ZF6-126产品介绍(培训).doc

ZF6-72.5,126(L)/2500-40 型气体绝缘金属封闭开关设备介绍

一． 概述
气体绝缘金属封闭开关设备是我国城市电网改造不可缺少的重要开关设备。
ZF6-72.5，126(L)/2000,2500,3150-31.5,40型气体绝缘金属封闭开关设备是我公司二十世纪八十年代从日本国日立制作所引进技术，独立生产的三相一壳型结构的开关设备。由断路器（配电机储能弹簧操动机构或弹簧储能液压操动机构）、隔离开关（配电动机操动机构或电动弹簧操动机构）、接地开关（配电动机操动机构或电动弹簧操动机构）、电流互感器、电压互感器、避雷器、电缆终端、出线套管、母线等元件组成一个运行系统，它可以完成对供电系统的控制、检测、保护、传输等。
近年来，由于社会经济的快速发展，人民生活水平的大幅度提高，对用电量的需求也迅速增加，广大用户对断路器的开断能力提出了更高的要求。为了适应市场发展和更好地满足用户的要求，我公司又开发研制了额定短路开断电流40kA的断路器,在国家级的“机械工业高压电器产品质量检测中心（沈阳）完成了规定的型式试验。已通过国家机械工业局及国家电力公司的联合鉴定，投入市场运行后，受到广大用户的积极肯定。

二．产品的构造
2.1 产品构造特点
1) 优异的故障电流开断能力： GIS核心部件断路器的灭弧室采用当代国际上先进的单压式双向同步气吹方式，对恢复电压上升率很高的近区故障和恢复电压峰值很高的失步故障，以及异相接地等故障，都具有优良的开断能力。
2) 灭弧喷口材质优异，耐受电弧烧损能力强，绝缘性能高。
3) 同时又具有良好的开合小电流性能。开合感性电流时，操作过电压在2倍以下；开合容性电流时，无重燃和重击穿现象产生。
4) 产品绝缘水平高：盆式绝缘子和支持绝缘子均在德国海德里希公司引进的真空浇注生产线上制成，从材料到成品经过数十次检查试验，其中不少项目为沈高特有，保证了制品高质量高性能。
5) 另外，它还具有三相共箱式GIS结构紧凑，占地面积小、占用空间少、性能优良、现场安装方便、运行安全可靠、无火灾危险、安装维护费用低安装维护费用低、周期长、使用寿命长等优点，是城网改造、冶金、化工等部门不可缺少的电气设备。
2.2 SF6气体的介绍
在SF6所有的物理性能中，我们感兴趣的是由分子结构形成的负电性和较低的游离温度形成的高导热性。
SF6分子是对称的八面体，外层电子数为7的氟原子在卤族元素中具有最大的电子亲合力，因此，具有很强的吸附电子的能力，称为负电性。SF6的负电性比空气高几十倍，极强的负电性使SF6气体具有优良的绝缘性能，电极间在一定的场强下发生电子发射时，纪检的自由电子很快被SF6吸附，大大阻碍了碰撞电离过程的发展，使极间电离度下降而耐受电压能力增强。
SF6气体另一个特性是较低温时的高导热性。电弧弧套的平均温度常在1000K~3000K,
SF6气体在这个较低的温度范围内在2000~2500K时就急剧分解，4000K附近全部分解成F和S的原子，此过程要从电弧吸取大量的热能。从能量平衡观点看，熄弧过程是电弧的电能转换成热能被熄弧介质吸收带走的过程。利用SF6作熄弧介质，不仅靠气吹的作用从弧区排除能量，而且还利用SF6分解过程中发生的能量转换从弧区吸收大量热能，因此SF6气体具有优良的熄弧能力。
单纯的SF6气体，热稳定性高，加热至500℃ 时不会分解。SF6与某些绝缘物（如硅树脂层压板）接触时，加热到160~200℃就分解，水分存在时，能加速分解和产生一些酸性物质。
因此在优点弧存在的SF6电器的气室不能使用含硅的绝缘件，如填充玻璃丝纤维的环氧树脂绝缘材料、硅橡胶、硅玻璃、含石英砂（SiO2）的环氧树脂浇注绝缘件等。有些酸性电弧分解物对镀锌件有腐蚀作用，使镀层发毛、起皮、脱落。在SF6断路器灭弧室使用镀锌件是不合适的。
3 构造
3.1壳体GIS 外形

