一、概述
10KV架空配電線路T接支線路或末 端用戶內部發生故障時，因其進線開關保護動作時限與變電站出線開關保護時限配合無法合理整定時，將會造成變電站出線開關跳閘。如果故障性質是長久性的，變 電站重合將不成功，則一個中壓用戶界內的局部事故將使整條10KV配電線路停電。 如若在T接處或用戶端（責任分界點）安裝一臺用戶分界開關（俗稱看門狗），經過判斷確認用戶界內發生故障（過流、短路、單相接地等故障），自動將故障隔 離，則可以確保非故障區用戶正常用電。 BSZW20A-12F型戶外用戶分界真空斷路器是我公司自主研發的一種用戶分界開關。它主要由ZW20A-12型戶外柱上真空斷路器本體和FDR-02 故障檢測控制器以及外置電壓互感器三大部分組成，三者通過航空插座及戶外密封控制電纜進行電氣連接。具有故障檢測功能、保護控制功能和通訊功能，能可靠判 斷、檢測界內與界外的毫安級零序電流及相間短路故障電流，實現自動切除單相接地故障和相間短路故障。 BSZW20A-12F型戶外柱上真空斷路器為額定電壓為12KV，三相交流50Hz的戶外配電設備。它采用真空滅弧和SF6氣體作為絕緣介質，箱體采用 了引進日本東芝公司VSP5的氣體密封、防爆、絕緣結構技術，進出線套管也進行了密封性能改進，整體密封性能優良，內部充入的SF6氣體不泄漏，不受外界 環境影響；其彈簧操作機構進行了小型化設計和可靠性、穩定性優化，采用直動鏈條主傳動和多級脫扣系統，動作可靠性和穩定性比國內傳統的彈簧操作機構提高了 好幾倍；主回路的軸與套之間的接觸采用了內收外張式表鏈結構，主回路的接觸電阻小，溫升低。 BSZW20A-12F型戶外柱上用戶高壓真空分界斷路器是一種免維護產品，是戶外高壓真空分界斷路器中的精品，是本公司綜合國內外柱上開關的優缺點，自 行研制出來的新產品。
本產品主要符合以下國家標準：
開關部分： GB1984
《高壓交流斷路器》 GB/T11022-1999
《高壓開關設備控制和設備標準的共同技術條件》 控制終端部分： GB/T726-2000 《繼電器及裝置基本試驗方法》 GB/T17626-1998
《電磁兼容試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群搞擾度試驗》

二、使用環境條件
1、 周圍空氣溫度：-40℃~+40℃；日溫差：日溫變化不大于25℃； 根據SF6氣體物質性質，當環境溫度在-40℃時，如箱體內部氣壓為0.05Mpa，此時SF6仍為氣態，保證產品正常工作。(當環境溫度-40℃，表壓 為0.05Mpa時，SF6液化點為-55℃；零表壓，SF6液化點不會超過-60℃)。
2、 風速不大于35m/s；
3、 無易燃、爆炸危險、強烈化學腐蝕物(如各種酸、堿或濃煙等)和劇烈振動的場所。
4、 海拔：≯1000m；
5、 覆蓋厚度：10mm；
6、 空氣污穢程度：IV級；
7、 地震烈度：≯8度；
8、 電網中性點接地方式：中性點不接地、中性點經消弧線圈接地、中性點經低電阻接地。

