控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)及相關(guān)知識(shí)介紹_圖文

1、低壓電器及SDMK1系列控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)1.1斷路器低壓斷路器的主要作用就是分?jǐn)喽搪冯娏鳌?.1.1低壓斷路器的分類低壓斷路器分為萬(wàn)能式斷路器和塑料外殼式斷路器兩大類,目前我國(guó)萬(wàn)能式斷路器主要生產(chǎn)有DWl5、DWl6、DWl7(ME、DW45等系列,塑殼斷路器主要生產(chǎn)有DZ20、CMl、TM30等系列。按滅弧介質(zhì)分,有空氣式和真空式。按結(jié)構(gòu)形式分,有萬(wàn)能式、塑殼式(裝置式和小型模數(shù)式。按安裝方式分又可分為固定式、插入式和抽屜式等。人們比較習(xí)慣,也比較多用的是按結(jié)構(gòu)形式分為萬(wàn)能框架式、塑殼式和模數(shù)式三種。根據(jù)斷路器在電路中的不同用途,斷路器被區(qū)分為配電用斷路器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器和其他負(fù)載(如照明

2、用斷路器等,按功能分:萬(wàn)能式空氣斷路器、塑料外殼式斷路器、限流式斷路器、直流快速斷路器、滅磁斷路器,用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路保護(hù)、漏電保護(hù)斷路器,用于人身觸電保護(hù)1.1.2低壓斷路器的結(jié)構(gòu)斷路器都是由本體和附件組成。本體是不帶任何附件,但能確保順利合、分電路,并且有在電路或設(shè)備發(fā)生過(guò)載、短路等事故時(shí),自動(dòng)切斷故障的功能,而附件作為斷路器功能的派生補(bǔ)充,為斷路器增加了控制手段和擴(kuò)大保護(hù)功能,使斷路器的使用范圍更廣、保護(hù)功能更齊全、操作和安裝方式更多。目前斷路器附件已成為斷路器不可分割的一個(gè)重要部分。但附件并不是越齊全越好,這就要根據(jù)具體的控制線路和保護(hù)線路來(lái)合理地應(yīng)用附件,避免造成不必要的浪費(fèi),同時(shí)要

3、分清電壓等級(jí),交流或直流,輔助觸頭的對(duì)數(shù)等,如應(yīng)用不當(dāng),不但不起保護(hù)作用,而且還會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。下面對(duì)斷路器的附件功能和應(yīng)用進(jìn)行分析,使用戶在應(yīng)用斷路器附件時(shí)有所幫助。 1.1.2.1內(nèi)部附件1.輔助觸頭;與斷路器主電路分、合機(jī)構(gòu)機(jī)械上連動(dòng)的觸頭,主要用于斷路器分、合狀態(tài)的顯示,接在斷路器的控制電路中通過(guò)斷路器的分合,對(duì)其相關(guān)電器實(shí)施控制或聯(lián)鎖,例如向信號(hào)燈、繼電器等輸出信號(hào)。萬(wàn)能式斷路器有六對(duì)觸頭(三常開(kāi)、三常閉,DW45有八對(duì)觸頭(四常開(kāi)、四常閉。塑殼斷路器殼架等級(jí)額定電流100A為單斷點(diǎn)轉(zhuǎn)換觸頭,225A及以上為橋式觸頭結(jié)構(gòu),約定發(fā)熱電流為3A;殼架等級(jí)額定電流400A及以上可裝兩

4、常開(kāi)、兩常閉,約定發(fā)熱電流為6A。操作性能次數(shù)與斷路器的操作性能總次數(shù)相同。2.報(bào)警觸頭:用于斷路器事故的報(bào)警觸頭,且此觸頭只有當(dāng)斷路器脫扣分?jǐn)嗪蟛艅?dòng)作,主要用于斷路器的負(fù)載出現(xiàn)過(guò)載短路或欠電壓等故障時(shí)而自由脫扣,報(bào)警觸頭從原來(lái)的常開(kāi)位置轉(zhuǎn)換成閉合位置,接通輔助線路中的指示燈或電鈴、蜂鳴器等,顯示或提醒斷路器的故障脫扣狀態(tài)。由于斷路器發(fā)生因負(fù)載故障而自由脫扣的機(jī)率不太多,因而報(bào)警觸頭的壽命是斷路器壽命的1/10。報(bào)警觸頭的工作電流一般不會(huì)超過(guò)1A。3.分勵(lì)脫扣器:是一種用電壓源激勵(lì)的脫扣器,它的電壓可與主電路電壓無(wú)關(guān)。分勵(lì)脫扣器是一種遠(yuǎn)距離操縱分閘的附件。當(dāng)電源電壓等于額定控制電源電壓的70%

5、-110%之間的任一電壓時(shí),就能可靠分?jǐn)鄶嗦菲鳌７謩?lì)脫扣器是短時(shí)工作制,線圈通電時(shí)間一般不能超過(guò)1S,否則線會(huì)被燒毀。塑殼斷路器為防止線圈燒毀,在分勵(lì)脫扣線圈串聯(lián)一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān),當(dāng)分勵(lì)脫扣器通過(guò)銜鐵吸合,微動(dòng)開(kāi)關(guān)從常閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換成常開(kāi),由于分勵(lì)脫扣器電源的控制線路被切斷,即使人為地按住按鈕,分勵(lì)線圈始終不再通電就避免了線圈燒損情況的產(chǎn)生。當(dāng)斷路器再扣合閘后,微動(dòng)開(kāi)關(guān)重新處于常閉位置。但萬(wàn)能式DW45產(chǎn)品在出廠時(shí)要由用戶在使用時(shí)在分勵(lì)脫扣器線圈之前串聯(lián)一組常開(kāi)觸頭。4.欠電壓脫扣器:欠電壓脫扣器是在它的端電壓降至某一規(guī)定范圍時(shí),使斷路器有延時(shí)或無(wú)延時(shí)斷開(kāi)的一種脫扣器,當(dāng)電源電壓下降(甚至緩慢下降到額

6、定工作電壓的70%至35%范圍內(nèi),欠電壓脫扣器應(yīng)運(yùn)作,欠電壓脫扣器在電源電壓等于脫扣器額定工作電壓的35%時(shí),欠電壓脫扣器應(yīng)能防止斷路器閉全;電源電壓等于或大于85%欠電壓脫扣器的額定工作電壓時(shí),在熱態(tài)條件下,應(yīng)能保證斷路器可靠閉合。因此,當(dāng)受保護(hù)電路中電源電壓發(fā)生一定的電壓降時(shí),能自動(dòng)斷開(kāi)斷路器切斷電源,使該斷路器以下的負(fù)載電器或電氣設(shè)備免受欠電壓的損壞。使用時(shí),欠電壓脫扣器線圈接在斷路器電源側(cè),欠電壓脫扣器通電后,斷路器才能合閘,否則斷路器合不上閘。1.1.2.2外部附件1.電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),是用于遠(yuǎn)距離自動(dòng)分閘和合閘斷路器的一種附件,電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)有電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)和電磁鐵操作機(jī)構(gòu)兩種,電動(dòng)機(jī)操

