高压真空断路器动作特性测试——实验指导书

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认识其内部结构。

2. 掌握其储能、合闸、分闸操作过程。

3. 利用断路器动特性分析仪测量得到合闸、分闸的相关数据。

二、 主要实验设备
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、 工矿企业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， 尤其适用于要求额定工作电流的频繁操作或多次开断
短路电流的场所。

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
配置专用推进机构，组成手车单元使用。

1. 真空断路器的技术参数和内部结构
主要规格及技术参数见下表。

序号 项目
单位
数值 1 额定电压
12
2 额定短时工频耐受电压（ 1min ） V 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 20/25 31.5 40 50 7
kA 31.5
40
50
额定短时耐受电流 20/25
8 额定短路持续时间 S
4
9
额定峰值耐受电流
kA50/63
80
100 125
10额定短路关合电流50/6380100125 11二次回路工频耐受电压（ 1min）V2000
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kA12.5( 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20000(50kA 为 10000 次) 17额定电流开断次数（电寿命）次20000(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mm3
20额定合闸操作电压
21额定分闸操作电压V AC110/220 DC110/220 22储能电机额定电压
23储能电机额定功率W70(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
≤ 60(630A) ≤50(1250A) 31主导电回路电阻≤ 35(1600-2000A)
≤25(2500A 以上 )
2400± 200(20kA、25kA)
32触头合闸接触压力N 3100±200(31.5kA) 4250± 250(40kA) 6500± 500(50kA)
分 -0.3S- 合分 -180S- 合分33额定操作顺序分-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分成五个装配空间，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，降低了能耗和噪声，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.实验步骤与内容
(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，此时断路器处于合闸准备状态。

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
闸操作完成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，由液压缓冲器吸收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)利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，请首先将仪器保护地“ ”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 ; 试验完后，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】、【设置】、【文件】、【帮助】五个主菜单。

2）测试前，仪器的各种操作状态的设置。

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。

如果找不到相应的定义，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、单合试验，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：如现场不是行程试验，将此项关闭，可以缩短试验时间，减轻试验强度。

⑦行程测试：用直线传感器测速时，将此项开启，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）仪器完成设置后，进行合闸和分闸试验，测得实验数据。

四、实验报告要求
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.按照实验步骤操作，测得合闸和分闸测试图形，并把试验所得的数据分别
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。