智能型低压断路器

智能型低压断路器

引言

随着国民经济快速增长、电网高速发展、城市和乡村的用电负荷增加以及用电负荷日益多样性和复杂化,承担供配电和对供电设备及线路进行保护的主要元器件———低压断路器的制造技术水平也有显著的提高。

1. 万能式断路器的市场发展

我国低压万能式断路器的发展经历了两个阶段:①采用热磁式技术的低压万能式断路器,如DWl0/DWl5/ME系列、AH系列等产品,ME和AH系列产品是我国20世纪80年代采用的引进技术,分别从德国AEG公司(现被GE公司收购)和日本寺畸公司引进的制造技术,目前广泛应用于低压配电网络中;②随着计算机单片机技术的发展及其在电器制造领域的应用,断路器在接通、分断、保护、安全、维护等方面的性能有了显著变化,智能型低压万能式断路器,如DWl8、DW48等系列,由上海电器科学研究所研发的产品DW45万能式断路器和国外ABB公司的F和E系列、MG公司的M系列、西门子公司的3WL系列、德国金钟—默勒公司的IZM系列、GE公司的MPAKRT系列等均属该类产品。智能型低压万能式断路器因其卓越的性能正以惊人的速度在低压配电网络中得到大量应用。

2. 智能型低压万能式断路器结构

智能型低压万能式断路器按机械结构可分为:操作机构、绝缘体、触头系统、灭弧系统、储能电机、智能保护单元、附件(分励、欠压、辅助、合闸线圈等)7大部分。

智能型低压万能式断路器根据外形和机械结构有所差异,DW45系列和M系列断路器靠近;DWl8、DW48和日本AE-S、AE-SS系列断路器相似,其中DWl8系列因体积较大的原因较少有厂家生产,市场占有率也较低。

DW45与DW48系列的主要区别在于体积和电流范围,框架结构上以及断路器本身安全闭锁上的差异。DW48系列电流壳架分1600A、3200A,DW45系列电流壳架分为2 000A、3200A、6300A,电流范围大;按极数都可分为3极和4极;电气性能上差异不大:额定运行分断能力Ics均为50kA以上,额定极限分断能力Icu为65kA以上,额定短时耐受分断能力Icw为50kA以上;机械寿命和电寿命也相同,分别为10000次和2000次。DW45断路器在国内市场占有率极大,遍布全国各主要企业生产。

2.1断路器本体结构特点

(1)断路器为立体布置形式,具有结构紧凑和体积小的特点。有固定式和抽屉式之分,把固定式断路器本体装入专用的抽屉就成为抽屉式断路器。本体由触头系统、灭弧系统、操作机构、智能控制器、辅助触头、接线端子、欠压脱扣器、分励脱扣器、闭合电磁铁、电动储能机构等组成。

(2)绝缘系统。断路器底座、盖采用绝缘性、阻燃性、机械强度都是很好的绝缘材料,不仅提高断路器的分断能力,而且保证了断路器的机械寿命、电气寿命。

(3)触头系统。采用主、弧触头系统,多路并联,降低电动斥力,提高触头系统的电动稳定性。新型耐弧的触头材料,使触头在分断短路电流后不致过分发热而引起温度过高。

(4)灭弧室。灭弧室全部置于断路器的绝缘基座内,每极分开,相互绝缘,与其他部分及操作人

员隔离,既安全又不致于在分断大电流时炸裂。采用去离子栅片灭弧原理,使得断路器上方飞弧距离为零。

(5)操作机构和手动、电动储能机构。采用五连杆机构,完成合、分闸动作,并可手动或电动储能。

2.2抽屉座结构特点

(1)抽屉座由带有导轨的左右侧板、底座和横梁等组成,底座上设有推进机构,并装有位置指示,抽屉座的上方装有辅助电路静隔离触头。桥式主回路触头前方设置安全隔板。

(2)断路器本体在抽屉座内的运动具有3个“位置”:连接、试验、分离位置。连接:主回路、二次回路均接通,安全隔板开启;试验:主回路断、二次回路通,安全隔板关闭,可以进行动作试验;分离:主回路、二次均断开,安全隔板关闭。

(3)抽屉座与断路器本体间有机械连锁,断路器必须在分闸状态才能摇出来。

2.3附件

断路器除具有分励脱扣器、合闸线圈、分闸线圈、欠压脱扣器、辅助开关等各种功能的内部附件外,还具有机械联锁、门联锁等外部附件,满足用户各种场合的要求。

2.4智能控制器结构特点

(1)过电流保护特性。过载保护、短路短延时保护、短路瞬时保护、接地故障保护。

(2)测量功能。可测量电流、电压、功率、电能、功率因数、频率等。

(3)负载监控。为保证重要负荷的正常供电,可控制分断两路受控负荷。

(4)MCR和HSISC保护。针对断路器本身进行的高速瞬时保护;其中,MCR保护对断路器的接通分断能力进行保护, 在断路器分闸及和合闸瞬间(100ms)起作用。HSISC保护是当越限故障电流产生时,控制器会在10ms内发出跳闸指令,对断路器的极限承载能力进行保护,防止开关承载超过极限分断能力的电流,合闸100ms以后起作用。智能控制器的核心是CPU。

2.4.1CPU智能控制器的工作电源

智能控制器的工作电源核心是双电源供电的方式。主电源2#来自安装于断路器内部出线母排上的三相速饱和电流互感器,与CPU采样电流互感器装于同一位置。

2.4.2智能控制器的保护特性

智能型低压万能式断路器智能保护控制器具有的常规保护功能:①过载保护Ir1(也称:过流保护,长延时保护),其整定值为额定电流值In的0.4～1倍,可按步长为1A进行整定,动作时间可在0到相应的反时限特性下最大值时间内设定,时间步长按反时限特性曲线自动生成;②延时速断保护Ir2(也称:短路短延时保护),其整定值为过载保护电流值Ir1的1.5—15倍,可按步长为1A进行整定,动作时间可在0到相应的定时限特性下或反时限特性下最大值时间设定,可选择反时限特性时,时间步长按反时限特性曲线自动生成,也可选择定时限特性曲线时,时间步长为0.1s;③速断保护Ir3(也称:瞬时保护,短路保护),其整定值为额定电流值In的1倍到运行分断能力Icn之间,可按步长为1A进行整定;④接地故障保护功能Ir4,其整定值为额定电流值In的0.2～1倍,可按步长为1A进行整定。

断路器制造厂家在产品出厂时,用户若无要求,保护值均按最大值设置,用户应根据设计或现场负荷的调整而在控制器的面板上进行设定,但应特别注意的是,Ir1、Ir2、Ir3的定值范围(保护特性)不能相交;Ir4的定值范围与Ir1、Ir2、Ir3的保护定值范围无关,可根据