三、型號命名及其含義


四、主要技術參數
4.1斷路器的額定參數見表1

注：當產品使用場地的海拔超過1000m時，絕緣耐壓應按GB/T11022-1999進行相應的修正。

4.2 斷路器裝配調整參數見表2

4.3 操作機構主要技術參數
4.3.1 、儲能電機：采用直流串激電動機，其技術數據如表3

4.3.2 、手動儲能操作力：采用機構所配儲能手柄時*大操作力小于25公斤。
4.3.3 、合閘電磁鐵：采用螺管式電磁鐵，其線圈技術數據如表4。

4.3.4 分閘電磁鐵線圈技術參數，同合閘線圈。
4.4 電流互感器 在斷路器的本體內A、C相各配置1只電流互感器，變比600/1，用于相間保護。
4.5 零序電流互感器
在斷路器本體內配置零序電流互感器1只，變比20/1，在零序電流0.1~5A區段，有著良好的線性關系，額定負載下（0.1VA）的變比誤差小于3%，當零序電流為400A時，二次輸出電流不小于5A。
4.6 、操作電源
4.6.1 斷路器工作時需要操作電源。操作電流可以外引交流或直流220V電源，但一般是在10KV線路上外置操作電源變壓器或電壓互感器，以獲得交流220V操作 電源。 4.6.2 外置操作電源奕壓器或電壓互感器型號由用戶選配，建議選用戶外型帶熔斷器的產品，以方便安裝。如外置操作電源變壓器或電壓互感器不帶熔斷器，用戶還得另行 加裝戶外式熔斷器，以保護外置式操作電源變電壓器或電壓互感器。
4.6.3 操作電源的二次側熔斷器配置，詳見發貨隨機文件。
4.7 控制器技術參數見表5

五、斷路器本體的基本結構
5.1 斷路器本體結構見圖1
斷 路器本體結構由導電回路、絕緣系統、密封件及殼體組成（如圖1），其外形如圖2。 導電回路由進出線導電桿、導電夾、軟連結與真空滅弧室連接而成。 本產品采用SF6氣體絕緣。進出線絕緣套管采用環氧樹脂和硅橡膠整體澆注，為減少開關體積，A、C兩相采用拐角套管，保證良好的外絕緣；內部采用復合絕緣 結構，在不充SF6氣體的情況下，也能達到相應的絕緣水平。 本產品采用成熟的密封結構。機構罩及殼體上蓋采用沖壓成型槽密封，輸出指針軸采用雙層“O”型圈密封，進出線套管整體澆注，保證良好的氣密性。
5.2 操動機構 本產品操動機構為電動儲能，電動分合，同時具有手動儲能，手動分合，整個結構合閘彈簧、儲能系統、過流脫扣器、分合閘線圈、手動分合閘系統、輔助開頭及儲能指示等部件組成（如圖4、圖5）
5.3 吊裝和防爆裝置 吊裝裝置供產品安裝、固定、搬運和吊裝用，并與防爆裝置相配合，使產品防爆性能提高，為了使檢查和巡視人員在桿下就能發現開關是否發生了爆炸，設有翻板式 爆炸指示器。發生了爆炸，指示器的翻板由正常時的下垂翻成水平狀，并在可見翻板式防爆指示翻板下面“檢修”二字。


