vdm-40[1].5使用说明书

1. 概 述 VDM-40.5（ZN12M）系列户内真空永磁手车式断路器，是三相交流 50Hz，额定电压 40.5kV 的户内高压配电装置。主要用于 JYN1-35 型和 GBC-35 型交流金属封闭移开式开关 设备及企业老设备改造。可供工矿企业、发电厂及变电站电能的接受、控制和保护之用。 尤其适用于钢铁、冶金企业等频繁操作的场所。产品符合 GB1984交流高压断路器 、 JB38553.6 40.5kV 户内交流高压真空断路器 、DL/T40312-40.5kV 高压真空断路器订 货技术条件及 IEC 相关标准。 VDM-40.5（ZN12M）系列户内真空永磁手车式断路器，配用单稳态永磁操动机构， 采用电子控制系统，与真空灭弧室形成最良好的配合。利用了控制系统的核心单片机 （Mega64）快速反应和精密控制（微秒级处理速度）,单稳态机构驱动力的规律性，通过对 驱动线圈输出功率的控制，来对断路器全过程的实时控制。既匹配真空灭弧室的特性，提 高了断路器电性能，又大幅降低了机械碰撞，提高了机械寿命。并且结构简单，易损件的 减少，更是可靠性的保障。 独立完善的电源设计，体现了良好的电源隔离系统，内部电源的稳定性和对外部电源 的低要求。主控制器便捷的液晶显示界面，做到了对断路器运行参数实时监测。 断路器操动机构设有手动分闸把手，作为控制系统或电源故障时分闸之用。 断路器操动机构设有手动合闸压杆，仅供调试或检修之用；严禁带负荷手动合闸。 断路器高可靠、长寿命，可达到整机使用寿命 3 万次，1 万次内免维护。 2. 技术参数 2.1 产品型号及含义 V D M 40.5 / 1250 12.5Q 加强绝缘型 真空断路器 额定短路开断电流 电弧炉专用 额定电流 永磁机构 额定电压 2.2 使用环境条件 a. 周围空气温度：上限+40，且 24h 内测得的平均值不超过 35；下限-15。 b. 海拔高度：海拔不超过 1000m。 c. 相对湿度：日平均值不超过 95%，月平均值不超过 90%。 d. 水蒸气压力：日平均值不超过 2.2kPa，月平均值不超过 1.8kPa。 e. 周围空气没有明显地受到尘埃、烟、腐蚀性和/ 或可燃性气体、蒸气或盐雾的污染。 f. 无较强的振动与冲击。 g. 无强磁场。 在超过 GB/T11022-1999 规定的以上正常环境等条件下使用时，用户可与制造厂家协商解 决。 2 2.3 主要技术参数表 表 1 VDM-40.5（ZN12M） 序号 项目 单位 数据 1 额定电压 kV 40.5 2 额定频率 Hz 50 3 额定电流 A 630 1250 1000 1250 1600 1600 4 额定短路开断电流 kA 12.5 12.5 16 20 25 31.5 5 额定峰值耐受电流 kA 31.5 40 50 63 80 6 额定短路持续时间 S 4 7 1min 工频耐压（有效值） kV 95 8 雷电冲击耐受电压 kV 185 9 额定操作顺序 O-0.3S-CO-180S-CO 10 额定短路开断电流次数 次 20 11 机械寿命 次 60000 12 单个电容组开断电流 A 400 2.4 机械特性参数 表 2 序号 项目 单位 数据 1 触头开距 mm 202 2 触头接触行程 mm 62 3 触头允许磨损厚度 mm 3 4 平均分闸速度 m/s 1.60.3 5 平均合闸速度 m/s 1.00.3 6 合闸弹跳时间 ms 2 7 三相不同期性 ms 2 8 分闸触头反弹幅值 mm 2 9 合闸时间 ms 100 10 分闸时间 ms 60 11 主回路电阻 40 12 缓冲器行程 mm 111 注：平均分闸速度为刚分 2/3 开距内的平均速度。 