LW24-40.5高压电力设备

1.1 产品型号和名称

LW24-40.5（G）/T2500(3150)-

31.5型六氟化硫断路器系户外三相交流50Hz高压输变电设备，应用于35kV级电力系统中，用于分、合负荷电流，开断故障电流或转换线路，以实现对输变电系统的控制和保护。该断路器采用自能式灭弧原理，减小了机构操作功，提高了产品可靠性，具有结构简单、体积小巧、安装简易等特点。1.2 断路器配用CT□-1.0型弹簧操动机构。

1.3断路器符合国家标准GB1984-2003《高压交流断路器》和国际电工委员会标准IEC62271-

100：2001《高压交流断路器》及OPGJ.520.223《LW24-40.5（G）/T2500(3150)-

31.5型六氟化硫断路器技术条件》的要求。

1.4 使用环境条件

a. 周围空气温度: -30℃～+40℃；

b. 海拔高度: 不大于3000m；

c. 污秽等级: IV级。

d. 地震烈度: 不大于9度；

e. 风速: 不大于34m/s；

f. 安装地点：没有火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动的场所。

1.5 主要技术参数

1.5.1 断路器的主要技术参数见表1。

1.5.2 断路器的装配调整参数见表2。

表1

序号项目单位额定参数

1额定电压kV40.52额定频率Hz50

3额定电流A2500(3150)

4额定绝缘水平见表2

5额定短路开断电流kA31.5

6额定短时耐受电流kA40

7额定峰值耐受电流kA100

8额定短路持续时间s4

9额定短路关合电流kA100

10额定电缆充电开断电流A50

11额定失步开断电流kA10

12额定异相接地故障开断电流kA34.8

13电寿命次20

14主回路电阻值μΩ≤40

表1（续）

序号项目单位额定参数

15额定操作顺序O-0.3s-CO-180s-CO 16主要机械特性见表3

17SF6气体整定压力（表压，20℃）MPa见表4

18SF6气体年漏气率%≤0.3

19SF6气体湿度（体积分数，20℃）≤150×10-6

20噪声水平dB≤110

21外壳防护等级IP4X

22额定操作电压V DC110或DC220 23机械操作次数次10000（M2级）

24首开极系数 1.5

25储能电机电压V DC220、AC220 26六氟化硫气体重量kg5

27断路器（包括操动机构）重量kg800

28容性电流开合过程中的重击穿特性级C2

29额定背对背电容器组开断电流A1500

30额定背对背电容器组关合涌流kA20

31额定并联电抗器组开断电流A1600

表2 额定绝缘水平

序号项目名称单位断口间极间、极对地1额定短时工频耐受电压(1min 有效值)kV118干试湿试9585 2额定雷电冲击耐受电压(1.2/50μs峰值)kV215185

3辅助回路及控制回路1min工频耐受电压V2000注：整机按海拔3000m修正进行绝缘耐受试验。

表3 断路器主要机械特性

序号项目单位额定参数

1分-合时间ms300

2合-分时间ms≤80

3分闸时间ms34±3

4合闸时间ms58±5

5开断时间ms≤60

6分闸同期性ms≤2

7合闸同期性ms≤2

8分闸速度m/s 2.7±0.2

9合闸速度m/s 2.3±0.2

表4 SF6气体压力整定值

序号项目单位参数值

1SF6气体额定压力 Pre MPa0.5

2补气报警压力 Pae↓MPa0.47±0.01

3气体最低功能压力 Pme↓MPa0.45±0.01

4断路器包装气体压力MPa0.03注：↓表示压力下降时测量

2 结构及工作原理

2.1 断路器结构。

断路器为三极分立瓷柱式结构,三极固定于一个公共底架上，三极气体通过铜管连通，弹簧操动机构位于底架正下方。断路器由单极极柱、传动连杆、底架、弹簧操动机构等部分组成，外形参数见图1。

图1 断路器整体结构图

2.2 单极极柱

断路器的单极极柱主要由静触头、动触头、灭弧室瓷套、支柱瓷套、绝缘拉杆及拐臂盒等零部件组成，见图2

。

1.单极极柱

2.传动连杆

3.底架

4.弹簧操动机构1.静触头

2.动触头

3.灭弧室瓷套

4.绝缘拉杆

5.支柱瓷套

6.拐臂盒

图2 单极极柱

2.2.1 支柱瓷套

支柱瓷套为断路器主回路的对地绝缘件。根据使用地点的海拔高度和周围空气污秽等级，可选用不同爬电比距的瓷套。

2.2.2 拐臂盒

拐臂盒的作用是将机构输出通过外拐臂、轴及内拐臂实现断路器动触头的竖直运动；拐臂盒与传动轴通过两端轴封进行密封。外拐臂通过外置油缓冲器和分、合闸止位装置进行缓冲及限位。2.3 底架

