ZFN13――405Z型封闭式组合电器的结构及设计

ＥＭ制造经验

Ｍａ—ｎ—ｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥ—ｘ—ｐｅｒｉｅｎ—ｃ—ｅ］

●杨庆宇／平高集团有限公司

ＺＦＮ１３—４０．５（ｚ）型封闭式

组合电器的结构及设计

７ＦＮｌ３－４０．５（Ｚ）型封闭式组合电器是平高集团有限公司自主研发

‘＿的产品。于２００２年通过了国家级鉴定，该产品填补了我国４０．５ｋＶ

ＧＩｓ的空白。该产品三极分箱纵向分布，单极金属封闭，真空灭弧，ＳＦ。为

对地和断口问绝缘介质。本文主要介绍该产品的结构．设计及性能。

１引言

高压ＧＩＳ在１１０ｋＶ及以上领域得到了飞速发

展和应用。然而，截止到２００２年，在４０．５ｋＶ的

中压领域，ＧＩＳ产品（目前称为Ｃ—ＧＩＳ）在国内尚属

空白。平高集团有限公司自１９９９年起，历时３年，

于２００２年成功地研制出我国首台该类产品，通过

了省、部级鉴定，填补了４０．５ｋＶ级ＧＩＳ的国内

空白。

２主要技术参数

ＺＦＮｌ３－－４０．５（ｚ）型封闭式组合电器主要技术

参数如下表所示。

表主要技术参数

—壁旦一琢日名称参数

ｌ额定电压／ｌ（Ｖ４０．５

２额定电流／Ａ１２５０

３额定频毕／Ｈｚ５０

４额定短时耐受电流／ｋＡ３１．５

５额定峰值耐受电流／ｋＡ８０

６额定短路断路器及主回路４

持续时间，ｓ接地回路２

７ｌｍｉｎ极对地与断路器断１３９５

丁频耐压／ｋＶ隔离断１３１１０

８雷电冲击极对地、断路器断１７１１８５

耐压／ｋＶ三位置开关隔离断口２１５

９断路器额定短路开断电流／ｋＡ３１．５

额定短路关合电流（峰值）／ｋＡ８０

额定短路开断电流开断次数，次２０

机械寿命／次１００００

ｌＯ三位置开关机械寿命／次２０００

１１ｓＦ。气体额定压力（２０℃）／ＭＰａ０．２

１２ｓＦ。气体年漏气率（％）＜１

３８Ｉ●气嗣量．２００８年第３期３产品总体结构

图ｌ所示为单母线电缆进出线间隔的总体结构示意图。

标准间隔的尺寸（高×宽Ｘ深）为：２１５０ｍｍ×６００ｍｍ×１５２０ｎｌｌｕ。

图１标准间隔总体布置图

１—氧化锌避雷器２一电压互感器３一下电缆连接装置４一电流互感器５一真空断路器６一三位置开关

７—上电缆连接装置８一下电器柜９—弹簧机构

ｌＯ一电流互感器１１一电动机构１２一上＿ｆＬ控柜

４主要元件结构

４．１断路器

断路器本体结构如图２所示，断路器配真空灭弧室，外壳为四通筒体６，方形绝缘子１支撑筒体和真空灭弧室支座２；筒体内充ｓＦ。气体，作为真空灭弧室外绝缘和对地绝缘的绝缘介质；真空灭弧室３下部用Ｍ１６螺栓固定在真空灭弧室支座

上，真空灭弧室上部通过支座７防止其摆动，同时支座７又提供绝缘拉杆１０之后传动件的固定和导向；支座７作为高电压部位，通过绝缘支撑件４和绝缘支座１２固定于四通筒体６上，主导电回路上部通过导电夹５、软导电排，把真空灭弧室动触头与三位置开关静触头连接，将主回路导通。

图２断路器本体结构

１一方形绝缘子２一真空灭弧室支座

３一真空灭弧室４—绝缘支撑件５一导电夹６一四通筒体７一支座８一螺钉９一拐臂ｌＯ一绝缘拉杆ｌｌ一转轴１２一绝缘支座

９

１０ｌｌ１２

真空灭弧室分合传动的原理为：通过转轴１ｌ传入筒体，在筒体内部，转轴上的内拐臂与绝缘拉杆ｌＯ和支撑于支座７上的另一拐臂９组成四连杆机构，同时，拐臂９通过其上长槽带动吊环螺钉８时，靠支座７的长槽限制，把摆动转化为真空灭弧室动触头的上下直线运动。

