袁小衛(wèi)

摘要：本文以ZW43型真空斷路器為例，對(duì)其的構(gòu)造設(shè)計(jì)及使用維護(hù)進(jìn)行著重的研究。主要對(duì)ZW32型真空斷路器的組成、改進(jìn)型ZW43型斷路器的組成和ZW43型斷路器的使用特點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

關(guān)鍵詞 真空斷路器;設(shè)計(jì);ZW43型;改進(jìn)

1.ZW43型斷路器的結(jié)構(gòu)組成

ZW32型真空斷路器能夠滿足礦山、農(nóng)村供電、小型工廠的電源開(kāi)閉控制，其也具有故障檢測(cè)功能、保護(hù)控制功能和通訊功能，能對(duì)毫安級(jí)零序電流做出可靠判斷，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切除單相接地故障和相間短路故障的功能。但其還存在著頂升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性較差，機(jī)構(gòu)不可靠;蝸桿蝸輪加工復(fù)雜，安裝精度高，設(shè)備成本高;頂升設(shè)備使用條件較高，極易發(fā)生頂升卡死，引起動(dòng)作故障;難以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開(kāi)合，僅能依靠電氣控制等缺點(diǎn)。因此，盡管該型真空斷路器使用廣泛，其也的極易出現(xiàn)故障，改進(jìn)迫在眉睫。本設(shè)計(jì)的改進(jìn)之處就是在于對(duì)頂升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，并添加了輔助手動(dòng)開(kāi)合機(jī)構(gòu)，使設(shè)備更具智能化。改進(jìn)后的設(shè)備型號(hào)為ZW43型，與ZW32型相比，具有免維護(hù)、體積小、重量輕和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.1ZW43型真空斷路器的結(jié)構(gòu)組成

ZW43型真空斷路器主要由出線端、進(jìn)線端、操作手柄、接線插頭、分合指示、儲(chǔ)能手柄、分合手柄、真空滅弧室和電子斷路器組成，如上圖所示。出線端和進(jìn)線端分別連接進(jìn)出高壓線，進(jìn)出端的電流通過(guò)斷路器的內(nèi)電路，依靠斷路器的開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)高壓線路的安全開(kāi)閉;操作手柄是一個(gè)中間鉸接的連桿機(jī)構(gòu)，使用絕緣拉桿拉動(dòng)操作手柄的一端，即可立即實(shí)現(xiàn)斷路器的斷開(kāi);接線插頭傳輸設(shè)備信號(hào)，及時(shí)將設(shè)備的開(kāi)閉狀態(tài)告知電腦終端;分合指示器指示現(xiàn)階段斷路器處在的開(kāi)閉狀態(tài)，協(xié)助工作人員確定設(shè)備的運(yùn)行情況;儲(chǔ)能手柄的作用是儲(chǔ)能，所儲(chǔ)的能量主要用于下次斷路器的開(kāi)閉動(dòng)作;分合手柄的功效與操作手柄相類似，可使用絕緣拉桿拉動(dòng)手柄，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通斷，值得注意的是，操作手柄通常還連接有隔離主軸，拉動(dòng)操作手柄具有較高的安全性，分合手柄是開(kāi)斷斷路器的次要手動(dòng)開(kāi)關(guān)，在操作手柄無(wú)法正常工作時(shí)可以使用，具有一定的危險(xiǎn)性，但開(kāi)閉動(dòng)作也最可靠;真空滅弧室的功能是消滅斷路器的瞬時(shí)電弧，保證設(shè)備和操縱人員的安全;電子斷路器是一個(gè)帶有微小電機(jī)的啟動(dòng)設(shè)備，電子斷路器的主要功能是實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制。

ZW43型真空斷路器的柱上安裝結(jié)構(gòu)，如下圖所示。

1.2 ZW43真空斷路器的工作原理及過(guò)程

ZW43行斷路器采用真空滅弧室滅弧，觸頭的分合動(dòng)作是靠操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的。操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)械聯(lián)動(dòng)，使真空滅弧室的動(dòng)靜觸頭拉開(kāi)或閉合，從而實(shí)現(xiàn)斷路器的分閘和合閘。該斷路器可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作和電控操作兩種操作形式。

