7 运输、储存 7.1 吊装、运输注意事项 7.1.1运输时断路器应处于分闸位置。运输或储存时应采用专用包装件，而且按 单台包装，外部应注明断路器型号、到货地点、订货单位及其它有关标志。 7.1.2 断路器准备从包装箱中吊起时，应将挂钩挂在断路器上标有起吊标记处， 搬移时不得使上下触臂受力，同时不应让断路器受到较大的冲击振动。 注意：在正式进柜操作前，请按要求去除起吊装置。 7.1.3在运输及吊卸过程中应避免强烈震动、颠篱、碰撞和倒置，装卸和放置时 应按包装箱上标志要求进行。 7.2 储存条件、储存期限及注意事项 7.2.1 产品应放在通风、干燥、防潮、防震、防强光照射及防有害气体侵蚀的室 内，周围不得有易燃和易爆物。 12 VEM-12A 型户内高压线 产品长期存放应定期检查环境是否符合要求。 储存期限超过10年要投入使 用的产品，必须返回生产厂家检查后方可投入使用。 8 随机文件 a) 装箱单； b) 产品合格证明书； c) 产品使用说明书和配线图； d) 产品出厂检验记录单； e) 附件、易损件、备件清单。 13 VEM-12A 型户内高压真空断路器 附录 VEM-12A 二次原理图 14 VEM-12A 型户内高压线