底架起着支持断路器三极的作用，机械强度高，刚度大，断路器三极置于底架的上方。底架包括横梁和支架，采用钢板折弯后焊接而成，表面可热镀锌，制造工艺简单，防腐性能优良。

2.4弹簧操动机构

2.4.1 CT□-

1.0型弹簧操动机构主体部分见图3,机构采用铸件式结构，深度尺寸较小，故很适合配用瓷柱式断路器，可安装在底架下面，通过输出拐臂和拉杆与断路器连接。机构手动分、合操作旋钮、手动储能输入轴、计数指示、分合指示、储能指示均在一个面上，便于操作与使用。储能采用驱动爪驱动块式结构，此结构调节简单，储能可靠。手动储能设计在第一级齿轮传动轴上，储能力小。

1 储能指示牌

2 合分指示牌

3 合闸电磁铁

4 合闸旋钮

5 调整杆

6 分闸旋钮

7 分闸电磁铁

8 辅助开关

9 计数器

10 手动储能轴 11 电机 12 变速箱 13 分闸弹簧 14 合闸弹簧

图3 CT□-1.0弹簧操动机构

合、分闸弹簧用压簧，以便于调节合、分闸功的大小。合闸为拉动式，受力合理，稳定性好，合闸保持为二级脱扣结构，使分闸可靠、分闸时间稳定。所有易损件、关键件均可拆卸，使之维修方便、维护简单。电机为交直流两用电机，适用性广。机构的行程开关设计合理，切换可靠。

2.4.2 CT□-

1.0型弹簧操作机构的合闸弹簧的储能方式有电动机储能和手力储能；合闸操作有电动（合闸电磁铁）操作和手动（旋钮）操作；分闸操作有电动（分闸电磁铁）操作和手动（旋钮）操作。

2.4.3 储能电机，采用84HL-CDJ01型交直流两用单相串激电动机。其主要技术参数参见表5。

表5

额定工作电压 (V)DC220、AC220

电动机额定输入功率（W）500

正常工作电压范围80%～110%额定工作电压

额定工作电压下储能时间 (s)<15

2.4.4 储能手柄:采用一把特制摇把。

2.4.5 合闸电磁铁:采用螺管式电磁铁,其技术参数见表6。

表6

额定工作电压(V)DC220DC110

额定工作电流 (A)2 2.73

20℃时线圈电阻(Ω)10840

正常工作电压范围80%～110%额定工作电压

2.4.6 分闸电磁铁:采用螺管式电磁铁,其技术参数见表7。

表7

额定工作电压(V)DC220DC110额定工作电流(A)2 2.1 20℃时线圈电阻(Ω)10852

正常工作电压范围 65%～120%额定工作电压,小于30%额定电压连续3次操作不得分闸

2.4.7 机构输出轴工作转角48°～50°。

2.4.8 辅助开关:共有10对常开接点,10对常闭接点,允许长期通过电流为10A。

2.4.9 行程开关具有2对常开和2对常闭触头，触头能通过持续电流为5A。

2.4.10 接线端子能通过的持续电流为10A。

2.4.11 二次控制回路原理图及接线图见图6a、图6b、图7。

2.5 灭弧原理

断路器的灭弧室在大电流阶段采用自能式灭弧原理，当断路器接到分闸命令后，以动触头气缸、动弧触头、拉杆等组成的刚性运动部件在分闸弹簧的作用下向下运动。在运动过程中，主触头先于弧触头分离，电流转移至仍闭合的动静弧触头上，随后弧触头分离形成电弧。

在开断短路电流时，由于开断电流较大，故弧触头间电弧能量大，弧区热气流流入膨胀室，在膨胀室进行热交换，形成低温高压气体；此时，由于热膨胀室压力大于压气室压力，故单向阀6关闭。当电流过零时，热膨胀室的高压气体吹向断口间使电弧熄灭。同时在分闸过程中，压气室的压力被压缩，但达到一定的气压值时，底部的弹性释压阀7打开，一边压气，一边放气，使机构不需要克服更多的压气反力，从而大大降低了操作功（简图4b）。

