1
5kV and 15kV Vacuum Circuit Breakers
Table of Contents
Introduction and Safety
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Qualified Person . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Signal Words . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Dangerous Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Field Service Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Receiving, Handling and Storage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Receiving Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Shipping Damage Claims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Handling Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Storage Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Indoor Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Outdoor Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Space Heating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Installation Checks and Initial Functional Tests
. . . . . .
4-7
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Inspections, Checks and Tests without Control Power . . . .4
De-Energizing Control Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Spring Discharge Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Removal from Lower Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Removal from Upper Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Removal in Outdoor Non-Walk In Enclosures . . . . . . . . . . . .7
Physical Inspections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Manual Spring Charging Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
As-Found and Vacuum Check Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Automatic Spring Charging Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Final Mechanical Inspections without Control Power . . . . .8
Interrupter/Operator Description
. . . . . . . . . . . . . . . . .
9-20
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Vacuum Interrupters and Primary Disconnects . . . . . . . . . .9
Primary Disconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Phase Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Stored Energy Operating Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Modes of Operation - Mid-1991 and After . . . . . . . . . . . . .11
Modes of Operation - Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Spring Charging Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Closing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Trip Free Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Opening Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Rapid Auto-Preclosing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Modes of Operation - Up to Mid-1991 . . . . . . . . . . . . . . . .13
Modes of Operation - Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Spring Charging Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Closing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Trip Free Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Opening Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Rapid Auto-Preclosing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Closing and Opening Springs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Trip Free Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Damper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Manual Spring Charging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Spring Charging Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Close Solenoid, Trip Solenoid and Anti-Pump Relay . . . . . .17
Secondary Disconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Auxiliary Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
MOC (Mechanism Operated Cell) Switch . . . . . . . . . . . . .18
TOC (Truck Operated Cell) Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Limit Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Standard Schematic Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Capacitor Trip Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Undervoltage Release . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Interlocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Trip Free Interlock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Rating Interlock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Circuit Breaker Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Ground Disconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Circuit Breaker Handling Wheels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Racking Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Maintenance
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24-30
Introduction and Maintenance Intervals . . . . . . . . . . . . . .24
Recommended Hand Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Recommended Maintenance and Lubrication . . . . . . . . . .25
Removal from Switchgear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Checks of the Primary Power Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Cleanliness Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Inspection of Primary Disconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Checks of the Stored Energy Operator Mechanism . . . . . .26
Maintenance and Lubrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Fastener Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Manual Spring Changing and Contact Erosion Checks . . .27
Damper Assembly Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Electrical Control Checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Check of the Wiring and Terminals . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Check of the Secondary Disconnect . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Automatic Spring Charging Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Electrical Close and Trip Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Checks of the Spring Charging Motor . . . . . . . . . . . . . . . .29
High-Potential Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Vacuum Integrity Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
High Potential Test Voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Vacuum Integrity Test Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
As-Found Insulation and Contact Resistance Tests . . . . . .30
Insulation and Contact Resistance Test Equipment . . . . . .30
Insulation and Contact Resistance Test Procedure . . . . . .30
Inspection and Cleaning of Breaker Insulation . . . . . . . . .30
Functional Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Overhaul
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31-43
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Circuit Breaker Overhaul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Replacement at Overhaul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Replacement of Closing Springs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Replacement of Opening Spring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Replacement of Closing and Tripping Solenoids . . . . . . . .32
Replacement of Anti-Pump Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Replacement of the Auxiliary Switch . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Replacement of Motor Cut-Off Switch . . . . . . . . . . . . . . . .33
Replacement of Trip Latch Reset Check Switch . . . . . . . . .33
Replacement of LS3 - Mid-1991 and After . . . . . . . . . . . .33
Replacement of LS3 - Up to Mid-1991 . . . . . . . . . . . . . . . .34
Replacement of Spring Dump Switch . . . . . . . . . . . . . . . .34
Replacement of Damper Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Replacement of Spring Charging Motor . . . . . . . . . . . . . .35
Replacement of Primary Disconnect Fingers . . . . . . . . . . .35
Replacement of Vacuum Interrupters . . . . . . . . . . . . . . . .36
Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Vacuum Interrupter Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Vacuum Interrupter Replacement . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Periodic Maintenance and Lubrication Tasks
. . . . . . . .
44
Troubleshooting
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45-46
Appendix
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47-49