圖1 斷路器內部結構示意圖


圖2外形圖

六、斷路器本體的工作原理
6.1 儲能
機構儲能如圖3所示，圖3（a）為合閘彈簧未儲能狀態，圖3（b）為合閘彈簧已儲能狀態。
6.1.1電動儲能原理：電動機將輸出扭矩作用于機構的小齒輪，經鏈條，傳動至主軸上的大鏈輪，從而帶動拐臂旋轉，使合閘彈簧儲能，當拐臂上的螺絲壓下行程開關時，切斷電動機電源、彈簧儲能完畢。
6.1.2手動儲能原理：由手動儲能傳動機構輸出軸，通過輸出軸上的小齒輪將旋轉扭矩傳遞給小齒輪，充分嚙合的大齒輪（位于主軸上，并與大鏈輪鉚緊），從而帶動拐臂旋轉，使合閘彈簧儲能。
6.2 合閘 圖4為機構合閘操作示意圖。
6.2.1 電動合閘：機構接到合閘信號以后，合閘電磁鐵的動鐵心向上運動，推動合閘脫扣桿向上運動，使合閘半軸逆時針方向旋轉，解除對合閘摯子的約束；與此同時，合 閘摯子受滾子的壓迫而逆時針轉動，解除儲能維持，位于主軸上的凸輪因合閘彈簧的釋放產生沖擊力，撞上手動儲能軸（即輸出軸）上的搖臂，通過連桿傳動給開 關，從而完成合閘操作。
6.2.2手動操作：拉動合閘手動手柄，施加外力（約為80~120N）帶動合閘半軸上的拔插逆時針轉動時，帶動合閘半軸沿逆時針方向旋轉，從而產生與合閘電磁鐵操作同樣的效果。
6.2.3重合閘操作：機構釋放儲能彈簧的能量后，完成合閘操作；在合閘狀態下，機構再進行儲能操作，完成儲能操作，機構處于合閘已儲能狀態；在此狀態一旦接到正確的信號，機構便能實現一次自動重合閘操作。
6.3 分閘 圖5為機構分閘操作示意圖
6.3.1電動分閘：機構接到分閘信號后，分閘電磁鐵的動鐵心向上運動，推動分閘脫扣桿作向上運動，使分閘半軸逆時針方向旋轉，解除對分閘摯子的約束。與此同時，分閘摯子受滾子的壓迫而逆時針轉動，搖臂因受開關內部分閘彈簧的推動而逆時針方向旋轉，從而完成合閘操作。
6.3.2手動分閘：拉動分閘手動手柄，施加外力（約為80~120N）帶動分閘半軸上的拔插逆時針轉動時，帶動分閘半軸沿逆時針方向旋轉，從而產生與分閘電磁鐵操作同樣的效果。
6.3.3過流脫扣操作：當過流脫扣器中過流線圈通過規定的脫扣電流時，電磁鐵動作使推桿頂動脫扣桿，分閘半軸逆時針方向旋轉，解除對分閘摯子的約束從而產生與分閘電磁鐵操作相同的效果，完成斷路器過流脫扣操作。
6.4 操動機構二次控制回路電氣原理圖 在圖6中，當機構處于末儲能狀態時，行程開關 WD常閉接點接通，電動機M帶動合閘彈簧開始儲能， 儲能完成后，行程開關WD常閉接點斷開，切斷電源， 電動機停轉。 合閘彈簧儲能結束后，機構如果處于分閘位置，輔 助開關常閉接點S1接通，只要有合閘信號，合閘電磁鐵HQ通電，機構進行電動合閘。電動合閘結束，輔助開關

常閉接點S1斷開，切斷合閘電磁鐵電源。WD常閉接點接通儲能電動機M電源，電機M帶動合閘彈簧儲能，直到儲能完畢，行程開關WD常閉接點再斷開。
開關合閘之后，輔助開關常開接點S2閉合，只要有分閘信號，分閘電磁鐵線圈TQ就通電，機構進行分閘操作。分閘后，輔助開關常開接點S2打開，切斷分閘電磁鐵線圈電源。


七、控制和保護裝置
為 了獲得優良的保護性能，產品采用了FDR-02型控制器。用戶可以就地進行對控制器 的參數整定、進行分合閘操作，也可以用掌上電腦對控制器的參數整定，查閱保護定值、進行分合閘操作和查閱各種事件記錄，或通過指定的手機以短信的方式代替 掌上電腦。此外，還可以用簡單無線遙控器對斷路器進行分、合閘操作。
BSZW20A-12F/T630-16型戶外交流高壓分界斷路器的控制和保護系統的組成如圖7。 其中電力管理后臺機為用戶自備設備。即使沒有，也不影響分界斷路器的使用。
簡 單無線遙控器的有效控制半徑為100米，且只能進行斷路器的分、合閘操作。簡單無線遙控器又分為專用型和通用型兩種。專用型簡單無線遙控器與控制器是一對 一的，其優點是不會在操作某一臺分界斷路器時，造成其它分界斷路器誤分、誤合。但分界斷路器數量多，給遙控器的保管帶來麻煩。通用型簡單無線遙控器用1只 就可以操作所有的分界斷路器，但如果多臺分界斷路器安裝得比較靠近，則操作時易發生其它分界斷路器誤分、誤合，這是它的短處。用戶應當**考慮，選擇合適 的簡單無線遙控器。 圖7為控制保護系統組成的實物圖。 由圖7可以看出，人與FRD-02型控制器之間的界面，可以使用掌上電腦或手機短信的方式。這兩種方式各有千秋。 掌上電腦方式的優點是可以方便地與控制器界面，但它的有效服務半徑為100米，用手機短信與控制器界面，只要分界斷路器與人員所在處通信信號良好，對距離 沒有限制，但分界斷路器安裝地點通信信號必須良好。且手機短信服務需要付費。用戶必須綜合考慮后，再自行選擇其中任一種界面方式。
7.1 FDR-02控制器
7.1.1 盤面
控制器的底部的就是其盤面，如圖8所示。