7、作機(jī)構(gòu)為塑殼式斷路器殼架等級(jí)額定電流400A及以上斷路器和萬(wàn)能式斷路器,電磁鐵操作機(jī)構(gòu)適用于塑殼斷呼器殼架等級(jí)額定電流225A及以下斷路器,無(wú)論是電磁鐵或電動(dòng)機(jī),它們的吸合和轉(zhuǎn)動(dòng)方向都是相同,僅由電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部的凸輪的位置來(lái)達(dá)到合、分,斷路器在用電動(dòng)機(jī)構(gòu)操作時(shí),在額定控制電壓的85%-110%之間的任一電壓下,應(yīng)能保證斷路器可靠閉合。2.釋能電磁鐵:這種釋能電磁鐵適用于萬(wàn)能式斷路器有電動(dòng)機(jī)預(yù)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)(由電動(dòng)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)使它的操作彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能。當(dāng)用戶按下按鈕,電磁鐵線圈激勵(lì)后,電磁鐵閉合使儲(chǔ)能彈簧釋放,斷路器合閘。3.轉(zhuǎn)動(dòng)操作手柄,適用于塑殼斷路器,在斷路器的蓋上裝轉(zhuǎn)動(dòng)操作手柄的機(jī)構(gòu),手柄的轉(zhuǎn)軸裝

8、在它的機(jī)構(gòu)配合孔內(nèi),轉(zhuǎn)軸的另一頭穿過(guò)抽屜柜的門(mén)孔,旋轉(zhuǎn)手柄的把手裝在成套裝置的門(mén)上面所露出的轉(zhuǎn)軸頭,把手的圓形或方形座用螺釘固定的門(mén)上,這樣的安裝能使操作者在門(mén)外通過(guò)手柄的把手順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),來(lái)確保斷路器的合閘或分閘。同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄能保證斷路器處于合閘時(shí),柜門(mén)不能開(kāi)啟;只有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄處于分閘或再扣,開(kāi)關(guān)板的門(mén)才能打開(kāi)。在緊急情況下,斷路器處于"合閘"而需要打開(kāi)門(mén)板時(shí),可按動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄座邊上的紅色釋放按鈕。 4.加長(zhǎng)手柄:是一種外部加長(zhǎng)手柄,直接裝于斷路器的手柄上,一般用于600A 及以上的大容量斷路器上,進(jìn)行手動(dòng)分合閘操作。5.手柄閉鎖裝置:是在手柄框上裝設(shè)卡件,手柄上打孔然

9、后用掛鎖鎖起來(lái)。主要用于斷路器處于合閘工作狀態(tài)時(shí),不容許其他人分閘而引起停電事故,或斷路器負(fù)載側(cè)電路需要維修或不允許通電時(shí),以防被人誤將斷路器合閘,從而保護(hù)維修人員的安全或用電設(shè)備的可靠使用。1.1.3接線方式斷路器的接線方式有板前、板后、插入式、抽屜式,用戶如無(wú)特殊要求,均按板前供貨,板前接線是常見(jiàn)的接線方式。1.1.3.1板后接線方式板后接線最大特點(diǎn)是可以在更換或維修斷路器,不必重新接線,只須將前級(jí)電源斷開(kāi)。由于該結(jié)構(gòu)特殊,產(chǎn)品出廠時(shí)已按設(shè)計(jì)要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘,需要特別注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用,因此安裝時(shí)必須引起重視,嚴(yán)格按制造廠

10、要求進(jìn)行安裝。1.1.3.2插入式接線在成套裝置的安裝板上,先安裝一個(gè)斷路器的安裝座,安裝座上6個(gè)插頭,斷路器的連接板上有6個(gè)插座。安裝座的面上有連接板或安裝座后有螺栓,安裝座預(yù)先接上電源線和負(fù)載線。使用時(shí),將斷路器直接插進(jìn)安裝座。如果斷路器壞了,只要拔出壞的,換上一只好的即可。它的更換時(shí)間比板前,板后接線要短,且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前我國(guó)的插入式產(chǎn)品,其殼架電流限制在最大為400A。從而節(jié)省了維修和更換時(shí)間。插入式斷路器在安裝時(shí)應(yīng)檢查斷路器的插頭是否壓緊,并應(yīng)將斷路器安全緊固,以減少接觸電阻,提高可靠性。1.1.3.3抽屜式接線斷路器的進(jìn)出抽屜是由搖桿順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的,

11、在主回路和二次回路中均采用了插入式結(jié)構(gòu),省略了固定式所必須的隔離器,做到一機(jī)二用,提高了使用的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)給操作與維護(hù)帶來(lái)了很大的方便,增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主回路觸刀座,可與NT型熔斷路器觸刀座通用,這樣在應(yīng)急狀態(tài)下可直接插入熔斷器供電。由于分勵(lì)脫扣器、欠電壓脫扣器,電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和閉鎖電磁鐵具有不同的電壓等級(jí)和交流、直流不同的電源,用戶在訂貨時(shí)加以說(shuō)明,同時(shí)用戶在選用時(shí)不可能用單一的附件,如需兩臺(tái)斷路器電氣聯(lián)鎖(當(dāng)一臺(tái)合閘時(shí),另一臺(tái)必須分閘則可選用輔助觸頭和分勵(lì)脫扣器或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),在進(jìn)行板前和板后接線時(shí)一定要把螺釘緊固,以免燒壞斷路器。交流斷路器用于直流電路1.1.4交流斷路

12、器可以派生為直流電路的保護(hù),但必須注意三點(diǎn)改變:1、過(guò)載和短路保護(hù)。過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)。采用熱動(dòng)式(雙金屬元件作過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)時(shí),其動(dòng)作源為I2R,交流的電流有效值與直流的平均值相等,因此不需要任何改制即可使用。但對(duì)大電流規(guī)格,采取電流互感器的二次側(cè)電流加熱者,則因互感器無(wú)法使用于直流電路而不能使用。如果過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)脫扣器是采用全電磁式(液壓式,即油杯式,則延時(shí)脫扣特性要變化,最小動(dòng)作電流要變大110%140%,因此,交流全電磁式脫扣器不能用于直流電路(如要用則要重新設(shè)計(jì)。短路保護(hù)。熱動(dòng)電磁型交流斷路器的短路保護(hù)是采用磁鐵系統(tǒng)的,它用于經(jīng)濾波后的整流電路(直流,需將原交流的整定電流值乘上一個(gè)1.3的

