新VD4斷路器特點及防跳技術(shù)介紹

陳順利

摘 要：文章通過對VD4斷路器的技術(shù)發(fā)展、新VD4斷路器的極柱特點、真空滅弧室、模塊化操作機構(gòu)及新VD4防跳技術(shù)的介紹，闡述了新VD4斷路器的結(jié)構(gòu)及電氣防跳、機械防跳的原理。

關(guān)鍵詞：新VD4斷路器；模塊化操作機構(gòu)；防跳

引言

VD4真空斷路器適用在以空氣為絕緣的戶內(nèi)式開關(guān)系統(tǒng)中。真空斷路器在需要進(jìn)行頻繁操作和需要開關(guān)短路電流的場合下具有優(yōu)良的性能。新VD4真空斷路器具有真空開斷，澆注極柱，全新模塊化機構(gòu)，高可靠性，長壽命，快速維護(hù)等特點，同時采用了機械防跳的功能，防跳功能完全由脫扣器本身和操作機構(gòu)機械配合實現(xiàn)，使產(chǎn)品更加穩(wěn)定。

1 ABB真空斷路器的技術(shù)發(fā)展

中壓斷路器的技術(shù)經(jīng)歷了一個從多油到少油，從氣體到真空，從純空氣絕緣到復(fù)合絕緣到固封絕緣，從傳統(tǒng)到智能，從敞開式極柱、套筒式極柱、澆注式極柱的發(fā)展歷程?，F(xiàn)代的斷路器，具有安全可靠、操作簡單，維護(hù)量極低的特點。

2 新VD4與傳統(tǒng)VD4的主要區(qū)別

傳統(tǒng)VD4采用彈簧儲能機構(gòu)，其機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，防跳裝置是電氣防跳，若出現(xiàn)故障則維修比較困難，但其優(yōu)點是比較可靠，因此至今仍未被淘汰；新VD4采用模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，其儲能機構(gòu)是平面卷簧機構(gòu)，防跳裝置是采用機械防跳。

3 新VD4斷路器的機構(gòu)

3.1 澆注極柱

ABB公司采用其先進(jìn)的環(huán)氧樹脂澆注工藝，將斷路器的主回路系統(tǒng)整體澆注在特別抗爬電的環(huán)氧樹脂內(nèi)，成為澆注式極柱，極大地提高了斷路器的外絕緣水平，避免了斷路器的相間閃絡(luò)和滅弧室沿面閃絡(luò)的可能。

3.2 真空滅弧室

真空滅弧室為斷路器的心臟。滅弧室采用了銅鉻合金觸頭表面，銅-不銹鋼多層結(jié)構(gòu)設(shè)計以同時滿足電氣性能和機械性能的要求，在達(dá)到1000級（ANSI標(biāo)準(zhǔn)）的潔凈室中完成組裝，一次封排工藝，在800°C的高溫下一次完成抽高真空、焊接和密封。

傳統(tǒng)的VD4斷路器真空滅弧室暴露在空氣當(dāng)中，受外界環(huán)境的影響，真空泡斷口的絕緣能力取決于表面（空氣）絕緣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，零件數(shù)量多。

新VD4斷路器中，真空滅弧室與極柱構(gòu)成一個整體部件，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少。真空滅弧室斷口的絕緣能力為內(nèi)絕緣與空氣隔絕，不受外界環(huán)境影響。

3.3 創(chuàng)新的模塊化操動機構(gòu)

3.3.1 傳統(tǒng)彈操機構(gòu)。傳統(tǒng)彈操機構(gòu)中，所有機構(gòu)零件分散設(shè)計和安裝，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，零件數(shù)量多，維修和更換工作十分精細(xì)和復(fù)雜。

3.3.2 模塊化彈操機構(gòu)。新VD4斷路器采用模塊化彈操機構(gòu)，全新模塊化機構(gòu)設(shè)計和組裝，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，精度高，可靠性高，維修快捷方便、徹底。模塊化的EL型操動機構(gòu)有脫扣器模塊，驅(qū)動器模塊，儲能模塊，輔助開關(guān)模塊等。脫扣器模塊有安全型線圈，可長期通電，合閘回路無需輔助開關(guān)接點分合閘脫扣器完全相同，配合機械防跳功能，動作精確，動作電壓離散范圍1～2V，動作時間離散范圍1～2ms，極快速拆裝和更換等特點。

