智能型ZW20-12断路器与控制器详解

一、概述
10KV架空配电线路T接支线路或末端用户内部发生故障时，因其进线开关保护动作时限与变电站出线开关保护时限配合无法合理整定时，将会造成变电站出线开关跳闸。如果故障性质是*性的，变电站重合将不成功，则一个中压用户界内的局部事故将使整条10KV配电线路停电。 如若在T接处或用户端（责任分界点）安装一台用户分界开关（俗称看门狗），经过判断确认用户界内发生故障（过流、短路、单相接地等故障），自动将故障隔离，则可以确保非故障区用户正常用电。 ZW20A-12F型户外用户分界真空断路器是我公司自主研发的一种用户分界开关。它主要由ZW20A-12型户外柱上真空断路器本体和FDR-02故障检测控制器以及外置电压互感器三大部分组成，三者通过航空插座及户外密封控制电缆进行电气连接。具有故障检测功能、保护控制功能和通讯功能，能可靠判断、检测界内与界外的毫安级零序电流及相间短路故障电流，实现自动切除单相接地故障和相间短路故障。 ZW20A-12F型户外柱上真空断路器为额定电压为12KV，三相交流50Hz的户外配电设备。它采用真空灭弧和SF6气体作为绝缘介质，箱体采用了引进日本东芝公司VSP5的气体密封、防爆、绝缘结构技术，进出线套管也进行了密封性能改进，整体密封性能优良，内部充入的SF6气体不泄漏，不受外界环境影响；其弹簧操作机构进行了小型化设计和可靠性、稳定性优化，采用直动链条主传动和多级脱扣系统，动作可靠性和稳定性比国内传统的弹簧操作机构提高了好几倍；主回路的轴与套之间的接触采用了内收外张式表链结构，主回路的接触电阻小，温升低。 ZW20A-12F型户外柱上用户高压真空分界断路器是一种免维护产品，是户外高压真空分界断路器中的精品，是本公司综合国内外柱上开关的优缺点，自行研制出来的新产品。 
本产品主要符合以下国家标准： 
开关部分： GB1984 
《高压交流断路器》 GB/T11022-1999 
《高压开关设备控制和设备标准的共同技术条件》 控制终端部分： GB/T726-2000 《继电器及装置基本试验方法》 GB/T17626-1998 
《电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群搞扰度试验》 
二、使用环境条件
1、 周围空气温度：-40℃~+40℃；日温差：日温变化不大于25℃； 根据SF6气体物质性质，当环境温度在-40℃时，如箱体内部气压为0.05Mpa，此时SF6仍为气态，保证产品正常工作。（当环境温度-40℃，表压为0.05Mpa时，SF6液化点为-55℃；零表压，SF6液化点不会超过-60℃）。 
2、 风速不大于35m/s； 
3、 无易燃、爆炸危险、强烈化学腐蚀物（如各种酸、碱或浓烟等）和剧烈振动的场所。 
4、 海拔：≯1000m； 
5、 覆盖厚度：10mm； 
6、 空气污秽程度：IV级； 
7、 地震烈度：≯8度； 
8、 电网中性点接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地。
四、主要技术参数
4.1断路器的额定参数见表1