13、系數(shù)。全電磁型的短路保護(hù)與熱動(dòng)電磁型相同。2、斷路器的附件,如分勵(lì)脫扣器、欠電壓脫扣器、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等;分勵(lì)、欠電壓均為電壓線圈,只要電壓值一致,則用于交流系統(tǒng)的,不需作任何改變,就可用于直流系統(tǒng)。輔助、報(bào)警觸頭,交直流通用。電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),用于直流時(shí)要重新設(shè)計(jì)。3、由于直流電流不像交流有過(guò)零點(diǎn)的特性,直流的短路電流(甚至倍數(shù)不大的故障電流的開(kāi)斷;電弧的熄滅都有困難,因此接線應(yīng)采用二極或三極串聯(lián)的辦法,增加斷口,使各斷口承擔(dān)一部分電弧能量。1.1.5低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)1、額定電壓 斷路器在電路中長(zhǎng)期工作時(shí)的允許電壓值。2、斷路器額定電流 指脫扣器允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流,即脫扣器額定電流。3、斷

14、路器殼架等級(jí)額定電流 指每一種框架或塑殼中能安裝的最大脫扣器的額定電流,這就是過(guò)去常稱的斷路器額定電流。4、斷路器的通斷能力 指在規(guī)定操作條件下,斷路器能接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?、保護(hù)特性 指斷路器的動(dòng)作時(shí)間與動(dòng)作電流的關(guān)系曲線。1.2 DCS系統(tǒng)DCS是分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System的簡(jiǎn)稱,國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī)(Computer、通訊(Communication、顯示(CRT和控制(Control等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組

15、態(tài)方便。 1.3工業(yè)以太網(wǎng)及終端設(shè)備工業(yè)以太網(wǎng)是一種用于工業(yè)企業(yè)用基帶局域網(wǎng)規(guī)范,它是一種通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互通就離不開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)總線?，F(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室之間的一種“全數(shù)字化,雙向.多變量,多點(diǎn)多站的通信系統(tǒng)”其本質(zhì)含義表現(xiàn)在以下六個(gè)方面:現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連、互操作性、分散功能模塊和開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種造價(jià)低、可靠性強(qiáng)并適合工業(yè)環(huán)境使用的通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)需用多芯電纜讓數(shù)據(jù)并行傳送,而現(xiàn)場(chǎng)總線僅需要一根雙芯電纜,使布線非常簡(jiǎn)單,減少了安裝維護(hù)費(fèi)用。現(xiàn)場(chǎng)總線按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用統(tǒng)一的通信規(guī)范,因而它具有很好的互換性和互操作性,它是與生產(chǎn)廠商無(wú)關(guān)的系統(tǒng),各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)

16、備只要按這種規(guī)范和協(xié)議生產(chǎn)都可以在網(wǎng)絡(luò)上使用。現(xiàn)場(chǎng)總線生產(chǎn)工廠能提供現(xiàn)場(chǎng)總線各種標(biāo)準(zhǔn)部件,包括接口、各種中間繼電器、電纜、模塊化I/O站等等,大大方便了安裝和維護(hù),即特即用,適合于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分散布置的特點(diǎn)。國(guó)外許多大公司近幾年都發(fā)展了可通信低壓電器產(chǎn)品。1.3.1以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3.1.1總線型所需的電纜較少、價(jià)格便宜、管理成本高,不易隔離故障點(diǎn)、采用共享的訪問(wèn)機(jī)制,易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。早期以太網(wǎng)多使用總線型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),采用同軸纜作為傳輸介質(zhì),連接簡(jiǎn)單,通常在小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中不需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,但由于它存在的固有缺陷,已經(jīng)逐漸被以集線器和交換機(jī)為核心的星型網(wǎng)絡(luò)所代替。1.3.1.2星型管理方便、

17、容易擴(kuò)展、需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)、需要更多的網(wǎng)線、對(duì)核心設(shè)的可靠性要求高。采用專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如集線器或交換機(jī)作為核心節(jié)點(diǎn),通過(guò)雙絞線將局域網(wǎng)中的各臺(tái)主機(jī)連接到核心節(jié)點(diǎn)上,這就形成了星型結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)雖然需要的線纜比總線型多,但布線和連接器比總線型的要便宜。此外,星型拓?fù)淇梢酝ㄟ^(guò)級(jí)聯(lián)的方式很方便的將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到很大的規(guī)模,因此得到了廣泛的應(yīng)用,被絕大部分的以太網(wǎng)所采用。1.3.2通信接口通信接口分為并行通信接口號(hào)串行通信接口兩大類。并行通信是把一個(gè)字符的各數(shù)位用幾條線同時(shí)進(jìn)行傳輸,傳輸速度快,信息率高。但它比串行通信所用的電纜多,故常用在傳輸距離較短(幾米至幾十米、數(shù)據(jù)傳輸率較高的

18、場(chǎng)合。 實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸,每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。其只要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息,特別適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。常見(jiàn)的通信接口有RS232和RS485兩種1.4.2.1 由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早,難免有不足之處傳輸速率較低抗噪聲干擾性弱傳輸距離有限只能用在50米左右1.4.2.2 RS-485具有以下特點(diǎn)抗噪聲干擾性好。最大傳輸距離可達(dá) 3000米具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。1.3.3通信協(xié)議所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同

19、步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問(wèn)題做出統(tǒng)一規(guī)定,通信雙方必須共同遵守。因此,也叫做通信控制規(guī)程,或稱傳輸控制規(guī)程,Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng)和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Profibus基礎(chǔ)令牌總線網(wǎng)DeviceNet是一種低成本的通信鏈接。2.0 低壓開(kāi)關(guān)市場(chǎng)的現(xiàn)狀低壓電器是用于交流電壓至1200V,直流電壓至1500V的電路中,起通斷、控制或保護(hù)作用的電器。它是電器工業(yè)的組成部分,是構(gòu)成配電和控制系統(tǒng)中低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的主要元器件。它的主流產(chǎn)品包括:斷路器、接觸器

20、、繼電器、開(kāi)關(guān)等。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),按年新增發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量為2000萬(wàn)kW計(jì)算(保守,每年需要配套高壓斷路器20萬(wàn)臺(tái),高壓隔離開(kāi)關(guān)約40萬(wàn)臺(tái),低壓電器元件需要量更多(約2億件,其中萬(wàn)能式斷路器(ACB年需約46萬(wàn)臺(tái),塑殼斷路器(MCCB約440萬(wàn)臺(tái),交流接觸器(ACC約3200萬(wàn)臺(tái)。第一代產(chǎn)品:屬于自行開(kāi)發(fā),誕生于20世紀(jì)60-70年代,主要產(chǎn)品有DW10萬(wàn)能式斷路器、DZ10塑殼式斷路器、CJ10交流接觸器、JR16B熱繼電器等。它們的共性是體積大、耗材、耗能、功能簡(jiǎn)單、可靠性差,已屬淘汰產(chǎn)品。目前產(chǎn)品市場(chǎng)占有率10 %。第二代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)70年代未-80年代,屬于更新?lián)Q代產(chǎn)品。自行開(kāi)發(fā)產(chǎn)品