7.1.2 定值窗
打開定值窗蓋后，即可見定值窗面板。

7.1.3 控制器定值的整定
用戶可通過分界斷路器控制裝置的定值窗來整定以下定值：
相間過流保護定值、延時時間； 相間短路保護定值； 零序（單相接地）電流保護定值、保護延時時間； 重合次數、重合時間。
7.1.3.1 零序電流定值大小：與分界斷路器負荷側線路的參數有關（線路長度、是架空線還是電纜線路），可按下表選擇：
零序保護電流定值整定原則推薦表

如果不采用表中的推薦定值，用戶也可以采用下面的計算式對零序電流的整定值進行計算。
定值計算公式

7.1.3.2 零序保護延時定值原則推薦
中性點不接地系統或經消弧線圈接地整定為1s檔，中性點經低電阻接地為0s檔。也可根據線路系統實際情況來整定。
7.1.4 定值對照表 打開定值窗蓋，可看到在定值窗蓋上貼有定
值對照表及控制器顯示定義表。定值對照表明整定 值撥碼開關顯示的數值所對應的實際整定值。
通 過改變整定值撥碼開關，可設定或修改過流 電流定值、速斷電流定值、過流延時時間、零序保 護電流定值、零序保護時間及重合次數、重合時間 等保護定值。不管控制器是否有電，都可以通過改 變撥碼開關，對整定值進行設定或修改，當撥碼數 值。若將撥碼開關設定得于定值表的*大撥碼檔位 時，控制器將按*大檔位取值。若要整定大于定值 表的數值，請與制造廠家聯系。

 

零序保護延時定值表

相間過流保護電流定值表

相間過流延時時間

速斷保護電流定值表

重合時間定值表

7.2 掌上電腦說明
掌上電腦簡稱PDA具有查詢數據、 查詢記錄、修改定值、遙控操作、查詢 狀態、修改密碼、后臺處理以及設備對 時等功能。

對控制器的操作也可以通過**無線掌上電腦PDA完成，掌上機采用**CPU，內置實時多任務系統。顯示直觀，簡單易學。掌上機具有現場保護功能。
[開機/關機]
1 按下開機/關機按鈕，掌上電腦開始自檢，0.5秒以后，開機自檢完成。開機后顯現的屏面，如圖所示。
2 正常運行中，按下開機/關機，可以關機；
3 正常運行中，如果超過20分鐘用戶沒有進行任何鍵盤操作，會自動關機。
[復位鍵]
當掌上電腦A死機，或者按下任何鍵沒有反應時，操作員可以通過按下
[復位鍵]
進行機器的復位，復位鍵又是一個指示燈。
[天線]
掌上電腦的天線是由來收發無線信號用的，使用時，一定注意將天線連接可靠，否則可能信號不好，禁止不上天線開機。否則輸出功率大，將引起內部發熱，使機器損壞。
[背光鍵]
在環境比較暗的地方使用時，可以按下該鍵，打開背光，再次按下[背光鍵]時，背光關閉。 掌上電腦初始化完成后，首先要求用戶輸入密碼，密碼的出廠缺省設置為12345，用戶在輸完密碼之后，就將直接進入主菜單。
7.3 掌上電腦功能介紹 [搜索設備] 進入主菜單后，用戶應首先點擊菜單[搜索設備]， 可以找到附近可以遙控的設備，并返回設備號，如果 搜索不到設備，可能因為距離太遠，或角度不對，用戶可以移進距離后重新搜索，如果附近同時有兩臺以上設備時，則需要用戶使用[手動輸入]，來輸入相應 的設備號。 設備號的范圍為：1-65000 [查詢記錄] 當開關或線路發生事件時，分界開關控制器可以 記錄下多達30條*近發生的事件記錄，并且能在記憶 記錄，記錄可以保存10年，使用[查詢記錄]可以查詢 控制器里面的事件記錄，記錄號為0，表示*近發生的 事件，記錄號為1，表示上一次發生的事件，記錄為2， 表示再上一次的事件，依次類推。當記錄已滿，又發生 新的事件時，則*老的一條記錄將被覆蓋。 當查看記錄的時候，如果該條記錄需要保存，用戶可以按下[保存]鍵，將其保存，回去后可以通過[后臺處理]功能，將保存的記錄傳到計算機進行處理。
典型的事件記錄格式如下舉例：