2.5 控制器主要技术参数： 表 3 序号 项目 单位 数据 1 控制器额定电源电压 V 110 220 2 合操作频率 次/min 2 2 3 控制器额定电源电压 V 110/ 110,220/220 西安新研高压电器制造有限公司 科技精品 以人为本 3 4 合、分闸额定控制电压 V 110/ 110,220/220 3. 整体结构特点 开关为手车式，可推入 JYN1-35 型和 GBC-35 型交流金属封闭移开式开关中使用，亦可 单独使用。装有一套联锁装置，采用强制机械闭锁方式，满足开关柜“五防”功能要求。 本品将真空、永磁、智能控制等多项技术融于一体，在保持 ZN12-40.5 型户内高压真 空断路器原有优点的同时，更具有以下突出优点： 抗击穿，内外绝缘加强 真空灭弧室的布局方案延用原 ZN12-40.5 断路器的形式，仍采用空气绝缘方式，保留 了原断路器体积小，外观美观，简洁等的特点。而新采用 TD-40.5/1250-12.5Q 型冶金厂专 用真空灭弧室。新的灭弧室，通过加长瓷壳的长度、减小中间屏蔽筒的外露部分，使得直 筒爬距大，外绝缘加强。 通过对内部电场结构的计算，进行优化电场分布，减少电场集中点，尽量使内部电场 分布均匀，提高零件加工质量，从而提高其抗击穿能力。 截流过电压减小 电弧炉变压器属感性负载，使用中通常只有 100A 左右的电流，真空开关有很强的开断 能力，电流小时电弧很难维持，开关在分断时未等到电弧电流工频过零开关就已经分断， 这时储存在感性负载中的能量必然对线路中的杂散电容进行高频放电，致使杂散电容两端 出现过电压；开关在开断感性电流时还可能发生真空开关的多次重燃过电压。因此容易损 坏开关及其它设备。 TD-40.5/1250-12.5Q 型冶金厂专用真空灭弧室针对使用中的问题， 改变触头结构，降低开断能力，减小了分断过程的截流值，大幅减小了分闸截流过电压。 机构动作可靠，寿命超长 机械传动方面，简洁可靠是永磁开关的一大特点。 弹簧操作机构依靠机械闭锁，因为开关的驱动力大、速度高，故对半轴处的材料质量 与安装性能要求很高，且机械磨损大，易碎。因此故障率高，尤其不适合操作频繁的场合； 而电磁机构依靠电磁力驱动，耗电大；永磁机构通过平面磁力吸合，从原理上彻底消除了 该类问题，大幅度提高了机构的可靠性与寿命。而且弹簧机构为了满足断路器的基本要求， 设计了近 200 个零件，且对很多零件精度要求都较高，常因一个小零件故障，而使整个机 构功能失效，可靠性难以进一步提高。永磁机构结构简洁明了，约由 10 个左右零件构成， 零件数比原弹簧机构数量减少 90%以上，不但安装方便，而且故障点大幅减少， 可靠性很高。 4.电气控制方面，智能化，集成性是永磁开关的另一大特点。 4 开关对电源要求与弹簧机构相同。 电磁机构合闸时需要电源提供约 80150A 的直流电流；弹簧机构 通过弹簧储能系统（电机、减速 箱等） ，低速储能，瞬间释放， 因而只需 5A 以内的电源容量； 永磁机构通过电容储能，对电源 容量的要求像弹簧机构一样，且 交直流通用。 在控制方面，不需要复杂的二次线路，控制器强大的 CPU 功能可以方便实现自动化保 护功能，无须增加配件，如不需要过流及过压继电器；还能实现存储运行记录，显示运行 参数等，方便监测。也可以对断路器速度进行精确调控，根据开关状态自动调整，电磁和 弹簧机构，是通过机械位置信号，而永磁机构通过电信号和程序保护的双保险完成的，所 以不必担心机械磨损及老化所引起的设备可靠性降低。其实只要用户接受，永磁机构断路 器就可实现以往开关柜所有的继电保护与控制功能。可以实现：永磁机构断路器=开关柜+ 断路器。控制器的在线编程使用户能够享受软件无限升级所带来的方便与快捷。 