21、以DW15、DZ20、CJ20為主,共56個(gè)系列;技術(shù)引進(jìn)產(chǎn)品以ME、TO、TG、3TB、B系列為代表,共34個(gè)系列;比第一代產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)明顯提高,保護(hù)特性比較完善,體積縮小,結(jié)構(gòu)上適應(yīng)成套裝置要求。目前產(chǎn)品市場(chǎng)占有率55 %。 第三代產(chǎn)品:開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)90年代,是跟蹤國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)物。主要產(chǎn)品有DW45、S系列、CJ45(CJ40等系列,產(chǎn)品技術(shù)達(dá)到同期國(guó)際水平,特點(diǎn)是高性能、小型化、電子化、智能化、組合化、模塊化、多功能化。目前市場(chǎng)占有率35 %。各行各業(yè)對(duì)低壓電器產(chǎn)品的需求結(jié)構(gòu)各不相同,但大體上有如下的規(guī)律: 市場(chǎng)需求差異大。我國(guó)各地區(qū)發(fā)展不平衡,不同地區(qū)、城市與農(nóng)村對(duì)低壓電器產(chǎn)品性

22、能要求有較大差別,而且,這一差別將在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)存在,為此新產(chǎn)品發(fā)展必須充分考慮中國(guó)市場(chǎng)這一特點(diǎn)。(1框架式斷路器與塑殼式斷路器用量之比約為19。(2電流等級(jí)高的產(chǎn)品用量較小(如1600A以上的斷路器用量較小,3000A以上的用量更少,而100A及以下的產(chǎn)品用量非常大,小型塑殼斷路器用量更大。(3保護(hù)電動(dòng)機(jī)用的低壓電器產(chǎn)品如啟動(dòng)器、熔斷器、斷路器、接觸器、熱斷電器、按鈕和信號(hào)燈等用量非常大。(4自控行業(yè)、電氣傳動(dòng)行業(yè)用接觸器、熔斷器、限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、按鈕和信號(hào)燈等用量非常大。(5礦山和煤炭化工行業(yè)用真空斷路器產(chǎn)品數(shù)量較多。2.1低壓電器的發(fā)展展望低壓電器發(fā)展方向主要取決于電力系統(tǒng)的發(fā)展需要和

23、新工藝、新材料、新技術(shù)的研究與應(yīng)用。20世紀(jì)70、80年代研發(fā)的新型電器主要是限流電器、真空電器、漏電電器和電子電器。從80年代后期開(kāi)始,對(duì)傳統(tǒng)新一代低壓電器產(chǎn)品普遍提出了高性能、高可靠、小型化、多功能、組合化、模塊化、電子化、智能化的要求。其后,隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用,采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的低壓電器均要求能與中央控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,為此,各種可通信低壓電器應(yīng)運(yùn)而生,它可能成為今后一段時(shí)間低壓電器重要發(fā)展方向之一。1.為了實(shí)現(xiàn)低壓電器元件與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接,可通信電器根據(jù)其自身的特點(diǎn)及其在網(wǎng)絡(luò)中的作用,一般采用三種方案:第一是開(kāi)發(fā)新型接口電器,連接于網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)低壓電器元件之間,如ASI接口模

24、塊、分布式I/O接口、網(wǎng)絡(luò)之間接口;第二是在傳統(tǒng)的產(chǎn)品上派生或增加計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)接口功能,它們具有接口和通信功能,如智能化萬(wàn)能式斷路器、智能化塑殼斷路器、智能化交流接觸器、智能化電動(dòng)機(jī)保護(hù)器和起動(dòng)器等。第三是直接開(kāi)發(fā)帶有計(jì)算機(jī)接口和通信功能的新型電器,內(nèi)部包含了為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的單元,如總線、地址編碼器、尋址單元、負(fù)載反饋模塊等。2.傳統(tǒng)低壓電器的發(fā)展方向(1在提高主要技術(shù)性能的同時(shí),重點(diǎn)提高綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如低壓斷路器在提高短路分?jǐn)嗄芰Φ耐瑫r(shí),應(yīng)特別關(guān)注飛弧距離的減小,并力求產(chǎn)品小型化,這對(duì)發(fā)展新一代緊湊型低壓成套設(shè)備十分重要,而交流接觸器的研究重點(diǎn)放在了產(chǎn)品功能組合與派生、分?jǐn)嗫煽啃?包括縮小

25、飛弧距離,防止相間飛弧、動(dòng)作可靠性、接觸可靠性以及節(jié)銀、節(jié)能等方面。(2模塊化和組合化低壓電器組合化是實(shí)現(xiàn)電器產(chǎn)品多功能化的重要途徑,電器組合化有功能組合和組合功能兩種方式。前者由各種功能單元組合而成,除基本單元能獨(dú)立使用外,其他單元一般不能獨(dú)立使用,但要求系列通用性。這類產(chǎn)品(如控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)電器的基本單元的動(dòng)作與接觸器一樣具有很高的機(jī)械壽命;觸頭滅弧系統(tǒng)具有限流特性,能可靠分?jǐn)?0kA預(yù)期短路電流;保護(hù)功能單元、隔離單元和輔助觸頭單元使該產(chǎn)品兼有隔離器、斷路器、接觸器和熱繼電器等產(chǎn)品的功能。后者把兩種以上電器有機(jī)地組合在一起,如刀開(kāi)關(guān)-熔斷器組合電器、熔斷器-接觸器組合電器、熔斷器-斷路器

26、組合電器等。隨著塑殼斷路器分?jǐn)嗄芰Φ奶岣?在低壓領(lǐng)域熔斷器組合電器的應(yīng)用正在減少,但在6kV10kV中壓領(lǐng)域,熔斷器-真空接觸器組合電器(即F-C裝置由于其獨(dú)特的優(yōu)越性而正在不斷發(fā)展。由于20世紀(jì)80年代中后期發(fā)展起來(lái)的模數(shù)化終端電器具有寬度模數(shù)化、安裝導(dǎo)軌化、外形尺寸一致、性能協(xié)調(diào)的特點(diǎn),從而為發(fā)展新型組合電器或成套裝置創(chuàng)造了條件。(3電子化和智能化過(guò)去多年,電子式低壓電器因受容量、價(jià)格、可靠性等影響,發(fā)展一直不快。隨著電子元件質(zhì)量提高和價(jià)格下降、EMC技術(shù)逐步成熟,尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用、低壓電器與中央控制計(jì)算機(jī)雙向通信的實(shí)現(xiàn),使得低壓電器必須朝著電子化、機(jī)電一體化方向發(fā)展,同時(shí)要求