[遙控操作]
進入[遙控操作]后，屏幕顯示：

[遙控分閘]：開關分閘
[遙控合閘]：開關合閘
[修改密碼]： 可以修改掌上電腦開機時的密碼，進入[修改密碼]后，首先要求用戶輸入五位新密碼，然后要求再次輸入新密碼，如果兩次輸入正確后，則修改密碼成功，新密碼就可以使用。
[使用說明] 簡單介紹了掌上電腦的基本操作流程，用戶在使用掌上機時，可以參考使用說明。
[設備復位] 當線路發生故障時，柱上控制器的故障指示燈會點亮，當線路恢復正常時，需要用戶手動將手柄轉向[手動復位]位置，則可以將故障指示燈復位，掌上電腦的[設備復位]功能，也可以遠方將故障指示燈復位。
[修改定值] 進入修改定值后，PDA顯示以下畫面：

[修改定值]時，首先[讀取]定值，對[讀取]到的現有定值基礎上修改，末[讀取]定值，不能直接修改。
[發送]：將修改好的定值發送給分界開關控制器，如果修改成功，PDA會返回提示，如果沒有修改成功，PDA同樣會提示用戶。
需要修改哪相定值時，可以直接點接該項。
“設備編號” 該控制器的編號，范圍：1-65000。
“零序CT變比” 分界開關內部的零序穿心CT變比，用戶應正確填寫，否則會影響零序保護。
“速斷保護電流定值” 當線路電流超過這個定值時，開關立即動作，隔離故障區域。
“過流保護電流定值” 當線路電流超過這個定值并且達到過流保護延時時間，開關動作隔離故障區域。
“零序一次電流定值” 當線路的零序電流超過定值并且達到零序保護延時時間，開關動作隔離故障區域。
“退出撥碼定值” 當該定值為0時，開關控制器上面的撥碼面板設置有效，用戶不能夠通過PDA進行修改；當該定值為1時，開關控制器上面的撥碼面板設置無效，所有定值只能通過掌上電腦進行設定。
“液晶調整” 當溫度發生改變時，液晶顯示可能變淡或變深，用戶可以通過該菜單進行調整，以便能夠看清液晶。
“重合閘投退” 0-退出重合閘 1-投入重合閘 [查詢狀態] 進入[查詢狀態]后，屏幕顯示：

[返回]
“二次Ia、Ic”：表示經過互感器后，輸入到控制器的二次電流。
“一次Io”：表示這個數據已經是開關一次側零序電流。
“二次Uab”：表示電壓互感器二次側電壓。
[后臺處理] 是用來處理保存在掌上機中的事件記錄。進主[后臺處理]菜單后，屏幕顯示下圖的三個功能：


[查看數據]
查看保存在掌上機中的事件記錄
[刪除數據] 將保存在掌上機中的事件記錄全部刪除
[上傳數據] 將保存在掌上機中的事件記錄通過數據線上傳到臺式計算機中，以便用戶進一步處理。
上 傳數據時，首先用數據將掌上電腦和臺式計算機的串口相連接，然后點擊計算機的[開始]-[所有程序]-[附件]-[通訊]-[超級終端]，然后點擊[屬 性]，將波特率設為：9600 停止位：1位 數據位：8位 數據流控制：OFF/ON，然后打開串口，這時點擊掌上電腦上面的[上傳數據]按鈕，就可以將保存在掌上機中的事件啟示到臺式計算機中。 超級終端的設置，詳《windows》說明。
[設備對時] 該功能用來校對分界開關控制器的系統時間鳳使事件記錄時時間準確。
輸入的時間格式： 年—月—日 時：分：秒 輸入正確的時間后，按下[發送]鍵，完成對時。對時沒有返回數據。 對時后，用戶可以通過按下[讀取]鍵來檢查是否對時正確，如果不正確，需要重新對時操作。
操作注意事項：
1、無線掌上電腦使用時應該輕拿輕放，在使用或攜帶的過程中，要小心受潮和撞擊，避免天線受損。
2、謹防雨水。
3、在操作過程中，如果出現屏幕不穩或點屏不中，或偏離得很嚴重時，請關機后重新開機。 說明：用戶如果超過20分鐘不進行任何操作，掌上電腦會自動關機。