零序保护延时定值表

相间过流保护电流定值表

相间过流延时时间

速断保护电流定值表

重合时间定值表

7.2 掌上电脑说明 
掌上电脑简称PDA具有查询数据、 查询记录、修改定值、遥控操作、查询 状态、修改密码、后台处理以及设备对 时等功能。

对控制器的操作也可以通过无线掌上电脑PDA完成，掌上机采用CPU，内置实时多任务系统。显示直观，简单易学。掌上机具有现场保护功能。 
[开机/关机] 
1 按下开机/关机按钮，掌上电脑开始自检，0.5秒以后，开机自检完成。开机后显现的屏面，如图所示。
2 正常运行中，按下开机/关机，可以关机； 
3 正常运行中，如果超过20分钟用户没有进行任何键盘操作，会自动关机。 
[复位键] 
当掌上电脑A死机，或者按下任何键没有反应时，操作员可以通过按下
[复位键]
进行机器的复位，复位键又是一个指示灯。 
[天线] 
掌上电脑的天线是由来收发无线信号用的，使用时，一定注意将天线连接可靠，否则可能信号不好，禁止不上天线开机。否则输出功率大，将引起内部发热，使机器损坏。 
[背光键] 
在环境比较暗的地方使用时，可以按下该键，打开背光，再次按下[背光键]时，背光关闭。 掌上电脑初始化完成后，首先要求用户输入密码，密码的出厂缺省设置为12345，用户在输完密码之后，就将直接进入主菜单。 
7.3 掌上电脑功能介绍 [搜索设备] 进入主菜单后，用户应首先点击菜单[搜索设备]， 可以找到附近可以遥控的设备，并返回设备号，如果 搜索不到设备，可能因为距离太远，或角度不对，用户可以移进距离后重新搜索，如果附近同时有两台以上设备时，则需要用户使用[手动输入]，来输入相应 的设备号。 设备号的范围为：1-65000 [查询记录] 当开关或线路发生事件时，分界开关控制器可以 记录下多达30条zui近发生的事件记录，并且能在记忆 记录，记录可以保存10年，使用[查询记录]可以查询 控制器里面的事件记录，记录号为0，表示zui近发生的 事件，记录号为1，表示上一次发生的事件，记录为2， 表示再上一次的事件，依次类推。当记录已满，又发生 新的事件时，则zui老的一条记录将被覆盖。 当查看记录的时候，如果该条记录需要保存，用户可以按下[保存]键，将其保存，回去后可以通过[后台处理]功能，将保存的记录传到计算机进行处理。 
典型的事件记录格式如下举例：


[遥控操作] 

[遥控分闸]：开关分闸 
[遥控合闸]：开关合闸 
[修改密码]： 可以修改掌上电脑开机时的密码，进入[修改密码]后，首先要求用户输入五位新密码，然后要求再次输入新密码，如果两次输入正确后，则修改密码成功，新密码就可以使用。 
[使用说明] 简单介绍了掌上电脑的基本操作流程，用户在使用掌上机时，可以参考使用说明。 
[设备复位] 当线路发生故障时，柱上控制器的故障指示灯会点亮，当线路恢复正常时，需要用户手动将手柄转向[手动复位]位置，则可以将故障指示灯复位，掌上电脑的[设备复位]功能，也可以远方将故障指示灯复位。 
[修改定值] 进入修改定值后，PDA显示以下画面：

[修改定值]时，首先[读取]定值，对[读取]到的现有定值基础上修改，末[读取]定值，不能直接修改。 
[发送]：将修改好的定值发送给分界开关控制器，如果修改成功，PDA会返回提示，如果没有修改成功，PDA同样会提示用户。
需要修改哪相定值时，可以直接点接该项。
“设备编号” 该控制器的编号，范围：1-65000。 
“零序CT变比” 分界开关内部的零序穿心CT变比，用户应正确填写，否则会影响零序保护。 
“速断保护电流定值” 当线路电流超过这个定值时，开关立即动作，隔离故障区域。
“过流保护电流定值” 当线路电流超过这个定值并且达到过流保护延时时间，开关动作隔离故障区域。 
“零序一次电流定值” 当线路的零序电流超过定值并且达到零序保护延时时间，开关动作隔离故障区域。 
“退出拨码定值” 当该定值为0时，开关控制器上面的拨码面板设置有效，用户不能够通过PDA进行修改；当该定值为1时，开关控制器上面的拨码面板设置无效，所有定值只能通过掌上电脑进行设定。 
“液晶调整” 当温度发生改变时，液晶显示可能变淡或变深，用户可以通过该菜单进行调整，以便能够看清液晶。 
“重合闸投退” 0-退出重合闸 1-投入重合闸 [查询状态] 进入[查询状态]后，屏幕显示：

[返回] 
“二次Ia、Ic”：表示经过互感器后，输入到控制器的二次电流。 
“一次Io”：表示这个数据已经是开关一次侧零序电流。 
“二次Uab”：表示电压互感器二次侧电压。 
[后台处理] 是用来处理保存在掌上机中的事件记录。进主[后台处理]菜单后，屏幕显示下图的三个功能：