27、部分電器具有智能化功能。目前,智能化電器的發(fā)展主要集中在萬(wàn)能式斷路器、塑殼式斷路器、交流接觸器以及電動(dòng)機(jī)控制器等產(chǎn)品。其中,智能型斷路器主要特征是裝有智能脫扣器,具有外部電路各種故障保護(hù)、內(nèi)部故障自診斷及自動(dòng)報(bào)警功能、故障動(dòng)作記憶及顯示、電路參數(shù)測(cè)定、可雙向通信等功能,能在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。而智能型交流接觸器和智能馬達(dá)控制器的主要特征是裝有智能型電磁系統(tǒng),其控制回路包括電壓檢測(cè)電路、吸合信號(hào)發(fā)生電路和保持信號(hào)發(fā)生電路。它能判別門(mén)檻吸合電壓,當(dāng)控制電源電壓低于接觸器門(mén)檻吸合電壓時(shí),不發(fā)出吸合信號(hào),接觸器不能合閘并有相應(yīng)顯示,接觸器吸合后能降低激磁電流,達(dá)到節(jié)能的目的。CPS-控制與保護(hù)開(kāi)

28、關(guān)電器(Control and Protective Switching Device是發(fā)達(dá)國(guó)家于八十年代中期開(kāi)始推向市場(chǎng)的一種新型低壓電器,我國(guó)于1998年、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC于1992年為其頒布了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),即GB14048.9-1998和IEC947-6-2(1992 ,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了CPS的定義、特性、試驗(yàn)等,CPS相應(yīng)代號(hào)和符號(hào)。KBO系列控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)電器是中國(guó)目前開(kāi)發(fā)較早的CPS產(chǎn)品,符合上述IEC 標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),主要用于交流50Hz(60Hz、額定電壓至660V、電流至630A或以上的電力系統(tǒng)中接通、承載和分?jǐn)喟ㄕl件下、過(guò)載條件下、非正常條件下的電流。它主要

29、參照施耐得公司的U系列產(chǎn)品,并結(jié)合中國(guó)國(guó)情進(jìn)行改進(jìn)及二次開(kāi)發(fā)而成。國(guó)外CPS產(chǎn)品代表性的是施耐德公司的Tesys U系列產(chǎn)品,它們產(chǎn)品的研發(fā)已進(jìn)入第二代的階段,主要特點(diǎn)是在一體化的基礎(chǔ)上增加了現(xiàn)代通信技術(shù),如現(xiàn)場(chǎng)總線,微電子技術(shù),同時(shí)它的體積也更小巧,只有原來(lái)寬度的2/3,結(jié)構(gòu)也更巧妙,整個(gè)機(jī)體沒(méi)有一顆外露的螺釘。但他們的這種產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)還沒(méi)有推廣,近期施耐德公司在中國(guó)推出了32A的CPS的樣機(jī),已經(jīng)在展會(huì)上亮相。 CPS控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)電器與傳統(tǒng)的分勵(lì)元器件組成的電控系統(tǒng)對(duì)比1、與分勵(lì)元器件組成的低壓電控系統(tǒng)對(duì)比為了實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷(M的控制與保護(hù)功能,傳統(tǒng)的做法是采用分勵(lì)器件包括隔離開(kāi)關(guān)(QS+

30、斷路器(QF+接觸器(KM+熱繼電器(FR等進(jìn)行組合控制,如圖2a所示。 在正常情況下,由接觸器KM控制電路的通斷;當(dāng)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷、斷相等故障時(shí),由熱繼電器FR控制接觸器切斷電路;當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí),由斷路器QF斷開(kāi)故障電路;由隔離開(kāi)關(guān)QS對(duì)電源進(jìn)行隔離。2、 采用CPS產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)控制與保護(hù)功能的特點(diǎn)以及采用傳統(tǒng)分勵(lì)元器件實(shí)現(xiàn)控制與保護(hù)功能存在的不足3、傳統(tǒng)的分勵(lì)元器件組成的電力系統(tǒng)功能與CPS對(duì)比:傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)從進(jìn)電源L、隔離開(kāi)關(guān)QS至電動(dòng)機(jī)之間(圖2-a,需要用12根電纜線或母排才能將斷路器(熔斷器、接觸器、熱繼電器與電動(dòng)機(jī)相連接。在這個(gè)系統(tǒng)中,有24個(gè)接點(diǎn)需由螺釘(或螺母與分勵(lì)元器件相連接,

31、由于24個(gè)接點(diǎn)的接觸電阻和12根電纜線或母排的電阻,消耗相當(dāng)多的電能并產(chǎn)生熱量,且故障點(diǎn)的增加直接使得系統(tǒng)的故障機(jī)率成倍增長(zhǎng)。而由CPS控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)電器組成的電力系統(tǒng),從進(jìn)電源L、隔離開(kāi)關(guān)QS 至電動(dòng)機(jī)之間(圖2-b,只需要6根電纜線或母排就可以與電動(dòng)機(jī)相連接,這個(gè)系統(tǒng)中只有6個(gè)接點(diǎn),大大降低了系統(tǒng)的故障機(jī)率及電能消耗并節(jié)約了銅材等材料。3.1 SDMK1系列開(kāi)關(guān)部分3.1.1開(kāi)發(fā)SDMK1的背景低壓電器正不斷地走向智能化,但按其用途仍分成配電電器和控制電器兩大類,使用方式仍是斷路器+接觸器+熱繼電器等多元件的簡(jiǎn)單或模塊化積木組合。如果能在單個(gè)元件上實(shí)現(xiàn)配電電器和控制電器的功能集成,用戶只用

32、一個(gè)電器元件就能滿足常規(guī)的使用要求,則無(wú)疑將推動(dòng)低壓電器技術(shù)向前發(fā)展。但迄今為止,國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)有類似產(chǎn)品的報(bào)道。SDMK1系列CPS 開(kāi)關(guān)在單一電器上依據(jù)新的原理和技術(shù),通過(guò)智能控制單元和直動(dòng)式電磁開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)了控制與保護(hù)等全部功能,能夠替代斷路器、接觸器、熱繼電器、起動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器,并帶有計(jì)數(shù)器及電流顯示等裝置。SDMK1開(kāi)關(guān)屬于CPS 類別的新型產(chǎn)品,它符合的 標(biāo)準(zhǔn)如下:IEC60947-6-2(1992低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備(第6部分中的第二節(jié)和GB14048.9-1998低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備(多功能電器部分。SDMK1開(kāi)關(guān)電氣符號(hào)見(jiàn)圖1,外形圖見(jiàn)右圖3.2 SDMK1的結(jié)構(gòu)與原理3