1）手動(dòng)彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理

a）合閘操作

先拉動(dòng)儲(chǔ)能手柄進(jìn)行儲(chǔ)能，所施力矩由小變大，當(dāng)彈簧過(guò)中瞬間時(shí)，合閘彈簧釋放能量，促使儲(chǔ)能系統(tǒng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)傳動(dòng)拐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)傳動(dòng)軸使開(kāi)關(guān)合閘，同時(shí)分閘拐臂扣住分閘半軸，使斷路器處于合閘狀態(tài);機(jī)構(gòu)在合閘狀態(tài)下，凸輪與傳動(dòng)軸套脫離，機(jī)構(gòu)不能再次合閘。

b）分閘操作

斷路器合閘后，拉動(dòng)分閘手柄，使分閘半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，分閘拐臂解扣，傳動(dòng)桿在分閘彈簧的帶動(dòng)下使開(kāi)關(guān)分閘。

c）如果使用合閘涌流（消除）裝置，當(dāng)線路電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，過(guò)流線圈被驅(qū)動(dòng)，撞擊分閘半軸，使分閘拐臂解扣，傳動(dòng)軸在分閘彈簧的帶動(dòng)下使開(kāi)關(guān)分閘。

2）電控彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理

a）儲(chǔ)能

拉動(dòng)儲(chǔ)能手柄，或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下使凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，合閘彈簧被逐漸拉長(zhǎng)，當(dāng)彈簧過(guò)中后，凸輪由定位件保持不再轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)處于準(zhǔn)備合閘狀態(tài);同時(shí)凸輪與傳動(dòng)軸脫離，使機(jī)構(gòu)不能再次儲(chǔ)能。

b）合閘操作

儲(chǔ)能完畢后，拉動(dòng)手動(dòng)合閘手柄或給合閘線圈施壓，使合閘半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，合閘拐臂與合閘半軸解扣，合閘彈簧釋放能量，帶動(dòng)傳動(dòng)軸使開(kāi)關(guān)合閘，同時(shí)分閘彈簧被儲(chǔ)能。機(jī)構(gòu)在合閘狀態(tài)下，再進(jìn)行儲(chǔ)能操作，合閘彈簧再次被拉長(zhǎng)，彈簧過(guò)中后，合閘半軸被連鎖裝置扣住，避免機(jī)構(gòu)誤合閘。在合閘已儲(chǔ)能狀態(tài)，機(jī)構(gòu)處于重合閘狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)“分-0.3s-合分”一次重合閘操作。

c）分閘及過(guò)流脫扣過(guò)程

斷路器合閘后，拉動(dòng)分閘手柄或給分閘線圈施壓或當(dāng)線路電流超過(guò)合閘涌流（消除）裝置的設(shè)定值時(shí)過(guò)流線圈被驅(qū)動(dòng)，都使得分閘半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，分閘拐臂與分閘半軸解扣，分閘彈簧釋放能量，帶動(dòng)傳動(dòng)桿使開(kāi)關(guān)分閘。

1.3ZW43型真空斷路器的改進(jìn)之處

與ZW32型真空斷路器相比，ZW43型真空斷路器具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1、盡管ZW32型真空斷路器和ZW43型真空斷路器均采用三相支柱式結(jié)構(gòu)，但ZW43型真空斷路器，采用儲(chǔ)能桿、操作手柄和電子斷路器等裝置，提高了設(shè)備的開(kāi)斷性能、減少了爆炸燃燒危險(xiǎn)，操作機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化是ZW43型真空斷路器維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。

2、與ZW32型真空斷路器復(fù)雜外漏的提升機(jī)構(gòu)相比，ZW43型真空斷路器的提升裝置采用全封閉結(jié)構(gòu)，設(shè)備的密封性能好，戶外安裝時(shí)有助于減小外界環(huán)境對(duì)其的干擾，提高了設(shè)備的適應(yīng)性。

3、ZW43型真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)采用小型彈簧先儲(chǔ)能，分合閘動(dòng)作后耗能的設(shè)計(jì)理念;儲(chǔ)能及動(dòng)作機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)傳輸方式，提高了設(shè)備的可靠性高。

4、ZW43型真空斷路器具有電子斷路器機(jī)構(gòu)，其分、合閘操作可采用電控操作、手動(dòng)操作及遠(yuǎn)程控制操作，電子斷路器可與電網(wǎng)控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)合組成智能監(jiān)控操作平臺(tái)，這對(duì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)控制智能化具有重要意義。

