高压真空断路器ABB VD4
D:弹簧操动机构
4：极柱型设计
12：额定电压12kV
1250：额定电流1250A
31.5：额定短路开断电流31.5kA
-
真空灭弧室：
-
触头：是断路器实现电路通断的关键部件，一般采用特殊的合金材料制成，具有良好的导电性能和耐电弧烧蚀能力。在合闸状态下，触头紧密接触，确保电流的正常流通；分闸时，触头分离产生电弧。
-
-
灭弧介质：灭弧室内部为高真空环境，这是真空断路器能够有效灭弧的关键。在真空中，由于没有可电离的气体，当触头分离产生电弧后，电弧中的金属蒸汽会迅速扩散并在电流过零时快速冷却、凝结，从而使电弧熄灭，实现电路的可靠断开。
-
外壳：通常由玻璃、陶瓷等绝缘材料制成，用于密封真空灭弧室，保持其内部的高真空状态，同时起到绝缘和保护灭弧室的作用。
操作机构：
-
储能机构：一般采用弹簧储能的方式。通过电动机或手动操作等方式，将弹簧拉伸并储存能量。当需要合闸时，弹簧释放能量，为断路器的合闸操作提供动力。
-
合闸与分闸机构：主要由电磁铁、连杆、拐臂等部件组成。合闸电磁铁通电后产生电磁力，驱动连杆和拐臂等机构动作，使断路器的触头闭合；分闸电磁铁通电则使触头分离，实现断路器的分闸操作。
-
机械传动部件：用于将储能机构的能量传递到触头，实现断路器的合闸和分闸操作。这些部件包括传动轴、齿轮、链条等，它们的作用是确保操作机构的动作准确、可靠。
绝缘支撑部件：
-
绝缘套筒：采用环氧树脂等绝缘材料制成，用于固定真空灭弧室和操作机构，并提供良好的绝缘性能，使断路器在高压环境下能够安全运行。
-
底盘车：对于可移开式的 ABB VD4 真空断路器，底盘车是其重要的组成部分。底盘车可以方便地将断路器从开关柜中推入或拉出，便于断路器的安装、检修和维护。
-
辅助部件：
-
二次插件：用于连接断路器的二次控制回路，实现对断路器的远程控制、保护和监测等功能。
-
辅助触头：用于指示断路器的主触头状态，以及参与联锁控制和提供信号传输等。
-
闭锁装置：包括合闸闭锁电磁铁、手车闭锁电磁铁等，用于防止断路器在不满足操作条件的情况下进行合闸或手车的移动，保证操作的安全性。
ABB VD4 真空断路器的原理：
-
合闸过程：
-
当接收到合闸信号后，合闸电磁铁通电产生电磁力。
-
电磁力驱动操作机构中的连杆、拐臂等部件动作，使储能机构中储存的能量释放1。
-
释放的能量通过机械传动部件传递到真空灭弧室的触头，推动触头闭合，从而实现电路的导通。
分闸过程：
-
当接收到分闸信号后，分闸电磁铁通电产生电磁力。
-
电磁力使操作机构动作，带动真空灭弧室的触头分离。
-
触头分离时会产生电弧，由于灭弧室内部为高真空环境，电弧中的金属蒸汽会迅速扩散并在电流过零时快速冷却、凝结，电弧熄灭，实现电路的断开。
灭弧原理：
-
在真空灭弧室中，当触头分离的瞬间，电弧从触头表面产生。在触头表面的特殊几何形状和磁场的作用下，电弧会呈现出不同的形态。
-
在额定电流下，电弧为弥散型，此时触头的侵蚀非常有限，电流中断次数较多。随着中断电流值的增加，电弧会从扩散型转变为收缩型。
-
为防止触头过热和侵蚀，ABB VD4 真空断路器的触头采用了螺旋几何形状，可在弧柱的所有区域产生径向磁场，使电弧绕触头轴线快速旋转。这不仅可以减少触头上的热应力，还能使触头的侵蚀变得微不足道，即使在短路等极端情况下，也能有效地控制灭弧过程。
高压真空断路器不能合闸可能性分析
-