4. 断路器工作原理 4.1 灭弧原理 断路器以真空作为灭弧和绝缘介质，灭弧室具有极高的真空度。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，由于触头的特殊结构，在触 头间隙中也会产生纵磁场，以使其电弧保持为扩散型，并均匀地分布在触头表面燃烧，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 内迅速复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口介质的绝缘强度很快得以恢复，从 而电弧完全熄灭，达到分断的目的。实践证明，采用纵磁场触头结构较之横磁场触头结构 有着更稳定的电气性能和更高的开断能力。 4.2 储能 断路器电源接通后，等待 9s，电容储能完成，期间控制器不响应任何操作。 电容电压达到停止储能门限时，控制器停止充电，断路器分合操作后，电容自动充电。 静铁芯内圈 静铁芯外圈 动铁芯 分合闸线圈 永磁铁 西安新研高压电器制造有限公司 科技精品 以人为本 5 断路器合操作后，控制器储能等待，限制再次合闸（分闸不受影响） 。 4.3 合闸操作 断路器处于分闸位置，由控制回路的“位置开关”识别，将位置信号回路接通；手车 处于工作位置，由控制回路的“手车位置开关” 识别，将手车位置信号回路接通，为合闸 操作做好准备。合闸可通过就地操作断路器面板上的合闸按钮，或者通过远方按键进行合 闸。控制器识别信号后，根据程序设定的限定时间（开机自检时间和补充储能时间，详见 “控制器主要技术参数表” ） ，进行合闸操作。 合闸时，控制器控制外部电路向线圈提供驱动电流，线圈电流产生的磁场与永久磁铁 产生的磁场方向一致，相互叠加，随着线圈驱动电流的不断增大，磁场产生的驱动力 F 逐 渐变大，当驱动力大于断路器提供的分闸保持力时，动铁心按照牛顿第二定律: F=ma 的规律向下运动，并且驱动力随着磁隙的减小而急剧增大，最终将动铁心推到合闸位置并 保持住。 此时控制器检测电流信号或程序设定的保护时间，切断线圈电源。由于此时铁磁回路 已经闭合，磁阻非常小，永磁驱动的磁场力不仅能够克服断路器触头簧及分闸簧的反力， 还具有一定的合闸富余保持力，使断路器可靠保持在合闸位置，在断路器和操动机构上无 需另设合闸闭锁装置，也无需线圈电流的磁场来完成合闸锁扣过程。 4.4 分闸操作 断路器处于合闸位置，就地操作断路器面板上的分闸按钮，或者通过远方按键进行分 闸操作。 此时由控制器程序设定的时间，切断线圈电源。由于此时铁磁回路分开距离大，永磁 驱动的磁场力可忽略，由分闸簧和机构自重力的合力使断路器保持在分位，也无需在断路 器和操动机构上设分闸闭锁装置。 4.5 手动分闸操作 断路器操动机构设有手动分闸把手，作为控制系统或电源故障时分闸之用。 5. 控制器使用说明 控制系统包括：独立电源、3 只电容和主控制器。 5.1 外部端口说明 5.1.1 电源系统 电源盒的电源输入端口； 电源输出端口 3 4 电源盒输出正端接控制器的 DY ，电源盒的输出负端接控制器的19 20 6 外部储能电容 （+） ，三个端口并一起接电容正极、 （）：储能222528 20 电容接线注意正负极性，不可接反，电容耐压 450V 注：电源的输出不能直接和电容连接，接线必须严格按照上述方法 5.1.2 远程分合闸信号输入口 以 220 /(或 110 )为公共端16 18 信号电压 65%120%可靠合、分 信号电压 30%以下不动作 该回路仅能承受 2s 额定电压持续施加时间，所以应串联辅助开关 DL，以便 动作完成后自动断电 5.1.3 状态信号输入口 以 COM 为公共端 1 近程分按键；与 COM 闭合，控制器可分闸操作。 