４．２弹簧机构及传动系统

断路器的操动机构如图３所示，为弹簧机构，可电动又可手动储能。动作原理：电动机带电后，通过减速器３等部件，带动凸轮及储能轴一起转动，使合闸弹簧被拉伸而储能，合闸弹簧２被拉伸过死点后，被合闸掣子６扣住，电动机电源被行程开关切断，此时机构处于储能状态。当接收到合闸信号后，合闸电磁铁７带电，合闸掣子６解扣，储能轴在合闸弹簧２的作用下转动，通过凸

ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＩ

轮４，三角形杠杆１７、连杆１６将力传给主轴１１，

当主轴转过一定角度时，被分闸掣子６扣住，机

构处在合闸状态，同时给分闸弹簧储能。当接收

到分闸信号后，分闸电磁铁１３带电，分闸掣子１２

解扣，主轴向相反方向转动，机构分闸。进行合

闸操作时，被切断的行程开关接通，电动机１８起

动，机构重新储能。在合闸状态机构储能后，可

９

Ｏ

图３弹簧操动机构

１—储能手柄２一合闸弹簧３—减速器４一凸轮

５一分闸弹簧６一合闸掣子７一合闸电磁铁

８一辅助开关９—垂直拉杆ｌＯ一关节轴承１１一主轴

１２一分闸掣子１３一分闸电磁铁１４一橡皮缓冲器

１５一油缓冲器１６—连杆１７－－Ｅ．角形杠杆１８一电动机

以带动断路器完成一次重合闸操作。

断路器传动系统如图４所示，本产品断路器

传动系统比较复杂：机构主轴上拐臂１，垂直拉杆

２、传动轴７和上拐臂３构成四连杆机构，动力经

此四连杆机构传给传动轴７，该轴上有三对拐臂，

通过连杆６，分别和三相转轴４相连，动力由此传

入筒体，传动轴的固定靠支撑件８固定在各分相

上，端部用轴承固定在架体上，三相传动方式一

致。其中连杆６下端为长槽，作用是在机构合闸

时调整超行程，使触头弹簧受压，一方面使动静触

头间产生一定的接触压力保证良好的接触；另一

方面，分闸瞬间，使动触头获得一定的初始冲击动

能，提高其初始加速度；还可以在触头烧损后，作

为压力的补偿，不至于影响触头的可靠接触。

４．３三位置开关

三位置开关结构如图５所示，外壳为四通筒

体４，静触头ｌ固定于偏心绝缘子的下部，该静触

头始终与触指２连接，主回路上部静触头３固定

２００８年第３期?●气一量Ｉ３９

ＥＭ制造经验

图４断路器传动系统

１，３一拐臂２—垂直拉杆４—转轴５一触头弹簧６—连杆７一传动轴８一支撑件

在母排６上，接地触头８固定于四通筒体４。触指

运动到不同的三个位置，分别实现馈线与母线接

通，馈线与母线隔离，馈线接地。母线支撑靠绝

缘子７和盘式绝缘子５固定在四通筒体４上。筒体

内充ＳＦ６气体，作为主回路对地和隔离断Ｉ：１间的

绝缘介质。触指通过绝缘子与三位置开关转轴相

连，随着转轴的转动而在接通、隔离，接地三个

位置间切换。

４．４电动机构及传动系统

三位置开关的操动机构为电动机构，也可手

图５三位置开关

１一触鹰２一触指３一静触头４一四通筒体

５一盘式绝缘子６—母线排７—母线支撑绝缘子

８—接地触头

４０Ｉ＿气嗣量?２００８年第３期动操作。电动与手动操作间设有电器联锁，以确保操作人员的安全。手动操作时，正面通过一摆动挡板，用双凸头钥匙选择“隔离”或“接地”操作端口，使用特制操作杆，只能进行联锁许可的操作动作。

电动机构将动力输出后，传给公共传动轴，该传动轴上每对拐臂与单极转轴上的拐臂和连杆构成四连杆机构，将动力传入每极筒体内部。连杆可调节，用来调整三位置开关三极的同期性。

巧妙的机构设计，使开关的三位置在从一个状态向另一个状态转换的过程中，电动机在起动运行前期和终了后期均处于必要的“空程”，使电动机既能“空起动”，又可使触指能最终停留在准确的位置。