机械部件卡涩或复位异常：
-
机构未完全复位：断路器在分闸操作后，机械传动机构、联锁装置等部件可能由于某些原因未能完全回到初始位置，导致合闸动作被卡住。断电一段时间后，在重力、弹簧回弹力或其他因素的作用下，机械部件逐渐恢复到正确的位置，从而使断路器能够正常合闸。
-
零部件变形或磨损：长期使用过程中，断路器内部的机械零部件可能会出现变形、磨损等情况。例如，操作机构的连杆、转轴等部件变形，会影响合闸动作的顺畅性。在断路器运行时，这种卡涩现象持续存在，但断电后，部件可能会有一定程度的松弛或恢复，使得再次通电时能够合闸。
电气控制回路故障：
-
合闸线圈过热：合闸线圈在通电时会产生电磁力，驱动断路器合闸。如果合闸线圈长时间通电或因电流过大等原因导致过热，其绝缘性能可能会下降，甚至出现匝间短路等故障，使断路器无法正常合闸。断电后，合闸线圈温度逐渐降低，绝缘性能恢复，所以经过一段时间的断电后又能正常工作。
-
控制回路接触不良：控制回路中的接线端子、继电器触点、插头插座等部位可能存在接触不良的情况。在断路器运行时，接触不良处的电阻增大，导致电压降增加，合闸线圈无法获得足够的电压来驱动合闸动作。断电后，接触部位可能会因氧化层的破坏或弹性恢复等原因，重新建立较好的接触，使断路器恢复正常合闸。
-
储能电容故障：部分 ABB VD4 真空断路器配备了储能电容，用于在合闸瞬间提供额外的能量。如果储能电容损坏或性能下降，可能无法在合闸时提供足够的能量，导致断路器不能合闸。断电后，储能电容可能会有一定的自我修复或电荷释放与重新积累过程，使其在一段时间后恢复正常的储能功能，从而使断路器能够合闸。
保护装置或联锁异常：
-
保护装置误动作：断路器配备了多种保护装置，如过流保护、欠压保护等。如果保护装置的设定值不正确或保护装置本身出现故障，可能会在正常情况下误动作，导致断路器无法合闸。断电后，保护装置可能会自动复位或恢复正常状态，使断路器能够合闸。
-
联锁条件未满足：ABB VD4 真空断路器可能与其他设备或系统存在联锁关系，例如与开关柜的位置联锁、与接地开关的联锁等。如果联锁条件未满足，断路器将无法合闸。在某些情况下，联锁信号可能会出现异常波动或误触发，导致断路器不能合闸。断电后，联锁信号可能恢复正常，从而使断路器能够合闸。
电源问题：
-
电源电压波动：如果电源电压不稳定，存在电压波动或瞬间电压下降的情况，可能会导致断路器无法正常合闸。当电压低于断路器的合闸电压要求时，合闸线圈无法产生足够的电磁力来驱动合闸动作。断电一段时间后，电源电压可能恢复稳定，使断路器能够合闸。
-
电源干扰：电源系统中可能存在电磁干扰、谐波等干扰信号，这些干扰信号可能会影响断路器的控制电路，导致合闸信号异常或合闸线圈误动作。断电后，干扰信号消失，断路器的控制电路恢复正常，从而能够合闸。
高压真空断路器常见故障
故障一、储能机构故障
故障现象：电动不能储能，手动可以储能。
可能原因及处理方法：
1、电源未接通
此时应检查开关柜端子排上电源是否进入，储能回路控制开关2ZK是否在合闸位置。
2、储能限位开关S1损坏
VD4-12型真空断路器的储能限位开关S1是用来控制储能电机启动和停止以及接通信号回路的，而用于控制电机启动和停止的是储能限位开关S1的两对串联的常闭（动断）节点，当弹簧完成储能后，带动一个与其机械联动的储能限位开关S1动作，使常闭接点断开，电机的电源回路切断，电机停止储能。