[查看数据]
查看保存在掌上机中的事件记录 
[删除数据] 将保存在掌上机中的事件记录全部删除
[上传数据] 将保存在掌上机中的事件记录通过数据线上传到台式计算机中，以便用户进一步处理。 
上传数据时，首先用数据将掌上电脑和台式计算机的串口相连接，然后点击计算机的[开始]-[所有程序]-[附件]-[通讯]-[超级终端]，然后点击[属性]，将波特率设为：9600 停止位：1位 数据位：8位 数据流控制：OFF/ON，然后打开串口，这时点击掌上电脑上面的[上传数据]按钮，就可以将保存在掌上机中的事件启示到台式计算机中。 超级终端的设置，详《windows》说明。 
[设备对时] 该功能用来校对分界开关控制器的系统时间凤使事件记录时时间准确。 
输入的时间格式： 年—月—日 时：分：秒 输入正确的时间后，按下[发送]键，完成对时。对时没有返回数据。 对时后，用户可以通过按下[读取]键来检查是否对时正确，如果不正确，需要重新对时操作。
操作注意事项： 
1、无线掌上电脑使用时应该轻拿轻放，在使用或携带的过程中，要小心受潮和撞击，避免天线受损。 
2、谨防雨水。
3、在操作过程中，如果出现屏幕不稳或点屏不中，或偏离得很严重时，请关机后重新开机。 说明：用户如果超过20分钟不进行任何操作，掌上电脑会自动关机。
7.4 手机短信息界面
7.4.1 短信通信服务简介 
短信息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。并且由于GMS网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强等特点。用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时也为客户节省了昂贵建网费用和维护费用，克服了传统的网通信系统的投资成本大，维护费高，网络监控的覆盖范围狭小和用户数量有限等缺陷。比起传统的集群系统，GSM网络在无线网络覆盖方面更具有*的优势，加上GSM本身具备的双向数据传送功能，使得这些应用得到迅速普及。因此，我公司开发了具有GSM短信通信功能的故障检测控制器。该控制器可以以手机短信的方式编辑操作命令，可以方便地进行参数整定、遥控开关分合、查询开关状态、查询事件记录等。并且控制器还可通过短信通讯的方式与电力管理中心的后台机进行联接。 
7.4.2 短信代码
用手机以短信息来控制器的参数整定，查阅保护定值、进行分合闸操作和查阅各种事件记录，下行的指令必须是控制器能识别的代码化了的指令。要求控制器能应答手机的查询，其上行的应答，也只能是简单的、代码化了信息。所以使用手机方式，就要短信息代码化。FDR-01型控制器和手机之间的租信息代码详见附表《FDR-01型控制器短信代码表》 
7.4.3 使用短信代码时的注意事项 
1、编写短信命令时，必须用英文大写格式，用中文拼音格式或英文小写格式，短信命令无效。
2、零序保护动作时限单位为秒，其它保护动作时限单位为毫秒。 
3、下行零序电流的定值指令时，输入的数字必须是整数，而代表的电流是该整数的十分之一。 
4、以短信息与控制器之间的通信，使用的手机必须入“中国移动”网。 
5、查询定值时显示的速断和过电流值，修改定值时输入的速断和过电流定值，都是一次电流值。
八、控制器的保护工作原理 
8.1 单相接地故障动作原理 
8.1.1 中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统 线路正常时，变电站出线开关的分界断路器均处于合闸状态，一旦用户界内发生单相接地故障，分界断路器内置的零序互感器检测到的零序电流接近于全网的零序电流，超过事先整定的参数，经延时，判断为界内*性单相接地故障，分界断路器自动分闸，将故障区隔离开。使用手机短信息通信的，还会上报事故信息。其它相邻用户和主线路的单相接地故障则属于界久故障，该断路器零序电流互感器检测到的零序电流远小于整定值，断路器不动作。单相接地故障的和处理如图6所示。 
8.1.2 中性点经小电阻接地系统 在中性点经小电阻接地系统中，变电站虽有零序保护，但只要是该用户界内发生单相接地故障，该用户的分界断路器与变电站保护依靠动作时限配合，分界断路器先于变电站开关动作，从而切断了单相接地故障。保证其它用户安全用电。 
界内，界久单相接地故障判定和处理，见图10

