高压真空断路器动作特性测试实验指导书.doc

实验一 高压真空断路器动作特性测试
一、 实验目的
1.熟悉12kV真空断路器的技术参数以及结识其内部结构。
2.掌握其储能、合闸、分闸操作过程。
3.运用断路器动特性分析仪测量得到合闸、分闸的相关数据。
二、 重要实验设备
1.ZN63A(VS1)型户内高压真空断路器4台
2.TLHG-305断路器动特性分析仪
3.旋转传感器
三、 实验方法
VS1(ZN63A)型户内高压真空断路器(以下简称断路器)是用于12KV电力系统中的户内开关设备，作为电网设备、工矿公司动力设备的保护和控制单元。由于真空断路器的特殊优越性，特别合用于规定额定工作电流的频繁操作或多次开断短路电流的场合。
断路器采用操动机构与断路器本体一体式设计，既可作固定安装单元，也可配置专用推动机构，组成手车单元使用。
1.真空断路器的技术参数和内部结构
重要规格及技术参数见下表。
序号
项目
单位
数值
1
额定电压
V
12
2
额定短时工频耐受电压（1min）
42
3
额定雷电冲击耐受电压（峰值）
75
4
额定频率
HZ
50
5
额定电流
A
630
6
额定短路开断电流
kA
20/25
31.5
40
50
7
额定短时耐受电流
20/25
31.5
40
50
8
额定短路连续时间
S
4
9
额定峰值耐受电流
kA
50/63
80
100
125
10
额定短路关合电流
50/63
80
100
125
11
二次回路工频耐受电压（1min）
V
2023
12
额定单个/背对背电容组开断电流
A
630/400(40kA、50kA为800/400)
13
额定电容器组关合涌流
kA
12.5(频率不大于1000Hz)
14
分闸时间（额定电压）
ms
15-50
15
合闸时间（额定电压）
35-70
16
机械寿命
次
20230(50kA为10000次)
17
额定电流开断次数（电寿命）
20230(50kA为10000次)
18
额定短路电流开断次数
50(40kA为30、50kA为20)
19
动、静触头允许磨损累计厚度
mm
3
20
额定合闸操作电压
V
AC110/220 DC110/220
21
额定分闸操作电压
22
储能电机额定电压
23
储能电机额定功率
W
70(40kA、50kA为80)
24
储能时间
s
≤10
25
触头开距
mm
11±1
26
超行程
3.5±0.5
27
触头合闸弹跳时间
ms
≤2(40kA、50kA≤3)
28
三相分、合闸不间期性
≤2
29
平均分闸速度（触头分开～6mm）
m/s
0.9-1.2
30
平均合闸速度（6mm～触头闭合）
0.5-0.8
31
主导电回路电阻

≤60(630A) ≤50(1250A)
≤35(1600-2023A)
≤25(2500A以上)
32
触头合闸接触压力
N
2400±200(20kA、25kA)
3100±200(31.5kA)
4250±250(40kA)
6500±500(50kA)
33
额定操作顺序

分-0.3S-合分-180S-合分
分-180S-合分-180S-合分(50kA)
操动机构为平面布置的弹簧操动机构，具有手动储能和电动储能，操动机构置于灭弧室前的机箱内，机箱被四块中间隔板提成五个装配空间，其间分别装有操动机构的储能部分、传动部分、脱扣部分和缓冲部分，断路器将灭弧室与操动机构前后布置组成统一整体，即采用整体型布置，这种结构设计，可使操作机构的操作性能与灭弧室开合所需性能更为吻合，减少不必要的中间传动环节，减少了能耗和噪声，使断路器的操作性能更为可靠，断路器既可装入手车式开关柜，也可装入固定式开关柜（具体参见图1、图2）。