在开断小电流时（通常在几千安），由于电弧能量小，热膨胀室内产生压力小。此时压气室内的压力高于膨胀室内压力，单向阀6打开，被压缩的气体向断口吹去。在电流过零时，这些具有一定压力的气体吹向断口使电弧熄灭（见图4c）。

a分闸位置 b开断大电流 c开断小电流 d合闸位置

1.静弧触头

2.静主触头

3.喷口

4.动弧触头

5.动主触头

6.单

图5 机构的四种状态

2.3.12 机构驱动原理

机构的四种状态如图5所示。机构分闸未储能状态如图5a所示。储能时，储能系统带动凸轮顺时针运动，弹簧受压储能，弹簧储的能量通过机构的储能保持系统保持，机构处于分闸已储能状态如图5b。解扣储能保持系统，机构的势能转化为动能。凸轮驱动输出拐臂和输出轴作逆时针运动。机构合闸通过机构的合闸保持系统保持合闸状态，如图5c所示。合闸完成后机构再次进行储能操作，形成合闸已储能状态，为单分或重合闸做准备，如图5d所示。

2.4 气体监测

本产品采用的是指针式密度控制器，在-

30℃～+40℃温度变化范围内，压力表的读数不随温度变化，而只真实反映SF6气体密度值变化，并通过压力表的读数反映出来,并能发出补气，闭锁信号。当断路器内气体压力低于0.47MPa，密度控制器1、2接点接通，发出报警信号：当断路器内气体压力低于0.45MPa时,密度控制器的3、4接点接通,发出闭锁信号。

3 吊装、运输及验收

3.1

断路器处于分闸、合闸弹簧未储能位置,以整装状态运输。出厂时断路器内充有0.03～0.05MPa压力的SF6气体。

3.2 运输和装卸时不得倾翻、碰撞和强烈振动。

3.3 起吊位置见图1, 起吊时应将三相下出线板用木方或角钢连接起来，以免起吊时吊绳夹空。3.4 验收3.4.1 用户在断路器到达指定地点后, 应立即开箱检查断路器是否完好无损,

并核对断路器气体压力,如有异常,应立即与本厂联系。

3.4.2 核对断路器铭牌上的数据与订货单上是否相符, 并根据装箱单,

核对文件及附件是否齐全。

3.4.3 将断路器外表面尘埃及污物清除干净。

4 安装及运行前的检查

4.1

断路器安装前应按需要准备好牢固的基础及必要的场地，安装方式及基础图见图8。断路器向上的动载荷3500kg, 向下的动载荷为3500kg。

4.2

断路器装配调试合格后整装出厂,在使用现场去掉包装。清扫污垢后可直接安装在预备好的基础上。需用地脚螺栓将断路器固定牢靠。地脚为8只M20螺栓。

4.3 连接

4.3.1

主回路接线前,将上接线板上的接触面清理干净后便可与外部连接。外部接线端子应与出线孔相配,参见图1,接线螺栓为M16×45 ,24只。

4.3.2 机构箱上设有M12的接地螺母，投运前应可靠连接接地线。

4.3.3

二次回路电缆应通过机构箱下部的φ90孔上的过渡板进入,在过渡板上根据电缆外径钻孔，孔径应大于电缆外径2mm。这样可以保证防尘效果。

4.3.4 连接控制回路参考图6a、图6b、图7进行, 连接导线截面不得小于1.5mm2。

4.4 检查试验4.4.1 断路器在出厂前,已全部安装调整完毕。并充有0.03～0.05MPa的六氟化硫气体,

用户在安装就位后,不需要将断路器打开。充气前应先检查所有密封法兰面的螺栓是否松动,瓷件有无破损,三极气体连通管及压力表安装是否完好。

4.4.2 断路器充气

a)对SF6气体的质量要求

SF6气体质量应符合GB12022-规定。

b)充气

充气接头见图9，应装入密封的塑料袋内防潮，充气时先用电吹风吹充气接头，然后一端接在气瓶上，用SF6气体将气管内空气排空后再连接产品进行充气。调节进入本体的充气阀门,

使液态的SF6缓慢进入本体充分气化。由于本产品采用的是MTK-01型密度表,在使用温度-

30～＋40℃范围内可不考虑环境温度的影响, 直接充气。充气完毕后,

将封盖装上，并将充气接头收好放进塑料袋内。

4.4.3 断路器内充气至额定压力后,应对所有密封面进行定性检漏，检漏采用灵敏度为10-

6的卤素检漏仪,不应有漏点存在,如发现漏点请速与本厂联系。

4.4.4断路器内SF6气体含水量的检测,水分检查应在断路器充气至额定压力24h后进行,利用断路器充气接口及本厂提供的充气装置充气。用微量水份检测仪进行水份测量，不应超过150×10-