在弹簧释放能量后或未储能状态下，储能限位开关S1的常闭接点应闭合，接通电机回路使弹簧储能。所以可拔出航空插头，测量25#—35#插针回路电阻是否正常，如果不正常，应测量常闭接点31—32、41—42，发现接点被烧坏了，应更换储能限位开关S1。在更换完储能限位开关S1后，要调整S1的传动杆在储能后的间隙应该为2.5—2.8mm。
3、电机碳刷磨损严重，使储能电机不能正常工作
此时应更换电机碳刷。
4、储能电机MO烧坏
在电机控制回路完整的情况下，可测量电机回路电阻，如有异常应检查是否是储能电机烧坏了，此时可以拔出连接导线，卸下电机的三颗固定螺栓，取出电机，进行更换。
故障二、断路器合不上闸
1、电动合闸拒合，合闸脱扣器不动作；
2、由于合闸脱扣器动作无力造成电动合闸拒合，但手动合闸成功；
3、电动合闸拒合，手动合闸也不成功。
对于故障现象为电动合闸拒合，合闸脱扣器不动作的原因及处理方法：
1、手车未到位
在手车未摇到位的情况下，小车底盘的两只行程开关都不能接通闭锁线圈回路，所以合闸回路也不通，造成电动合闸拒合，合闸脱扣器不动作。此时可以观察开关柜上的位置指示灯或指示器，将手车准确摇到“工作位置”或“试验位置”。
2、合闸闭锁电磁铁Y1故障
如果是合闸闭锁电磁铁Y1故障或者其微动开关S2接点动作不到位也会造成合闸回路不通，电动合闸拒合故障。此时可以先测量一下闭锁线圈的电阻值，如果不正常，有肯时闭锁线圈匝间短路或断线，可以更换合闸闭锁电磁铁模块；在闭锁线圈电阻值正常的情况下，然后检查微动开关S2接点动作是否到位，如果不到位，可以用尖嘴钳将S2的金属弹片稍微向外掰动1-2mm，用手驱动Y1铁芯，听见S2动作声音即可。
3、断路器辅助开关S3触点不通或者航空插头的插针脱落
这两种情况都会造成合闸线圈回路不通，电动合闸拒合。在断路器分闸状态下。如果辅助开关S3的常闭接点未返回接通，可以通过调节S3传动杆的间隙来处理；如果是航空插头的插针脱落，可以更换航空插头。
由合闸脱扣器动作无力造成电动合闸拒合，但手动能合闸成功时，可能是合闸电压过低或者是合闸线圈可以先检查电源是否正常，然后检测合闸线圈的整流桥组件输出是否正常，否则更换合闸线圈模块。电动合闸拒合，手动合闸也不成功。
这种情况一般是弹簧机构的机械连锁板在小车摇到位后，没有复位，被卡住了，导致合闸半轴脱扣不了，不能完成合闸操作，而且时间长了，会导致合闸线圈烧坏。可通过仔细检查机械联锁板的情况，如果是联锁板变形了，可以将驱动器模块整体更换。
故障三、断路器拒分
断路器分不了闸是非常危险的情况，属于“紧急故障”。
故障现象有：
①电动分闸拒分，分闸脱扣器不动作；
②电动分闸拒分，分闸脱扣器动作无力，手动分闸能成功。
对于故障现象为电动分闸拒分，分闸脱扣器不动作的原因及处理方法：
1、分闸脱扣器Y2损坏
可测量分闸脱扣器Y2线圈阻值，如有异常应更换分闸线圈。
2、辅助开关S4接点接触不良
在断路器合闸后，辅助开关S4的常开接点应闭合，在断路器分闸后，辅助开关S4的常开接点应迅速断开分闸回路，使得分闸线圈承受短时通电。辅助开关S4的常开接点在经常断流过程中触电容易损坏，造成接触不良。在损坏不严重情况下，可以调整S4传动杆的间隙，如果比较严重时可以更换辅助开关S4。
3、二次控制回路接线松动或者航空插头的插针脱落
这些原因都会造成分闸控制回路不通，通过回路检查，卡紧松动的连线；如果是航空插头的插针脱落，则要更换航空插头。
内容来源：搜集整理