2.ZW43高壓真空斷路器的技術(shù)特點(diǎn)

2.1ZW43高壓真空斷路器的使用環(huán)境

ZW43高壓真空斷路器的使用環(huán)境如下：

1、使用地區(qū)海拔不超過(guò)1000m。這是因?yàn)楹０卧礁?，斷路器的溫升、絕緣強(qiáng)度和分?jǐn)嗄芰鶗?huì)受到不同程度的影響，高海拔地區(qū)，空氣稀薄，斷路器散熱能力變差，電弧的熄滅變得困難，因此需特別注意使用地區(qū)的海拔高度。

2、使用地區(qū)空氣溫度在-65℃～+40℃之間，且日間溫差變化不大于25℃。這是因?yàn)閷?duì)于塑殼高壓真空斷路器來(lái)講，溫度過(guò)低或過(guò)高均會(huì)影響斷路器操作機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦系數(shù)，從而影響斷路器的開(kāi)斷穩(wěn)定性。

3、風(fēng)速不大于35m/s。此規(guī)定主要需要避免圓柱表面上所受的風(fēng)力，以免過(guò)大彎矩破壞設(shè)備，對(duì)于風(fēng)速過(guò)大的環(huán)境，可使用防風(fēng)裝置保護(hù)高壓真空斷路。

4、污穢等級(jí)不超過(guò)GB5582的Ⅳ級(jí)。穢物等級(jí)會(huì)影響斷路器的穩(wěn)定性及操縱的可靠性。

5、無(wú)易燃、爆炸危險(xiǎn)、化學(xué)腐蝕及劇烈震動(dòng)的場(chǎng)所。這是由于高壓真空斷路器本身就用于高壓環(huán)境，危險(xiǎn)的環(huán)境會(huì)增加斷路器的損壞概率，極易造成危險(xiǎn)事故，因此必須避免。

6、如產(chǎn)品使用條件超出以上規(guī)定，由用戶與制造廠協(xié)商確定。

2.2ZW43高壓真空斷路器的運(yùn)行維護(hù)特點(diǎn)

ZW43高壓真空斷路器的運(yùn)行維護(hù)要求如下：

1、產(chǎn)品每三年進(jìn)行一次小檢，主要檢查運(yùn)動(dòng)件的磨損情況，特別是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)，還需要在相對(duì)運(yùn)動(dòng)處注入一些潤(rùn)滑油，以減少磨損;

2、加裝隔離刀閘的ZW43型真空斷路器，隔離斷口部分每年應(yīng)定期檢查維護(hù)1～2次，避免隔離斷口損傷，影響使用壽命;

3、定期清除塵垢，特別是導(dǎo)電接觸表面及絕緣表面的污垢，以保持其絕緣性能;

4、檢查隔離刀片及其接觸部分有無(wú)因過(guò)熱而產(chǎn)生的紅藍(lán)色氧化痕跡，如有，應(yīng)用細(xì)砂布打磨，并涂上導(dǎo)電油膏或工業(yè)凡士林;

5、檢查零件特別是支持絕緣件有無(wú)損傷，如有應(yīng)立即更換。

參考文獻(xiàn)

[1] 海倫·凱勒， 居里夫人， 富蘭克林，等. 相伴一生的偉大傳記[J]. 2005.

[2] 苗紅霞. 高壓斷路器故障診斷[M]. 電子工業(yè)出版社， 2011.

[3] 苑舜. 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2001.

[4] 徐國(guó)政， 張節(jié)容. 高壓斷路器原理和應(yīng)用[M]. 清華大學(xué)出版社， 2000.

[5] 林莘， 宋立峰， 李永祥，等. 真空斷路器新型電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的多體動(dòng)力學(xué)仿真[J]. 電網(wǎng)技術(shù)， 2012， 36（3）：76-80.

[6] 李海濤. 淺談配電系統(tǒng)中ZW43戶外柱上真空開(kāi)關(guān)的作用[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2012（20）.

[7] 熊志偉. 10kV真空斷路器故障處理方法及其改進(jìn)措施[J]. 供用電， 2012， 29（3）：58-60.