7.4 手機短信息界面
7.4.1 短信通信服務簡介
短 信息服務是GSM系統中提供的一種GSM終端（手機）之間，通過服務中心進行文本信息收發的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉發功能。并且由于 GMS網絡在國內范圍內實現了聯網和漫游，具有網絡能力強等特點。用戶無需另外組網，在極大提高網絡覆蓋范圍的同時也為客戶節省了昂貴建網費用和維護費 用，克服了傳統的專用網通信系統的投資成本大，維護費高，網絡監控的覆蓋范圍狹小和用戶數量有限等缺陷。比起傳統的集群系統，GSM網絡在無線網絡覆蓋方 面更具有無法比擬的優勢，加上GSM本身具備的雙向數據傳送功能，使得這些應用得到迅速普及。因此，我公司開發了具有GSM短信通信功能的故障檢測控制 器。該控制器可以以手機短信的方式編輯操作命令，可以方便地進行參數整定、遙控開關分合、查詢開關狀態、查詢事件記錄等。并且控制器還可通過短信通訊的方 式與電力管理中心的后臺機進行聯接。
7.4.2 短信代碼
用手機以短信息來控制器的參數整定，查閱保護定值、進行分合閘操作和查閱各種 事件記錄，下行的指令必須是控制器能識別的代碼化了的指令。要求控制器能應答手機的查詢，其上行的應答，也只能是簡單的、代碼化了信息。所以使用手機方 式，就要短信息代碼化。FDR-01型控制器和手機之間的租信息代碼詳見附表《FDR-01型控制器短信代碼表》
7.4.3 使用短信代碼時的注意事項
1、編寫短信命令時，必須用英文大寫格式，用中文拼音格式或英文小寫格式，短信命令無效。
2、零序保護動作時限單位為秒，其它保護動作時限單位為毫秒。
3、下行零序電流的定值指令時，輸入的數字必須是整數，而代表的電流是該整數的十分之一。
4、以短信息與控制器之間的通信，使用的手機必須入“中國移動”網。
5、查詢定值時顯示的速斷和過電流值，修改定值時輸入的速斷和過電流定值，都是一次電流值。

八、控制器的保護工作原理
8.1 單相接地故障動作原理
8.1.1 中性點不接地或中性點經消弧線圈接地系統 線路正常時，變電站出線開關的分界斷路器均處于合閘狀態，一旦用戶界內發生單相接地故障，分界斷路器內置的零序互感器檢測到的零序電流接近于全網的零序電 流，超過事先整定的參數，經延時，判斷為界內長久性單相接地故障，分界斷路器自動分閘，將故障區隔離開。使用手機短信息通信的，還會上報事故信息。其它相 鄰用戶和主線路的單相接地故障則屬于界久故障，該斷路器零序電流互感器檢測到的零序電流遠小于整定值，斷路器不動作。單相接地故障的和處理如圖6所示。
8.1.2 中性點經小電阻接地系統 在中性點經小電阻接地系統中，變電站雖有零序保護，但只要是該用戶界內發生單相接地故障，該用戶的分界斷路器與變電站保護依靠動作時限配合，分界斷路器先于變電站開關動作，從而切斷了單相接地故障。保證其它用戶**用電。
界內，界久單相接地故障判定和處理，見圖10

8.2 相間故障動作原理
當用戶界內發生相間故障時，分界斷路器檢測到短路電流，當短路電流超過過流定值時，經過延時，確認為長久性過電流故障后，斷路器分閘。假如短路電流超過速斷電流定值時，斷路器立即分閘。斷路器將故障區隔離后，使用手機短信息通信的，還會以短信方式上報事件。

九、保護處理方式
控制器輸入信號共四個：A相電流、C相電流、零序電流、AB相間電壓。
控制器通過實時監測上述輸入量，并與定值進行比較來判斷線路故障得類型，從而進行相應的處理。下表為系統中性點不同的運行方式保護處理結果。
9.1 單相故障處理