33、.2.1SDMK1的結(jié) 構(gòu)(1電磁鐵 (2觸頭 (3電流互感器 (4電流采集芯片 (5數(shù)字處理芯片(6顯示裝置 (7 勵(lì)磁去磁芯片 (8銜鐵 (9觸橋3.2.2 SDMK1的工作原理代號(hào) 符號(hào) SDMK1 (CPS電源供電后,電磁鐵(1產(chǎn)生吸力,將銜鐵(8吸引向下,帶動(dòng)觸橋(9向下運(yùn)動(dòng),使(2的動(dòng)觸頭向下運(yùn)動(dòng),與靜觸頭吸合。動(dòng)靜觸頭吸合后,互感器(3將電流感應(yīng)到電流采集芯片(4,電流采集芯片將感應(yīng)到的電流值交給數(shù)字處理系統(tǒng),也就是主芯片(5,與系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算,不論電流或其它參數(shù)正?；虍惓?都通過(guò)顯示系統(tǒng)顯示出來(lái),同時(shí)將電磁鐵的由交流吸合轉(zhuǎn)化為直流保持。如果參數(shù)異常,比如檢測(cè)到短路

34、電流,則數(shù)字處理系統(tǒng)(5給勵(lì)磁去磁系統(tǒng)(7信號(hào),勵(lì)磁去磁系統(tǒng)接到信號(hào)后立刻給電磁鐵(1反向勵(lì)磁去磁系統(tǒng)信號(hào),電磁鐵(1迅速消磁,靠反向彈簧的力使銜鐵(8復(fù)位,從而切斷主回路,實(shí)現(xiàn)短路分?jǐn)唷?.3SDMK1-/C的功能與特點(diǎn)功能:接觸器、塑殼斷路器、熱繼電器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的全部功能,同時(shí)可以接入以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。 C型產(chǎn)品能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)實(shí)行全功能控制與保護(hù),具有人機(jī)對(duì)話功能,能夠?qū)σ恍┕δ軐?shí)現(xiàn)啟用或關(guān)閉,是一款真正意義上的智能型開(kāi)關(guān)。3.3.1 C型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)將傳統(tǒng)的三大件產(chǎn)品、電動(dòng)機(jī)保護(hù)綜合保護(hù)器及通信控制單元的四種功能集中于一體,大大減少了使用空間。在單一元器件上實(shí)現(xiàn)了全功能保護(hù),目前世

35、界上還沒(méi)有產(chǎn)品與其相類似。通信裝置與機(jī)械部分一體,減少原來(lái)許多分立元件再與獨(dú)立的通信單元相互連接的麻煩。智能電網(wǎng)與新型低壓電器1.1 智能電網(wǎng)電力工作存在的問(wèn)題:(1 發(fā)電量必須增加,但同時(shí)必須減少溫室效應(yīng)氣體排放。(2 發(fā)電、輸電和用電的方式均不夠高效。由于效率低下,從一次能源到有效電力消費(fèi)的整個(gè)能源鏈中,損失了大約80%的能源。(3 雖然可再生能源發(fā)電的增長(zhǎng)很快,但可再生能源在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然很低。建設(shè)智能電網(wǎng)的目的:(1 滿足日益增長(zhǎng)的容量需求;世界上超過(guò)40%的電力供應(yīng)以煤炭作為燃料,發(fā)電成為CO2排放最大和上升最快的來(lái)源。根據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè),未來(lái)20年,我們每周將要增加一

36、座1GW 的電廠和相關(guān)電網(wǎng)設(shè)施。電力需求的不斷增長(zhǎng),推動(dòng)電力工業(yè)發(fā)生根本性變化。(2 安全可靠與高質(zhì)量供電;輸電量越大,系統(tǒng)運(yùn)行就越接近穩(wěn)定的極限。然而,停電或甚至較小的擾動(dòng)事故也越來(lái)越令人難以接受。據(jù)美國(guó)最新完成的一項(xiàng)研究報(bào)告顯示,布可靠的電力系統(tǒng)每年經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)800億美元。更加可靠的電力供應(yīng)不僅有助于經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提高生活質(zhì)量,而且也對(duì)氣候變化有著積極影響。如果電力系統(tǒng)能安全地處理和穩(wěn)定電網(wǎng)擾動(dòng),則系統(tǒng)將要求較少的備用電場(chǎng),也就意味著更低的排放。(3 增效節(jié)能;再生能源并網(wǎng),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。國(guó)際能源署預(yù)測(cè),未來(lái)20年,增效節(jié)能將能更好地遏制二氧化碳排放,其效果超過(guò)全球安裝的所有其它減排方案的

37、總合。再生能源并網(wǎng),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。采用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐發(fā)電,無(wú)疑是避免二氧化碳排放的有效方法。隨著技術(shù)的改進(jìn),轉(zhuǎn)換效率的提高以及生產(chǎn)成本的下降,這些能源對(duì)未來(lái)能源的貢獻(xiàn)將會(huì)增加。間歇式風(fēng)力發(fā)電是影響電網(wǎng)穩(wěn)定的一大問(wèn)題,能源儲(chǔ)存將最終幫助克服間歇性的供電問(wèn)題。連續(xù)遙遠(yuǎn)的海上風(fēng)電廠的風(fēng)電,也需要相應(yīng)的技術(shù),高壓直流輸電則是跨海輸電的好辦法。2009年國(guó)家電網(wǎng)公司在天津所作建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的報(bào)告中指出:“智能電網(wǎng)的主要特性包括:能夠優(yōu)化資源,提高設(shè)備資產(chǎn)的利用率和電網(wǎng)的運(yùn)行效率;能夠與電力市場(chǎng)和用戶進(jìn)行交互和實(shí)時(shí)響應(yīng),提升服務(wù)水平;能夠以最優(yōu)成本向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)電力。”報(bào)告在智能電網(wǎng)發(fā)展重點(diǎn)方

38、面提出:要側(cè)重在配電和用戶側(cè),要求重點(diǎn)研發(fā)可再生能源和分布式電源并網(wǎng)技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)及電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)技術(shù)。2010年,IEEE的輸配電國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議冠名以智能電網(wǎng)日,征文中強(qiáng)調(diào)要以“智能方法為一個(gè)改變中的世界服務(wù)”( Smart Solutions for a Changing World,內(nèi)容包括:智能電網(wǎng)的通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把再生能源綜合到電力系統(tǒng)等。對(duì)配電系統(tǒng)和終端用戶要改善電力質(zhì)量,保證供電可靠性,主要內(nèi)容有:(1 可再生能源用新型低壓電器;(2 可視化電能管理與優(yōu)質(zhì)服務(wù)的配電與用電系統(tǒng);(3 保證供電可靠性與連續(xù)性的選擇性斷路器;(4 能提高電能質(zhì)量的低壓電器;(5