1.汇控柜 2.断路器 3.电流互感器 4.接地开关 5.出线隔离开关
6.电压互感器 7.电缆终端 8.母线隔离开关 9.接地开关 10.母线 11.操动机构

3.2 主要技术参数
表 1
项 目
参 数
额定电压
kV
72.5
126
额定电流
A
2000,2500,3150
额定频率
Hz
50
额定短时耐受电流
kA
31.5，40
40
额定短路持续时间
s
4
额定峰值耐受电流
kA
80，100

六氟化硫气体漏气率 不大于
% /年
0.5
断路器、快速隔离开关、快速接地开关气室六氟化硫气体水分含量 不大于
μL/L
150
其它气室六氟化硫气体水分含量 不大于
μL/L
250
套管的端子静拉力 N
水平纵向 FthA

1250
水平横向 FthB

750
垂直 Ftv
1000

四 主要元器件
4．1 断路器
断路器能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流、并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（如短路条下）的电流的机械开关装置。由三相共箱式断路器和操动机构组成。三相共箱式断路器内部组成有传动支架、支撑绝缘筒、压气缸、灭弧室、上下连接导体和盆式绝缘子。每相灭弧室有独立的绝缘筒封闭。灭弧室为单压式，采用轴向同步双向吹弧式工作原理，结构简单，开断能力强。

动弧触头

静弧触头

压气缸

喷口

灭弧室

4.1.1 断路器的额定参数见表2。
表 2
项　　目
参 数
额定电压
kV
72.5
126
额定频率
Hz
50
50
额定绝缘水平
1min工频耐受电压
(有效值 kV)
相对地、相间
160
230
断口间
160+42
230+73
雷电冲击耐受电压
(峰值 kV)
相对地、相间
350
550
断口间
350+60
550+103
额定电流
A
2000, 2500，3150
额定短时耐受电流
kA
40
额定峰值耐受电流
kA
100
额定短路持续时间
s
4
额定短路开断电流
kA
40
额定短路关合电流（峰值）
kA
100
近区故障开断电流
kA
30, 36
额定失步开断电流
kA
10
额定操作顺序

分—0.3s—合分—180s—合分
额定短路开断电流下不检修开断次数
次
20
额定线路充电开断电流
A
10
31.5
额定电缆充电开断电流
A
125
140
六氟化硫气体额定压力(20℃表压)
MPa
0.5±0.02
0.6±0.02
六氟化硫气体压力降低报警压力(20℃表压)
MPa

六氟化硫气体压力降低报警解除压力(20℃表压)
MPa
≤0.48
≤0.58
六氟化硫气体低气压闭锁压力(20℃表压)
MPa

六氟化硫气体低气压闭锁解除压力(20℃表压)
MPa
≤0.43
≤0.53
首开极系数

1.5
1.3，1.5
等级

C1, E2, M1
周围空气最低温度
℃
－35
－30
断路器所充六氟化硫气体的年漏气率

≤ 0.5％/年
断路器气室水分含量

≤ 150μL/L
断路器的主回路电阻
μΩ
≤ 60
4.1.2 断路器操动机构
a)断路器液压弹动机构原理
8

12
10
7
4
5
1

2

6

11

13
3

14

15

1-碟状弹簧组 2-拉紧螺柱 3-储能活塞 4-储能缸 5-高压储油箱 6-液压油
7-工作活塞 8-断路器连接轴 9-机械闭锁 10-电动机 11-液压泵 12-带油过滤的低压油箱 13-溢流阀、压力释放阀 14-控制杆 15-弹簧行程开关 16-分闸电磁铁（2）、合闸电磁铁
液压弹动机构 能量储存靠碟片弹簧组来完成，是机械式能量储存，长期稳定性好，
可靠性高，不受温度变化的影响。机构输出力矩大，传动平稳，操作噪音低，先进的液压阻尼系统有效的降低操作系统的磨损，实现频繁操作。具有防止失压慢分的机械闭锁装置，运行更为安全。
b)弹簧操动机构的结构及动作原理