6（20℃），不同温度下允许水份值见附图10。

4.4.5 检查分、合闸铁芯动作灵活性。

用手推合闸旋钮,无卡阻现象,转动灵活,分闸旋钮操作时转动灵活,

无卡阻现象,分闸铁芯动作正常。

4.4.6 测量回路电阻,应符合表1项14 要求。

4.4.7 绝缘检查

a)主回路(合闸位置)：出线端外施电压升至40.5kV。停留1min, 应无异常现象；

b)二次回路:不小于1MΩ(运行中不小于0.5MΩ),用1000V或500V兆欧表；

c)储能电机: 不小于0.5 MΩ, 用500v兆欧表。

4.4.8 操作试验

进行下述操作试验应动作正常：

a)30%额定分闸电压连续通电三次,不应分闸；

b)80%和110%的额定合闸电压及65%和120%的额定分闸电压“合”、“分”各二次,能可靠合、分闸；

注:

如安装地点操作电压达不到规定上限值,允许用运行期间可能达到的最高电压代替进行此项试验。

c)额定合、分闸电压下进行“分—0.3s—合”、“分—0.3s—合分”各二次,“合”、“分”各三次, 如断路器使用时不要求重合闸,可进行“合分”四次及“合”、“分”各7次操作；

4.4.9 分合闸指针指示位置正确, 其固定螺钉拧紧。

5 维护与检修

5.1 维护

断路器在运行时,要定期进行维护检查,维护检查内容有:有无漏气点(检查漏气点用灵敏度为10-6卤素检漏仪),压力表指示是否正常，瓷套有无破损及严重脏污,分、合闸指针的指示位置,机构动作是否正常。检查紧固螺母,断路器内部有无异常响声,严重发热等异常现象。如发现问题,须查明原因,考虑对正常运行是否有严重影响，有时应及时退出运行,进行清扫检修。另外，操动机构中运动部分应半年加一次润滑油。

断路器长期不运行,亦应进行定期检查和维护,避免发生严重锈蚀、受潮等不良现象。

5.2 检修5.2.1 断路器在下列情况下应进行检修

a)运行时间10年；

b)操作次数达到表1所列机械寿命次数；

c)开断额定短路开断电流次数达到20次。

5.2.2 检修环境应清洁干燥,

通风良好。解体前的气体回收按《用于电气设备的SF6气体质量监督与安全导则》中的有关规定处理。解体后主要检查更换磨损、烧损及腐蚀比较严重的零件,更换已老化的密封圈,以及更换吸附剂(更换下来的吸附剂应按有关规定妥善处理)。重新清理各零部件后，进行装配调整。吸附剂在250℃±10℃以上烘干2h后装配,装配应迅速及时与本体封闭抽真空。检修可在制造厂指导下进行,如有必要也可以与制造厂协商，到制造厂检修。

5.3 断路器全部安装调整完成以后投入运行之前,还应进行下述检查。

5.3.1

断路器装好后随即抽真空到133.3Pa(1托),维持2h以上,然后充以合格的SF6气体至额定压力,24h后测量水份含量,不超过150×10-6（体积分数）。

5.3.2 在操动机构各转动部分,机构与断路器连接的转动部分适当加润滑油。

5.3.3 进行储能、合闸、分闸操作试验。

5.4 检修注意事项

5.4.1

断路器在真空状态下不允许进行“合”、“分”操作,以免损坏灭弧室零部件,影响断路器的正常运行。断路器只能在额定压力允许范围内进行“合”、“分”操作试验。

5.4.2 断路器转动拐臂以及机构各转动部分加适量的润滑油。

5.4.3

机构在正常检修时应将合闸弹簧所储能量释放。释放合闸弹簧的方法可以是断路器进行一次“合—分”闸操作(操作应将电机电源切断,以防再次储能)。

6 贮存

断路器如长期存放,应定期进行检查并将机构的转换开关及接线端子的导电部分涂工业凡士林油。断路器应存放室内保管并且干燥通风。

7 随机文件

a) 产品合格证书一份；

b) 安装使用说明书一份。

c) 装箱清单一份。

8 备件及专用设备

8.1

备件1(表8)是产品必备专用工具,根据用户订货情况，每站1套；备件2(表9)是产品运行所需的备件,可由用户订购后供给。表中的台用量供用户选购备件时参考,而不是断路器所需的备件数量。

8.2

断路器可配用根据用户要求特殊设计的过渡支架进行安装，过渡支架的高度及配用地基由订货技术协议确定。

9 订货须知订货时请说明机构中储能电机及分、合闸线圈的操作电压,电流互感器的数量、等级、容量，二次回路的要求及是否带安装架，对过渡支架的要求等。

10 备件明细表见表8、表9

表8 备件1

表9 备件2

图6a 电气原理图a

图7 配线施工图

图8 LW24-40.5（G）断路器地基图

图9 充气装置

图10 0.5MPa 下水份与温度的关系曲线注：曲线1为产品运行时水份允许含量 曲线2为产品交接时水份允许含量

100

50

0510152025350

200

150

300

250450

400水份(PPM)

温度（°C)

3530