39、 智能電器的狀態(tài)檢測(cè)。1.2 低壓配電系統(tǒng)的選擇性保護(hù)與低壓斷路器智能電網(wǎng)最主要目標(biāo)就是要保證供電的可靠性與連續(xù)性,對(duì)低壓配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要手段是采用選擇性保護(hù)。國(guó)際電工委員會(huì)的IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按使用類別把斷路器分成A類和B類兩種類型,A類斷路器在短路情況下,無(wú)明確指明其有選擇性保護(hù)功能,而B(niǎo)類斷路器則明確指明有選擇性保護(hù)功能。圖1表示低壓配電系統(tǒng)前后級(jí)斷路器安裝位置及其保護(hù)特性配合。選擇性保護(hù)是指當(dāng)支路1發(fā)生短路時(shí),僅下級(jí)支路斷路器QF2開(kāi)斷短路電流,而上級(jí)開(kāi)關(guān)QF1不動(dòng)作,這就不會(huì)影響其他支路如支路2和3的正常供電,因而選擇性保護(hù)對(duì)提高低壓配電系統(tǒng)的工作可靠性有重要作用

40、。 (a 前后級(jí)斷路器安裝位置 (b 保護(hù)特性配合圖1 低壓配電系統(tǒng)前后級(jí)斷路器安裝位置及其保護(hù)特性配合如何實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)上下級(jí)斷路器的選擇性匹配,主要決定于兩者保護(hù)特性的配合,一般上級(jí)斷路器采用有三段保護(hù)特性的選擇型B 類斷路器。如圖1 (b所示, QF1具有三段保護(hù)特性,即作為線路過(guò)載保護(hù)的長(zhǎng)延時(shí),短路情祝下的短延時(shí)和瞬時(shí)三段保護(hù),而QF2作為下級(jí)支路開(kāi)關(guān),僅具有長(zhǎng)延時(shí)和短路瞬時(shí)兩段保護(hù)特性。當(dāng)支路1短路時(shí),若短路電流為I 1,則從圖1 (b的特性配合來(lái)看,短路電流使QF2首先動(dòng)作,而QF1由于短延時(shí)而沒(méi)有動(dòng)作,這就保證了其他支路,如支路2和3的可靠供電。生產(chǎn)發(fā)展和人民生活的提高,低壓配電系

41、統(tǒng)的用電設(shè)備和分支回路日益增多,選擇性保護(hù)變得越來(lái)越受到人們關(guān)注,當(dāng)前選擇性斷路器的技術(shù)向以下方面發(fā)展:局部選擇性提升到全局選擇性;低壓配電系統(tǒng)的選擇性保護(hù)范圍從電源側(cè)向終端側(cè)延伸。當(dāng)兩臺(tái)上下級(jí)串聯(lián)的斷路器實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)時(shí),在規(guī)定的條件下,下級(jí)斷路器動(dòng)作時(shí)不會(huì)引起上級(jí)斷路器動(dòng)作,這是選擇性保護(hù)的基木要求。全選擇保護(hù)是指當(dāng)故障電流達(dá)到下級(jí)斷路器最大故障電流時(shí)都能實(shí)現(xiàn)選擇性;而局部選擇性只是當(dāng)下級(jí)斷路器在規(guī)定的故障電流下才能實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù),因而局部選擇性就存在一個(gè)選擇性門(mén)檻,它是實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)的電流交接值,在該值以下,局部選擇性保護(hù)可保證選擇性,而在該值以上,則不能保證選擇性。圖2為一帶三段保護(hù)特

42、性的選擇型斷路器的特性曲線,其中短延時(shí)的延時(shí)時(shí)間和瞬時(shí)脫扣器整定值都可調(diào)節(jié),短延時(shí)的延時(shí)調(diào)節(jié)是用于讓前后級(jí)斷路器的動(dòng)作時(shí)間匹配,實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù),而瞬時(shí)脫扣器整定值的調(diào)節(jié),即調(diào)節(jié)選擇性門(mén)檻電流I B,確定上下級(jí)選擇性匹配的電流范圍,而這電流的極限值決定于斷路器短時(shí)耐受電流I cw(一般取0.5s,如果上級(jí)選擇性斷路器的I cw低于其分?jǐn)嗄芰?額定極限短路分?jǐn)嗄芰 cu或額定運(yùn)行斷路分?jǐn)嗄芰 cs,則即使是瞬時(shí)脫扣器的最大整定值可調(diào)至超過(guò)額定電流的10 12倍,但這種上下級(jí)匹配還是局部的。對(duì)上下級(jí)斷路器實(shí)現(xiàn)全選擇性的充分條件是讓上級(jí)斷路器的I cw等于其分?jǐn)嗄芰?即I cw=I cu= I c

43、s,這意味著瞬時(shí)脫扣器整定值可調(diào)至無(wú)窮大,對(duì)一般B類斷路器通常采用電子式脫扣器,即可使瞬時(shí)脫扣器的整定開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)位置,這種情況下,不論下級(jí)斷路器是什么條件,都能實(shí)現(xiàn)全局選擇性。當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)全選擇性也可從下級(jí)斷路器著手,讓下級(jí)斷路器有強(qiáng)大的限流功能,當(dāng)該支路發(fā)生短路故障時(shí),它能使支路短路電流限制于上級(jí)斷路器瞬時(shí)脫扣器整定值以下,也可實(shí)現(xiàn)全選擇性。 圖2 帶三段保護(hù)特性的選擇型斷路器的特性曲線為達(dá)到I cw=I cu= I cs,作為選擇性斷路器主要類型的萬(wàn)能式斷路器目前采用各種新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)全選擇性保護(hù),如國(guó)內(nèi)外正在發(fā)展新型雙斷點(diǎn)萬(wàn)能式斷路器,或通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的單斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)提高其補(bǔ)償電動(dòng)力來(lái)達(dá)到這一目標(biāo)