8.2 相间故障动作原理 
当用户界内发生相间故障时，分界断路器检测到短路电流，当短路电流超过过流定值时，经过延时，确认为*性过电流故障后，断路器分闸。假如短路电流超过速断电流定值时，断路器立即分闸。断路器将故障区隔离后，使用手机短信息通信的，还会以短信方式上报事件。
九、保护处理方式 
控制器输入信号共四个：A相电流、C相电流、零序电流、AB相间电压。
控制器通过实时监测上述输入量，并与定值进行比较来判断线路故障得类型，从而进行相应的处理。下表为系统中性点不同的运行方式保护处理结果。 
9.1 单相故障处理 

注意事项：分界开关设置的定值要和变电站出线开关或上一级的开关的动作时限相配合。
十、安装 
10.1 开关本体安装
10.1.1 产品在安装前要先检查产品前要先检查产品铭牌、 合格证是否与订货单相符，装箱单是否与实物相符。确 认无误后再清理表面灰尘污垢，然后观察产品的分合指 示是否指示正常，箱体是否变形等，然后装上手动储能 手柄*行5次手动分合操作，再进行5次电动分合操 作。机械动作正常后，进行42kv/1 min工频耐压试验。其他试验根据用户实际情况，选择性进行，如：电压、电流互感器精度、极性及变比试验。检查完毕后即可安装。 
10.1.2 产品安装过程中，不得翻转、倾斜，并要求采取防震措施。起吊时水平吊起。
10.1.3 断路器安装采用4只M16×50螺栓，其具体安装尺寸见图7，在电杆上的安装 可参考图12。
10.2 用户分界开关控制器的安装 
10.2.1 安装前的准备工作 
GSM数据通信终端需要GSM网络服务的支持，须先开通一个SIM卡号，并开通GSM短信服务。 GSM数据通信终端需安装在GSM信号覆盖到的地方，一般，GSM数据通信终端对信号的要求比用普通手机打的要求低。 
由于GSM数据通信终端内装GSM发射模块，虽然使用了通过入网标准的手机模块，但还不适合安装在有防爆要求的场合。 
10.2.2 控制器安装金具的准备 
1、抱箍2个，具体尺寸依据电杆的大小而定，其中小抱箍应能穿过吊杆凹槽；
2、接地线一根，线径不小于16mm2，线的长度依据现场安装情况而定。 
3、安装固定绑带请用M12×35螺栓固定。 控制器在电杆上的安装可参考图4。 注：安装金具可以根据用户要求由厂家代加工。 
10.3 SIM卡的安装 
1、将控制器上的固定螺栓找开，将SIM卡插入相应的插槽中，盖好盖板，拧紧固定螺栓。 
2、给控制器提供一个单独电源，通电后三秒后利用手机装置中的，能否接通。若能，则表示控制器正常，若不能，请仔细检查电源等是否完好。 
3、确认控制器正常后请和厂家，将准备好的，装置内的SIM卡号码、后台SIM卡号码通知厂家，以便获得确认。否则无法用手机对开关进行操作。 
4、准备就绪后，按附表中的通信代码，利用手机提前将所要整定的参数进行整定，并对开关进行操作，以确认控制器与断路器是否完好。 

十 一、产品的存储及维护 
11.1 包装好的断路器在运输和装卸时，不准倒置、强烈振动和碰撞。 
11.2 断路器储存于干燥、通风、防潮及防有害气体侵蚀的室内或有遮蔽的仓库内，长期存放应在传动部位涂黄油，并定期检查环境是否符合要求。
产品的储存年限为15~20年。 
十二、用户在订货时明确的事项 
1、 产品型号、名称、参数及通信方式； 
2、 互感器变比及精度等级； 
3、 数量及交货期；
4、 备品、备件的名称及数量；
5、 其他特殊运行要求，如触点、附件等。
6、 产品合格证（包括PT、CT、零序互感器） 
7、 安装使用说明书；
8、 装箱单；
9、 产品二次接线原理图。