通过电动机构与弹簧机构联锁件的连接，实现三位置开关与断路器的机械联锁：①断路器处于合闸状态，隔离和接地操作均不能进行。②隔离或接地操作时，断路器不能合闸。联锁的实现可以防止误操作，保障操作人员的安全。

４．５端口连接装置

端ＩＺｌ连接装置处于主回路末端，其原理设计借鉴了电缆分接箱的结构，最多可以将单相主回路分出三个端口，同时装配避雷器、电压互感器以及电缆。外部元件与端１２１的连接采用插拔式结

构，使产品运输及现场安装方便快捷。　

４．６电流互感器、电压互感器、氧化锌避雷器电流互感器为外置式，易于安装和检修；电压互感器和氧化锌避雷器均采用插拔式插头与端口连接装置相插接，易于更换，且使得运输和安装方便快捷。

５主要特点

（１）该产品填补了４０．５ｋＶ级ＧＩＳ的国内空白。

（２）单极金属封闭，金属铠装。

（３）断路器采用真空灭弧，配弹簧操动机构，适合频繁操作。

（４）三位置开关作为隔离和接地开关，结构合理，原理先进。

（５）断路器与三位置开关之间设有机械和电气

ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅ－

联锁，可有效避免误操作。

（６）避雷器、电压互感器以及电缆线等元件与

主回路的插拔式连接，为当时国内最先进的技术。

（７）采用模块化结构元件和标准壳俸，可灵活

组合布置。

（８）智能化模块的应用，符合市场对产品智能

化的要求。

６结束语

ＺＦＮｌ３－－－４０．５（ｚ）型封闭式组合电器的成功研

发，填补了国内空白，打破了本领域国外产品的

垄断局面。在这个高端产品的研发过程中积累了

研发经验，培养了研发队伍。ＥＭ

（收稿Ｆ１期２００８．０１．２６）

“２００８国际橡塑展”重临上海

第２２届中国国际塑料橡胶工业展览会（”２００８国际橡塑展”）将重临上海，于２００８年４月１７—２０日在中国上海新国际博览中心盛大举行。“国际橡塑展”主办单位雅式展览服务有限公司除不断扩大展会的规模外．亦十分重视展会内容的质量及可观性，每年不断发掘橡塑行业中的新题材及开拓崭新的同期活动。

雅式展览服务有限公司董事长朱裕伦先生指出，每年“国际橡塑展”的同期活动都被视为展会亮点之一．２００７年的“总裁论坛”及”中印塑料行业合作与发展高峰论坛”获得了观众及媒体的高度评价。

１７００多家著名海内外供应商将联同奥地利．加拿大，法国．德国．意大利，日本．中国，英国及美国等１１个展团携手参展，１１个展馆及新搭建的６０００ｍ２临时展馆已全被租用．令展会规模再创新高，达１３２５００ｍ２．进一步促进上海以至华东塑料橡胶产业的发展。

截至目前．参与的业内巨头包括化工及原材料供应商巴斯夫、拜耳材料科技、陶氏化学．住友化学、杜邦，埃克森美孚化工．ＳＡＢＩＣ等；机械供应商ＨｕｓｋＹ．乐星机械、Ｄｅｍａｇ

Ｅｒｇｏｔｅｃｈ．克劳斯玛菲．震雄，马斯特模具．恩

格尔、科倍隆科亚．瑞士耐驰特、骁马．百旺．

康耐尔，松井、Ｈａｓｃｏ．

ＤＭＥ．ＤＭＴ，日精ＡＳＢ等。

随着国内企业对品牌形象

的重视性日益提高，参与

“国际橡塑展”的国企数目

连年递增，２００８年的参展

国企包括广东联塑，宁波

海天、上海金湖、江苏联

冠、杭州中亚、广州博创、

大连三垒机器、广州华研、

浙江宏华、常州市恒力和

东风机械等。

“２００８国际橡塑展”将以“融入生活－成就

商机”为主题．展出应用于多个行业的化工原材

料及１８００多台机械设备。塑料橡胶本身可塑性

高．随着科技的进步，塑料橡胶的应用面越趋广

泛，包括电子及电气．汽配．建材．通信及资讯

科技．包装，五金工具．医疗设备等领域。

２００８年第３期‘■气一量ｌ

４１

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/igte.html