新VD4断路器特点及防跳技术介绍

陈顺利

摘 要：文章通过对VD4断路器的技术发展、新VD4断路器的极柱特点、真空灭弧室、模块化操作机构及新VD4防跳技术的介绍，阐述了新VD4断路器的结构及电气防跳、机械防跳的原理。

关键词：新VD4断路器；模块化操作机构；防跳

引言

VD4真空断路器适用在以空气为绝缘的户内式开关系统中。真空断路器在需要进行频繁操作和需要开关短路电流的场合下具有优良的性能。新VD4真空断路器具有真空开断，浇注极柱，全新模块化机构，高可靠性，长寿命，快速维护等特点，同时采用了机械防跳的功能，防跳功能完全由脱扣器本身和操作机构机械配合实现，使产品更加稳定。

1 ABB真空断路器的技术发展

中压断路器的技术经历了一个从多油到少油，从气体到真空，从纯空气绝缘到复合绝缘到固封绝缘，从传统到智能，从敞开式极柱、套筒式极柱、浇注式极柱的发展历程。现代的断路器，具有安全可靠、操作简单，维护量极低的特點。

2 新VD4与传统VD4的主要区别

传统VD4采用弹簧储能机构，其机械结构比较复杂，防跳装置是电气防跳，若出现故障则维修比较困难，但其优点是比较可靠，因此至今仍未被淘汰；新VD4采用模块化设计结构，其储能机构是平面卷簧机构，防跳装置是采用机械防跳。

3 新VD4断路器的机构

3.1 浇注极柱

ABB公司采用其先进的环氧树脂浇注工艺，将断路器的主回路系统整体浇注在特别抗爬电的环氧树脂内，成为浇注式极柱，极大地提高了断路器的外绝缘水平，避免了断路器的相间闪络和灭弧室沿面闪络的可能。

3.2 真空灭弧室

真空灭弧室为断路器的心脏。灭弧室采用了铜铬合金触头表面，铜-不锈钢多层结构设计以同时满足电气性能和机械性能的要求，在达到1000级（ANSI标准）的洁净室中完成组装，一次封排工艺，在800°C的高温下一次完成抽高真空、焊接和密封。

传统的VD4断路器真空灭弧室暴露在空气当中，受外界环境的影响，真空泡断口的绝缘能力取决于表面（空气）绝缘结构较为复杂，零件数量多。

新VD4断路器中，真空灭弧室与极柱构成一个整体部件，结构简单，零件数量少。真空灭弧室断口的绝缘能力为内绝缘与空气隔绝，不受外界环境影响。

3.3 创新的模块化操动机构

3.3.1 传统弹操机构。传统弹操机构中，所有机构零件分散设计和安装，结构较为复杂，零件数量多，维修和更换工作十分精细和复杂。

3.3.2 模块化弹操机构。新VD4断路器采用模块化弹操机构，全新模块化机构设计和组装，结构简单，零件数量少，精度高，可靠性高，维修快捷方便、彻底。模块化的EL型操动机构有脱扣器模块，驱动器模块，储能模块，辅助开关模块等。脱扣器模块有安全型线圈，可长期通电，合闸回路无需辅助开关接点分合闸脱扣器完全相同，配合机械防跳功能，动作精确，动作电压离散范围1～2V，动作时间离散范围1～2ms，极快速拆装和更换等特点。

4 防跳技术

4.1 防跳和防跳功能定义

断路器的合分闸由电气合分闸信号或手动合分闸按钮触发。当合闸命令使断路器合闸后，如果电气回路的控制触点无法复归，或合闸按钮无法复归，合闸命令一直存在。此时如果继电保护动作使断路器跳闸，则跳闸后断路器将再次合闸，甚至发生反复“跳-合”现象，这就是“跳跃”。

防跳，就是利用机械闭锁装置或电气闭锁装置，使得一个合闸命令无论持续多长时间，都智能操作断路器合闸一次。如果断路器要第二次合闸，则必须在前一个合闸命令消失后重新发送合闸命令。

4.2 电气防跳

电气防跳回路的原理图如下：

工作原理如下：（1）断路器工作状态下，合闸闭锁电磁铁RL1动作，合闸闭锁电磁铁的辅助开关BL：0，2节点闭合；断路器已储能，储能节点BS1：13，14闭合；断路器分闸状态，断路器合闸触点BB1：53，54断开；防跳继电器KN不动作，KN：1，2闭合。（2）合闸信号发出后，合闸回路得电，电流通过整流元器件TR3，经过KN：1，2、BS1：13，14、BB1：31，32、BL：0，2到达合闸线圈MC，断路器合闸。（3）断路器合闸后，断路器合闸触点BB1：53，54闭合，此时如果合闸命令一直存在，则电流经过整流元器件TR3、断路器合闸触点BB1：53，54、串联电阻RR：1，2到达防跳继电器KN，KN动作后，KN：1，2断开，KN：1，4闭合，防跳继电器KN实现了自锁的功能。（4）当外部命令使断路器分闸后，由于合闸命令一直存在，导致防跳继电器KN处于自保持状态，使得电流无法经过合闸电磁铁MC，断路器无法合闸，实现了断路器的防跳功能。（5）如果断路器要再次合闸，则需要合闸命令取消，此时防跳继电器KN复归，KN：1，4断开，KN：1，2闭合，断路器节点复归回A状态。

4.3 新VD4机械防跳

根据防跳功能的要求，实现机械防跳的关键在于设计出一个合闸闭锁机构，使得一个合闸命令被执行一次后合闸即被机构机械闭锁，只有合闸命令消失才能解除闭锁。

新VD4采用EL机构，其中整合有一套机械防跳装置，当断路器合闸后，操动机构的主轴上有一个舌片将合闸按钮卡死，合闸脱扣器不能转动，只有第一个合闸命令消失后，并且在分闸状态下储满能才能再次合闸。

4.4 机械防跳的优点

机械防跳与柜体本身的二次回路没有冲突。新VD4投入运行中，至今未发现机械防跳与电气二次回路冲突的现象。

机械防跳的设计保证了了一次合闸命令只能操作断路器一次，使产品更加可靠，同时保证了运行人员的人身安全。

机械防跳不需要通过二次元器件实现，避免了二次元器件节点不动作、断线等风险，更加可靠。

参考文献

[1]杨华龙.PVB型柱上真空断路器新重技术特点及其分析[J].中国新技术新产品，2014（15）：82-83.

[2]刘文华.防止断路器跳跃的探讨[J].山西电力，2010（3）：72-74.

[3]赵迎喜.一种杯状横磁触头结构真空灭弧室的研制[D].电子科技大学，2006.