4 防跳技術(shù)

4.1 防跳和防跳功能定義

斷路器的合分閘由電氣合分閘信號或手動合分閘按鈕觸發(fā)。當(dāng)合閘命令使斷路器合閘后，如果電氣回路的控制觸點無法復(fù)歸，或合閘按鈕無法復(fù)歸，合閘命令一直存在。此時如果繼電保護(hù)動作使斷路器跳閘，則跳閘后斷路器將再次合閘，甚至發(fā)生反復(fù)“跳-合”現(xiàn)象，這就是“跳躍”。

防跳，就是利用機械閉鎖裝置或電氣閉鎖裝置，使得一個合閘命令無論持續(xù)多長時間，都智能操作斷路器合閘一次。如果斷路器要第二次合閘，則必須在前一個合閘命令消失后重新發(fā)送合閘命令。

4.2 電氣防跳

電氣防跳回路的原理圖如下：

工作原理如下：（1）斷路器工作狀態(tài)下，合閘閉鎖電磁鐵RL1動作，合閘閉鎖電磁鐵的輔助開關(guān)BL：0，2節(jié)點閉合；斷路器已儲能，儲能節(jié)點BS1：13，14閉合；斷路器分閘狀態(tài)，斷路器合閘觸點BB1：53，54斷開；防跳繼電器KN不動作，KN：1，2閉合。（2）合閘信號發(fā)出后，合閘回路得電，電流通過整流元器件TR3，經(jīng)過KN：1，2、BS1：13，14、BB1：31，32、BL：0，2到達(dá)合閘線圈MC，斷路器合閘。（3）斷路器合閘后，斷路器合閘觸點BB1：53，54閉合，此時如果合閘命令一直存在，則電流經(jīng)過整流元器件TR3、斷路器合閘觸點BB1：53，54、串聯(lián)電阻RR：1，2到達(dá)防跳繼電器KN，KN動作后，KN：1，2斷開，KN：1，4閉合，防跳繼電器KN實現(xiàn)了自鎖的功能。（4）當(dāng)外部命令使斷路器分閘后，由于合閘命令一直存在，導(dǎo)致防跳繼電器KN處于自保持狀態(tài)，使得電流無法經(jīng)過合閘電磁鐵MC，斷路器無法合閘，實現(xiàn)了斷路器的防跳功能。（5）如果斷路器要再次合閘，則需要合閘命令取消，此時防跳繼電器KN復(fù)歸，KN：1，4斷開，KN：1，2閉合，斷路器節(jié)點復(fù)歸回A狀態(tài)。

4.3 新VD4機械防跳

根據(jù)防跳功能的要求，實現(xiàn)機械防跳的關(guān)鍵在于設(shè)計出一個合閘閉鎖機構(gòu)，使得一個合閘命令被執(zhí)行一次后合閘即被機構(gòu)機械閉鎖，只有合閘命令消失才能解除閉鎖。

新VD4采用EL機構(gòu)，其中整合有一套機械防跳裝置，當(dāng)斷路器合閘后，操動機構(gòu)的主軸上有一個舌片將合閘按鈕卡死，合閘脫扣器不能轉(zhuǎn)動，只有第一個合閘命令消失后，并且在分閘狀態(tài)下儲滿能才能再次合閘。

4.4 機械防跳的優(yōu)點

機械防跳與柜體本身的二次回路沒有沖突。新VD4投入運行中，至今未發(fā)現(xiàn)機械防跳與電氣二次回路沖突的現(xiàn)象。

機械防跳的設(shè)計保證了了一次合閘命令只能操作斷路器一次，使產(chǎn)品更加可靠，同時保證了運行人員的人身安全。

機械防跳不需要通過二次元器件實現(xiàn)，避免了二次元器件節(jié)點不動作、斷線等風(fēng)險，更加可靠。

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