断路器的弹簧机构

合闸挚子子

分闸线圈

行程F=2.8~3.2
合闸线圈
合闸电磁铁
支架
分闸电磁铁
防跳跃销
行程C=5.0~5.5
合闸线圈
合闸电磁铁
行程C=5.0~5.5

凸轮间隙G3=1±0.4
分闸电磁铁、合闸电磁铁的行程图

挚子

D=2.0~2.5

合闸挚子
防跳跃销
间隙G=0.8~1.2

分闸挚子RMHJR 子

D=2.0~2.50
掣子

分闸电磁铁、合闸电磁铁的间隙图

（2）分、合闸电磁铁的调整
a) 与断路器联接完成后，按图6-1检查凸轮间隙，
b) 按图6-2检查分闸电磁铁的行程、合闸电磁铁的行程，
c) 按图6-3检查分闸电磁铁的间隙、合闸电磁铁的间隙，
确认合格后方可进行机械特性试验。
（3）断路器特性达不到要求时的调整方法
如果30%电压断路器分闸动作，则减少分闸电磁铁的空程间隙；
如果65%电压断路器不分闸，则增加分闸电磁铁的空程间隙和适当减小行程；
如果 85%电压断路器不合闸，则增加合闸电磁铁的空程间隙和适当减小行程；

4.2 隔离开关
隔离开关在分闸位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。可以配手动、电动或电动弹簧机构。手动和电动机构主要用于无负载电流时分合 的隔离开关；电动弹簧机构用于需要切合电容电流、电感电流和母线转换电流的隔离开关。
4.2.1 隔离开关技术参数见表3
表3
项 目
参 数
额定电压 kV
72.5
126
额定1min工频耐受电压(有值)kV
对地、相间
160
230
断口间
160+42
230+73
额定雷电冲击耐受电压(峰值)kV
对地、相间
350
550
断口间
350+60
550+103
六氟化硫气体零表压5min工频耐压（有效值） kV
54
95
额定频率 Hz
50
额定电流 A
2000；2500；3150
额定短时耐受电流 kA
40
额定短路持续时间 s
4
额定峰值耐受电流 kA
100
开合小电感电流 A
2 （开合10次）
开合母线充电电流 A
1 （开合50次）
额定母线转换电流 A
1600
额定母线转换电压 V
30
六氟化硫气体额定压力（(20℃表压) MPa
0.38±0.2
0.5±0.2
六氟化硫气体压力降低报警压力(20℃表压) MPa

六氟化硫气体压力降低报警解除压力(20℃表压)MPa
0.36
0.48
六氟化硫气体最低功能压力(20℃表压) MPa
0.3
0.4
六氟化硫气体漏气率不大于 % /年
0.5
六氟化硫气体水分含量不大于 μL/L
150
机械寿命
等级
M2
分合操作循环次数
10000
4.2.2 隔离开关及操动机构的机械尺寸见表4
表4
项 目
参 数
主触头行程 mm
120±3
触头开距 mm
85
拐臂转角 °
75
4.2.3 配电动操动机构时隔离开关分、合闸时间和同期性见表5
表5
项 目
参 数
分闸时间不大于 s
2.5
合闸时间不大于 s
3.5
分闸时极间触头分离的最大差值 s
0.2
合闸时极间触头接触的最大差值 s
0.2
分、合闸速度
不规定
4.2.4 电动弹簧操动机构时隔离开关分、合闸速度、时间和同期性见表6
表6
项 目
参 数
分闸速度（平均） m/s
1
合闸速度（平均） m/s
1
分闸时间（不包括储能时间）不大于 s
0.2
合闸时间（不包括储能时间）不大于 s
0.2
分闸时极间触头分离的最大差值 ms
5
合闸时极间触头接触的最大差值 ms
5