44、。長(zhǎng)期來(lái)以,低壓配電系統(tǒng)的選擇性保護(hù)一般只用于變壓器出線端的功率配電系統(tǒng),近年來(lái)由于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的提高,工控系統(tǒng)、公共場(chǎng)所和家庭用電設(shè)備和配電分支回路大增,因而負(fù)載側(cè)和終端配電的選擇性保護(hù)提到日程上來(lái),不少國(guó)際著名低壓電氣企業(yè)推出相應(yīng)的用于負(fù)載和終端側(cè)的選擇性斷路器,如施耐德公司的新型旋轉(zhuǎn)雙斷點(diǎn)塑料外殼式斷路器(MCCB NSX與老型號(hào)NS相比,其主要特點(diǎn)之一是額定電流為100 A的小規(guī)格斷路器也帶有Micrologic電子脫扣器,具有短路短延時(shí)保護(hù),延時(shí)調(diào)節(jié)范圍為20500ms,短路短延時(shí)電流整定值和瞬時(shí)脫扣器整定值都可調(diào)節(jié),它與用于終端的小型斷路器Multi9配合可實(shí)現(xiàn)完全的選擇性保

45、護(hù)。NS型號(hào)在小規(guī)格斷路器中無(wú)短路短延時(shí)功能,因而為了實(shí)現(xiàn)局部選擇性配合,利用電流匹配原則,不得不把上級(jí)斷路器的額定電流選大些,而NSX型號(hào)可實(shí)現(xiàn)更為經(jīng)濟(jì)的選擇性匹配,與小型斷路器配合使完全選擇性從100 A殼架電流就可實(shí)現(xiàn)。這一改進(jìn)帶來(lái)了很多好處:節(jié)省安裝時(shí)間,無(wú)需過(guò)高選擇斷路器規(guī)格,使斷路器和開(kāi)關(guān)柜的尺變小。圖3為施耐德新老型號(hào)配電系統(tǒng)的對(duì)比。 圖3 施耐德公司新老型號(hào)配電系統(tǒng)的對(duì)比為了進(jìn)一步在配電系統(tǒng)的終端實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù),最近國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)發(fā)出帶選擇性保護(hù)的小型斷路器,已具有短延時(shí)一保護(hù)功能,該功能既可采用電子技術(shù)也采用機(jī)械式短延時(shí)結(jié)構(gòu)。圖4為目前開(kāi)發(fā)成功的一種選擇性小型斷路器的結(jié)構(gòu)和工作

46、原理。 圖4一種選擇性小型斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理這種小型斷路器依靠雙金屬片獲得短延時(shí)作用,它由兩個(gè)回路組成:主觸頭放置于主回路上,可由操作機(jī)構(gòu)操作,在短路故障下,由沖擊電磁鐵推動(dòng);輔助回路由短延時(shí)雙金屬片、限流電阻和輔助觸頭組成。該斷路器還有長(zhǎng)延時(shí)雙金屬片作過(guò)載保護(hù)用。當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí),沖擊電磁鐵打擊主觸頭,使之?dāng)嚅_(kāi)。這時(shí),電流就轉(zhuǎn)移到輔助回路,但輔助回路有限流電阻,使短路電流限至幾百安培,短延時(shí)雙金屬片提供短延時(shí)作用,當(dāng)后一級(jí)小型斷路器限流分?jǐn)?則復(fù)位彈簧使主觸頭重新閉合,使之不影響下一級(jí)其他分支回路供電,若后一級(jí)小斷路器不能動(dòng)作,則經(jīng)過(guò)短延時(shí)雙金屬片延時(shí)后,使斷路器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作,同時(shí)一打開(kāi)

47、主觸頭和輔助觸頭。正常情況下,操作機(jī)構(gòu)同時(shí)操作主輔回路觸頭的合分,由于正常運(yùn)行時(shí),輔助回路電阻大,電流主要通過(guò)主回路來(lái)導(dǎo)通。當(dāng)短路故障時(shí),只有短路短延時(shí)特性,因而相當(dāng)于把瞬時(shí)脫扣器關(guān)斷,所以它與后一級(jí)小斷路器的配合是全選擇性的,由于引入了限流輔助回路,使發(fā)生短路故障時(shí),在分?jǐn)噙^(guò)程中限制短路電流,以提高斷路器對(duì)短路電流的電動(dòng)和熱穩(wěn)定性。當(dāng)選擇性保護(hù)向配電系統(tǒng)的負(fù)載和終端側(cè)延伸,如何實(shí)現(xiàn)從電源出線端到負(fù)載側(cè)的多層次選擇性保護(hù)就成為一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,由于選擇性保護(hù)是依靠前一級(jí)斷路器的短延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn),因而多層次配電系統(tǒng)的前級(jí)斷路器及線路會(huì)受到較長(zhǎng)時(shí)間短路電流的作用,這就限制了配電系統(tǒng)的層次的擴(kuò)大,采用快速區(qū)

48、域聯(lián)鎖是解決該問(wèn)題的一種方案。區(qū)域聯(lián)鎖是利用智能脫扣器的通信功能,其工作原理如圖5所示,當(dāng)下級(jí)斷路器QF2檢測(cè)到短路故障時(shí),送出一邏輯等待信號(hào)給上一級(jí)斷路器QF1,使其在下級(jí)故障消除前閉鎖而不能動(dòng)作。 圖5 區(qū)域聯(lián)鎖的工作原理ABB公司推出的具有快速區(qū)域選擇性聯(lián)鎖保護(hù)功能的PR223 E F智能脫扣器(見(jiàn)圖6有兩個(gè)特點(diǎn):一是檢測(cè)故障的時(shí)間非常短;另一個(gè)是送出邏輯等待信號(hào)快,能讓前級(jí)的多個(gè)斷路器同時(shí)閉鎖。這兩個(gè)特點(diǎn)使選擇性保護(hù)的層次可以擴(kuò)大,甚至使選擇性匹配鏈延伸到整個(gè)配電裝置。 圖6 PP223EF智能脫扣器這種智能脫扣器能用于250800 A的MCC:B,并且能與萬(wàn)能式斷路器選擇性匹配。1.3 智能低壓斷路器的電能管理與優(yōu)化優(yōu)質(zhì)服務(wù)的配用電系統(tǒng)最近國(guó)家電網(wǎng)公司在天津所作“建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的報(bào)告中指出智能電網(wǎng)的主要特性,包括:能夠優(yōu)化資源,提高設(shè)備資產(chǎn)的利用率和電網(wǎng)的運(yùn)行效率;能夠與電力市場(chǎng)和用戶進(jìn)行交互和實(shí)時(shí)響應(yīng),提升服務(wù)水平;能夠以最優(yōu)成本向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)電力。這些特性體現(xiàn)在低壓配電系統(tǒng)和智能型斷路器上可理解為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的全面的電能管理,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源損耗,提高電力質(zhì)量,根據(jù)用戶情況制訂配電系統(tǒng)管理和維護(hù)規(guī)劃,使配電系統(tǒng)的節(jié)能增效更深入和高效。如施耐德公司的新型Compact NSX MCCB和Masterpact萬(wàn)能式