2.实验环节与内容
(1)掌握断路器的储能、合闸、分闸操作过程。
1)储能操作：使用摇把插入手动储能孔中逆时针摇动带动链轮传动系统运动，链轮转动时带动储能轴跟随转动，并通过拐臂拉伸合闸弹簧进行储能。到达储能位置时，框架上的限位杆压下滑块使储能轴与链条传动系统脱开，储能保持掣子顶住滚轮保持储能位置，同时储能轴上连板带动储能指示牌翻转显示“已储能”标记，此时断路器处在合闸准备状态。
2)合闸操作：用手按下“合闸”按钮使储能保护轴转动，使掣子松开滚轮，合闸弹簧收缩同时通过拐臂使储能轴和轴上的凸轮转动，凸轮又驱动连杆机构带动绝缘拉杆和动触头进入合闸位置，并压缩触头弹簧保持触头所需接触压力。合闸操作完毕后合闸掣子与半轴保持合闸位置，同时储能指示牌切换到“未储能”标记，连杆拉动合/分指示牌，显示出“合”标记。
3)分闸操作：用手按下“分闸”按钮使合闸保持掣子与半轴解扣而实现分闸操作。由触头弹簧和分闸弹簧存储的能量使灭弧室动静触头分离，在分闸过程后段，由液压缓冲器吸取分闸过程余能量并限定分闸位置。由连杆拉动合/分指示牌显示“分”标记，同时拉动计数器，实现计数器计数，由传动连杆拉动主辅助开关切换。
以上三种操作根据断路器内部原理图，按照相应电路图接线可以实现电动操作。
(2)运用断路器动特性分析仪测量得到合闸、分闸的相关数据。
仪器到现场后，请一方面将仪器保护地“”与现场大地连接，方可按照相应的接线方式进行接线与操作;实验完后，关掉仪器电源，再拆其它线，最后拆除地线。
1)打开电源，按、键，电子调节液晶对比度，直到显示效果最佳。按键，仪器进入菜单操作界面。

屏幕上方为仪器操作主菜单，从左到右依次为【查看】、【测试】、【设立】、【文献】、【帮助】五个主菜单。
2）测试前，仪器的各种操作状态的设立。
①速度定义：仪器已经固化了10种速度定义（注：此10种定义可以根据需要用PC机对仪器重新定义并固化），根据开关型号不同，选取相应的定义。假如找不到相应的定义，则一般取“合前分后10ms”测出“时间－行程特性曲线”再在曲线上进行相应分析得到相应速度值。
②传感器安装：根据测速传感器安装位置不同，选取相别。
③测试时长：指内部电源输出操作电压的时间长度。
250ms:一般开关的单分、单合实验，选250ms时长;
④触发方式：
内触发：用仪器内部直流电源进行分、合闸操作;
外触发：仪器内部直流电源不工作，用现场电源（交流直流均可）操作开关动作。仪器做合（分）闸时，仪器的“外触发”接线直接并接到合（分）闸线圈上，开关动作时，仪器从线圈上取电压信号作计时起点。
⑤传感器：有通用、旋转和直线传感器三个选项，根据所用的传感器进行相应设定即可。
⑥速度测试：如现场不是行程实验，将此项关闭，可以缩短实验时间，减轻实验强度。
⑦行程测试：用直线传感器测速时，将此项启动，能测得开关行程值;用通用和旋转传感器测速时，将此项关闭。
⑧开关行程：用旋转传感器和通用传感器测速时，输入开关的总行程值。
用直线传感器测速及行程时，输入传感器的标注行程值。
⑨测试电压：根据现场需要设定开关的操作电压。
3）仪器完毕设立后，进行合闸和分闸实验，测得实验数据。
四、 实验报告规定
1.了解断路器的技术参数和内部结构。
2.熟悉操作过程中断路器机械结构的动作流程。
3.按照实验环节操作，测得合闸和分闸测试图形，并把实验所得的数据分别填入表1-1和表1-2中。

表1-1 合闸测试数据
合闸
A相
B相
C相
相间
1

2

3

4

同期

合闸速度

行程

最大速度

线圈电流

表1-2 分闸测试数据
分闸
A相
B相
C相
相间
1

2

3

4

同期

合闸速度

行程

最大速度

线圈电流