建筑标准16D风机、水泵二次图集增加CPS控制与保护开关应用

新版16D风机、水泵二次图集增加（CPS）控制与保护开关本文介绍内容是新版16D风机、水泵图集中增加(CPS)控制与保护开关的推广应用。市场上

生产（CPS）控制与保护开关的厂家如雨后春笋多如牛毛。控制与保护开关总体分为电子集成式和堆积式两大类产品。接下来就对市面上这两种类型的产品特点及产品优势，并对国内控保开关的基本结构、工作机制进行分析。目前，国内CPS产品在结构及技术上主要有两种，分别是ABB/SDMK1类电子集成式和江浙KB0类堆积式控保产品。

1．CPS控制与保护开关的标准。

控制与保护开关电器CPS符合IEC947-6-2:1992 和GB14048.9-1998两大标准。CPS将断路器、接触器、热继电器的功能融为一体。在应用是减少了线路中所需的元件数量，并且解决了个个元器件互相的匹配性。总之就是元器件用的越少越简单，越安全。（一个元器件能解决的问题不用俩个解决，多一个就多个麻烦）

1.1国内外品牌情况

ABB于2016年推出了电子集成式类型CPX系列控制与保护开关CPS（100A）。施耐德公司有TeSys U系列CPS（32A）。西门子公司有3RA6系列CPS（32A）。其最主要的特点体现在：现代通信技术，如现场总线，微电子技术，控制器专用ASIC和微处理器；新型材料，如绝缘与触头材料等的应用上。以上产品的最大额定电流为100A。

我国国产品牌有SDMK1(630A)/ KBO(125A)/KBK(100A)/XCPS(125A)等企业生产CPS控制与保护开关。生产CPS控制与保护开关最大额定电流分别是100A、125A、630A等。据了解630A是控制与保护开关类产品最大额定电流。

1.2 CPS产品特点

CPS控制与保护开关电器是一个多种功能高度整合的多功能一体化综合保护开关，控制与保护开关产品采用模块化的单一产品结构型式，集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等的主要功能。

1.2.1功能全面

断路器功能

具有短路瞬时动作和短路短延时保护等功能。

⏹接触器功能

额定工作电压380V、额定工作电流为0.8-630A，并在AC43和AC44使用类别下无需降容。

⏹热继电器与过流继电器功能

具有完善、合理、连续的三段保护功能和电动机定时限起动保护功能，过载保护模型采用当前最为先进的双时间常数指数方程，能与被保护对象的允许过载特性相匹配，动作准确、可靠。

⏹剩余电流断路器功能

具有反时限剩余电流保护特性。

⏹起动器功能

可代替接触器和热继电器组合的起动器，控制电动机的直接起动。

⏹产品生命周期预警功能

运行中记录并显示开关的累计操作次数。

⏹故障记录与显示功能

当系统发生故障时，开关能自动识别、存储和记录故障类型，并予以显示，便于用户排除故障。

⏹预警功能

可以根据用户需要打开或关闭预警功能，当设备过载运行温升达到预警门限时，开关发出预警信号，便于及时排除故障。

⏹通信功能

具有通信接口，通过现场总线、计算机网络或无线网络与监控中心进行信息交换。

⏹检测和显示功能

在运行中实时检测三相绕组的电流值、电压值（V类产品）和剩余电流值（L类产品），并循环显示检测结果。

⏹缺相、三相不平衡保护功能

⏹过压、欠压、失压保护功能

1.2.2CPS控制与保护开关与断路器+接触器+热继电器对比节省材料

传统的控制保护回路为了实现对负荷(M)的控制与保护功能，传统的做法是采用分立器件包括隔离开关(QS)+断路器(QF)+接触器(KM)+热继电器(FR)等进行组合控制。（如图1）隔离开关+断路器+接触器+热继电器与（CPS）控制与保护开关的对比。尤其设备功率越大材料节省越是明显。（举个例子18.5KW和315KW 分别用断路器+接触器+热继电器和用CPS控制与保护开关材料节省对比尤为突出。请看下图1）

图1. 断路器QF+接触器KM+热继电器FR与（CPS）控制与保护开关对比

1.2.3选型简单

同样的水泵控制回路，用CPS控制与保护开关只需要一个元器件。用断路器+接触器+热继电器得是三个，而且元器件之间还存在产品相互间匹配性是否匹不匹配的问题。两相对比解决了设计院设计师、甲方电气工程师、成套盘厂电气技术等技术人员对产品匹配特性的选择问题。

2.就ABB、SDMK1类电子集成式和江浙KB0类堆积式控保产品分析。

2.1 KB0类堆积式产品的基本结构

1主体2热磁脱扣器3辅助触头模块4分励脱扣器5远距离再扣器

图2 类堆积式125ACPS控保开关的基本型

以KB0类堆积式产品基本型为例，如图2所示开关主要由主体，热磁脱扣器、辅助触头模块、分励脱扣器、远距离再扣器5部分组成，而主体部分又由电磁传动机构、操作机构、主电路接触器组成(如图3所示)。

1 电磁传动机构2操作机构3主电路接触器

图3 KB0开关主体

由图3我们可以看出，KB0的集成性相对较高，但是在组成上相对来说比较复杂，机械零件较多。除基本型之外，KB0以附件模块的形式对CPS进行了功能拓展，如消防型、隔离型等。在附件的设计上引入了模块化的设计理念，较传统方式减小了体积，但是附件模块的加

入增加了开关的复杂度和故障率。

2.1.1 KB0类堆积式产品工作机制及优缺点

CPS 兼具短路保护、一般故障保护(过载)断相等非瞬时动作保护)等功能，但其检测方式、保护方式和动作执行机构(与手柄的指示位置相关联)在不同产品中也均有不同。

在一般故障方面，KB0是热磁式保护的主要代表，热磁式CPS 的过载保护功能主要是基于双金属片受热弯曲的原理，定时限和瞬时短路保护功能分别采用各相安装电磁脱扣器和快速螺旋线管电磁铁的方式实现，具有多套传动机构将信号传递至操作机构。热磁式CPS 主要有两大缺点：一是双金属片受热弯曲的原理受环境影响过大，动作值误差较大，不可以调节，不易于控制；二是多套传动机构增加了开关的复杂性，导致开关机械故障几率加大。

基于热磁式，KB0后续开发的电子式产品采用快速螺线管电磁铁，发生短路故障后，螺线管电磁铁动作，直接推动动触头动作，后续由机构或其它卡主装置使得动静触头保持在断开位置，以保证快速响应。KB0类堆积式产品的各种保护功能主要依赖各类脱扣装置实现，脱扣器价格相对便宜，但脱口装置在使用寿命、操作频次、可靠性和机械复杂度方面存在一些劣势。

2.2 SDMK1类电子集成式产品的基本结构。

类电子集成式产品采用一体化技术，在与接触器相类似的单一电器上，用一套电

磁系统、一套触头及灭弧系统、一套智能控制单元来实现CPS 的全部功能。 式结构如图4所示，结构简单，集成度更高，产品额定电流可做到630A ，零件数量较KB0类产品大幅减少，而运行稳定性更高。

A B

B /A BB /SDMK 电子集成