1 近程合按键；与 COM 闭合，断路器处于工作位置，控制器可合闸操 1 作。 断路器分/合状态信号， 将分合信号并接在三路位置信号接口上； 5 6 用于控制器检测断路器分、合闸状态，接断路器辅助开关。当触点断开时 为合闸状态，闭合时为分闸状态。 -底盘手车工作位置信号，当需要与其他开关柜合闸互锁时，其他开关柜 7 合闸互锁触点串联到该回路，可以有效的阻止本断路器合闸。 注：当控制器配用固定式断路器时，须将 与 COM 短接 7 1 当控制器配用手车式断路器时， 接底盘小车工作和试验位位置信号 7 5.2 控制器输出口 永磁操动机构线圈 （+） 、 （）：将三个正端并一起，三个负232629 212427 端并一起，线圈驱动该单稳态机构时，为线圈合闸驱动电压方向，不可接反，否 则机构不能正常驱动，且有退磁的可能。 控制器内部有检测电容是否充满指示灯，并有节点信号、供外部储能指示用。 当进行合闸后，节点断开显示未储能；当电容充满后节点闭合显示已储能。 注：当的确无法判断线圈方向时，可以手动合闸，确认液晶屏幕的各工作状态正常，再进行电动分闸， 此时电流较小，线圈方向正确则能正常分闸；线圈方向不正确则不能正常分闸。 6、使用说明 6.1 开机 按照外部接线原理图，正确联线，接通电源。 开机自检约 20 秒后，电容充满储能指示灯亮。 开机后请检查二极管显示的各状态与实际状态是否一致，不一致请检查二次回路 并予以排除。 6.2 正常工作过程 分闸操作：断路器处在合闸位置，当远程分闸按键或近程分闸按键按下，控制器 控制储能电容对线圈分闸方向放电，完成断路器的分闸操作，并将操作结果通过 西安新研高压电器制造有限公司 科技精品 以人为本 7 发光二极管显示。 合闸操作：断路器在分闸位置，且手车工作位置 K0 回路闭合，当远程合闸按 7 键按下或近程合闸按键按下，控制器控制储能电容对线圈合闸方向放电，完成断 路器的合闸操作，并将操作结果通过发光二极管显示。 防跳功能：如因某种原因合闸操作没有成功，只要当前的合闸指令不撤销，控制器 就不会再次接受合闸指令而进行合闸操作。 注：为防止过于频繁操作断路器造成电源负担超出工作范围，内部程序对合闸频繁度进行了合理的限制， 允许合闸的条件：距上次合闸时间间隔大于 10 秒（储能指示灯亮） 。本限制仅是两次合闸的最小间隔。 VDM-40.5（ZN12M）手车式真空断路器外型图 7. 安装前的检查 开关开箱后，检查产品标牌、合格证、装箱单是否齐全。检查开关是否与订货合同相 符，然后清除表面灰尘、污垢，用工频耐压对断口间、极间、极对地间施加工频 95kV1min 进行检查，应无闪烙、放电现象。 安装使用前，按表 2 数据检查开关的触头开距，触头接触行程等，然后二次线路通电， 检查控制器屏幕显示是否正常，再进行操作合、分各 5 次。 8. 运行前的准备 运行前用户无需对开关进行任何调整，仅需检查各部分螺丝有无松动现象，若有，则 紧固； 开关各转动部分涂以润滑油； 绝缘件表面擦拭干净； 给开关通电进行试操作，无异常现象即可投入运行。 8 DY-（N）DY+（L） KZQ XQC HM3控制器 DY+（L）-（N）（） DYKZQ 公共端 手车位置开关状态就地合闸就地跳闸 、COM10 4 576 TJHJ CT 8KB DY CT 、: 1.、2“+ 21 113128 9 151423 24201918 远方跳闸 远方合闸公共端COM 极性须一致 DY-（N）DY+（L） KZQ XQC HM3控制器 +（L）-（N）（） DYKZQ 公共端 手车位置开关状态就地合闸就地跳闸 、COM10 76 TJHJ CT 8KB DY CT :