4.2.5 隔离开关的回路电阻见表7
表7 单位：μΩ
项 目
参 数
主回路电阻值
横式隔离开关
≤55
竖式隔离开关
≤35

接地开关 隔离开关 接地开关

钢壳体隔离接地开关组合 铝壳体隔离接地开关组合
4.3 接地开关
接地开关用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件下（例如短路）下，可在规定时间内承载规定的异常电流；单在正常回路条件下，不要求承载电流。可以配手动、电动或电动弹簧机构。手动和电动机构主要用于检修用接地开关；电动弹簧机构用于具有开合电磁感应电流、静电感应电流能力和需要关合短路电流的接地开关。
接地开关可用做一次接引线端子 , 因此 , 在不需要放掉 SF6 气体的条件下 , 用于检查电流互感器的变比和测量电阻等。
4.3.1 接地开关技术参数见表8
表8
项 目
参 数
额定电压 kV
72.5
126
额定1min工频耐受电压(有效值) kV
对地、相间
160
230
额定雷电冲击耐受电压
(峰值) 　kV
对地、相间
350
550
六氟化硫气体零表压5min工频耐压（有效值） kV
54
95
开合感应电流
（对具有开合感应电流能力的接地开关）

额定电磁感应电流 A
100
额定电磁感应电压 kV
6

额定静电感应电流 A

5
额定静电感应电压 kV
6
额定短路关合电流（具有短路关合能力的接地开关）KKA
80，100
六氟化硫气体额定压力（(20℃表压) MPa
0.38±0.2
0.5±0.2
六氟化硫气体压力降低报警压力(20℃表压) MPa

六氟化硫气体压力降低报警解除压力(20℃表压)MPa
0.36
0.48
六氟化硫气体最低功能压力(20℃表压) MPa
0.3
0.4
六氟化硫气体漏气率不大于 % /年
0.5
六氟化硫气体水分含量不大于 μL/L
150
机械寿命
等级
M2
分合操作循环次数
10000
4.3.2 接地开关及操动机构的机械尺寸见表9
表9
项 目
参 数
触头行程 mm
120±3
触头开距 mm
85
拐臂转角

75°
4.3.3 配电动操动机构时接地开关分、合闸时间和同期性见表10
表10
项 目
参 数
分闸时间不大于 s
2.5
合闸时间不大于 s
3.5
分闸时极间触头分离的最大差值 s
0.2
合闸时极间触头接触的最大差值 s
0.2
分、合闸速度
不规定
4.3.4 配电动弹簧操动机构时接地开关分、合闸速度、时间和同期性见表11
表11
项 目
参 数
分闸速度（平均） m/s
1
合闸速度（平均） m/s
1
分闸时间（不包括储能时间）不大于 s
0.2
合闸时间（不包括储能时间）不大于 s
0.2
分闸时极间触头分离的最大差值 ms
5
合闸时极间触头接触的最大差值 ms
5
4.3.5 接地开关的回路电阻值见表12
表12
项 目
参 数
测 量 部 位
回路电阻值
μΩ
横式接地开关
≤40
罐中静触头座—罐外接地棒导体
竖式接地开关
≤55
罐中静触头座—罐外接地棒导体

4．5．隔离开关、接地开关的操动机构
隔离开关、接地开关的操动机构按其功能不同分为弹簧机构和电动机构。
电动操动机构参数
电机电源电压
DC110V
DC220V
AC220V
控制电源电压
DC110V
DC220V
AC220V
电机功率
300W
人力操作力
不大于60N,且在总转数的10%转数内，最大值允许为120N。

电动弹簧操动机构参数
电机电源电压
DC110V
DC220V
AC220V
控制电源电压
DC110V
DC220V
AC220V
电机功率
300W
弹簧储能时间
＜9s
人力操作力
不大于60N,且在总转数的10%转数内，最大值允许为120N。

1-电机 2-基座 3-传动机构
6-分合闸指示牌 7-电磁锁 8-接线板 9-微动开关（WK5） 10-辅助开关
11-加热电阻 12-接触器 23-微动开关
电动机操动机构内部结构图
1-电机 2-基座 3-传动机构 4-缓冲器 5-联锁轴套 6-分合闸指示牌 7-电磁锁 8-接线板 9-微动开关 10-辅助开关 11-加热电阻 12-接触器
电动弹簧操动机构内部结构图

9-微动开关（WK5） 26销 27扳手 28转轴 29铁心按钮
电磁锁局部放大图

手动操作原理及方法
隔离开关或接地开关可用本机构进行手动操作。其程序如下：见图1、图2、图3、图4，当机构小门打开后，门微动开关（WK1）触点处于断开状态，则断开电动分、合闸控制回路。此时，拉起电磁锁（7）中部的扳手（27）向右轻微旋转（切忌将电磁锁向左旋转，以防里面的弹簧弹出丢失），电磁锁上部的销（26）压合手动解锁微动开关（WK5），使手动回路中的手动解锁线圈（JSQ）受电，线圈中央的铁心按钮（29）被静铁心吸引，从电磁锁（7）的孔中退出，此时将电磁锁（7）的扳手（27）继续顺时针旋转，使其扳手下的小轴插入基座的右侧插孔内，从而解除电磁锁锁定状态。把手动操作的手柄套在锥齿轮（22）轴上，然后顺时针（或逆时针）方向摇动手柄，使弹簧压缩储能，当弹簧能量释放即可实现合（或分）闸操作。
注意：进行手动操作时，如果联锁线圈不带电，造成电磁锁（7）不能转动时，不可强制打开电磁锁。只有在电源停电时，才可按下铁心按钮（29）操作。

4.6 电压互感器和电流互感器
互感器是将系统的信息传递给测量仪器、仪表和保护或控制系统的装置。电压互感器的二次端子在一次回路带电时不允许短路。

电流互感器外形

电流互感器为环形铁芯，由接地壳体封闭。
二次绝缘材料分为聚脂薄膜和环氧树脂两种。
在使用上分为保护级和测量级。

电压互感器外形（三相）

•电压互感器采用引进德国 MWB 公司技术的或日
本的先进技术制造充SF6气体的电磁式电压互感器。
•根据用户要求可装置在 GIS 的适当位置上。
•二次绝缘材料为聚脂薄膜。

4.7 避雷器
避雷器是一种过电压限制器。当过电压出现时，避雷器两端子间的电压不超过规定值，使电气设备免受过电压损坏；过电压作用后，又能使系统迅速恢复正常状态。避雷器随机装有载线监测装置，可以纪录下每次的放电次数和放电电流。为GIS做配套的是氧化锌型封闭式结构，采用SF6气体绝缘，有垂直或水平接口，主要由罐体盆式绝缘子、安装底座及芯体等部分组成，芯体是由氧化锌电阻片作为主要元件，它具有良好的伏安特性和较大的通容量。

4.8 SF6-空气套管和电缆终端 避雷器外形图
GIS的出线方式现行的大体有三种，即：
1）．SF6与空气套管式：套管又分为瓷套管和复合套管。按工程产品的污秽等级和爬电比距来提供套管。此种出线方式造价低，安装方便，但占地空间大，敞开式管理。
2）．电缆出线方式：此种出线方式造价较高，但占地空间小，后期使用和维护方便，可以实现封闭性管理。供货分工按IEC60859执行，电缆终端由电缆厂提供,我公司按制造分工提供电缆终端外壳、密封法兰以及相关连接元件。电缆终端与电缆的连接采用滑动插入触头,现场安装和调整很方便。并且利用连接导体可以很方便地实现GIS与电缆头分离, 形成一个隔离断口,以解决GIS 与高压电缆分别耐压的问题。
3）．油气套管出线方式：是通过油气电缆头，一端和油变压器相连，另一端和GIS导体相连，并用壳体将其封闭。现在有许多现代化变电站都采用此方式。它的优点是基建施工简单，和变压器直接连接，减少许多中间环节。

SF6 --空气套管与架空线相连接。套管的耐压水平和爬电距离根据用户要求确定。

五 标准间隔的模块介绍
a) 套管进出线间隔

b) 电缆进出线间隔

c) 母联间隔

d) 测量保护间隔

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