我国低压断路器的概况和展望

摘要：在现代社会，不管是工、农、交通运输、国防、文教卫生、金融、商、旅游服务和人平易近生活等领域都离不开电。电的发生、输送、使用中，配电是一个极为重要的环节。配电系统包括变压器和各类凹凸压电器装备，低压断路器则是一种使用年夜面广的电器。
关头词：低压断路器概况展看
　　低压断路器，从它的结构、用途所具有的功能来分，就有式(又称框架势，上通称ACB)和塑料外壳式[上通称MCCB，MCB(小型)]两年夜类，它们不异的作用是：　　(1)在正常情况下，作不频仍合、分电路或起动、遏制电念头；　　(2)在线路或电念头发生过载、短路或欠电压(电压不足)等故障时，能自动切断电路，予以庇护。　　凭据庇护对象的分歧，断路器又分为四个类型：　　(1)配电庇护型──庇护电源和电气线路(电线、电缆)和装备；　　(2)电念头庇护型──作电念头的不频仍起动，运行中中断，和在电念头发生过载、短路和欠电压时的庇护；　　(3)家用和类似家用处所庇护型──对照明线路、家用电器等的庇护；　　(4)残剩电流(漏电)庇护型──用来庇护人身免受电击危险及避免电气火灾的庇护器。　　2　我国低压断路器的成长概况　　上早的断路器泛起于1885年，它是一种刀开关和过电流脱扣器的组合。1905年具有自由脱扣装配的空气断路器诞生。1930年以来，随着科技的前进，电弧原理的发现和各类灭弧装配的发现，逐渐形成了今朝的机构。50年月末，电子元件的兴起，又发生了电子脱扣器，到了今天，由于小型化电脑的普及，又有智能型断路器的问世。　　我国解放前几近没有断路器的制造，新中国成立后，电器工有了很年夜的成长，低压断路器履历了四代的成长进程。　　2.1　式断路器(ABC)　　代是仿苏A15，A2050的DW1、DW2型(额定电流200～1500A)；第二代是在1958年我国自行设计的DWO根蒂根基上更新的DW10系列，其额定电压为AC380V，DC440V，额定电流200～4000A；第三代是70年月末开发，80年月初投产的DW15和DWX15(限流型)；第四代是90年月初研制成功的DW45智能型式断路器。　　80年月初、中期，我国相继从日本和德国引进AH和ME型式断路器。　　DW45系列式断路器，具有90年月同类产物(ABB公司的F系列，施耐德公司的M系列和日本三菱公司的AE系列)的水平。它具有过载长延时、短路短延时、瞬动的三段庇护特征和单相接地故障庇护和庇护特征的电流、动作时间可调、显示、实验、热记忆、故障记忆、负载监控、自诊断、MCR(低倍数短路合闸庇护)通讯接口等智能化功能。　　表1是各类型式断路器主要性能对比(限于篇幅，仅以1500～1600A三极为例)。　　2.2　塑料外壳式断路器(MCCB配电庇护型)　　50年月，我国研制投产的是仿苏（A3100）的DZ1系列产物(40年月中期水平)。60年月末期，针对DZ1体积过年夜、短路分断能力偏小等缺陷，对它进行了年夜刀阔斧的改良，形成了我国自行设计的代产物DZ10系列。80年月初又开发了第二代的DZ20系列。与此同时，上海华通开关厂、嘉兴电气控制装备厂，划分从美国西屋公司、日本寺崎电气公司引进具有80年月初水平技术，生产了H系列和TO、TG、TL等系列。进进90年月，又推出了CM1系列(常熟开关厂)、TM30系列(天津低压电器公司)、TG系列的BD、BF型及JXM2型(嘉兴电控厂)、HSM1系列(杭州之江开关厂)、S系列(上海电器科学研究所、杭州之江开关厂、上海华通开关厂等组成的OTT团体)等新型塑壳式断路器。　　60～70年月，小规格电流的塑壳断路器有DZ5－10、DZ2－20、DZ5－25、DZ5－50、DZ15－50、DZ15－63等，它们的短路分断能力划分为1～3kA(以上型号至今还未淘汰)。　　表2是各型号塑壳式断路器的主要性能对比(以In为250A三极为例)。　　2.3　塑料外壳式断路器(MCCB电念头庇护型)　　对于小型鼠笼型异步电念头(功率在30kW及以下)庇护的塑壳式断路器，今朝仍畅通流畅于市场的有60～70年月我国自行设计、开发的DZ5－20(短路分断能力380V1.5kA)、DZ15－40、DZ15－63(短路分断能力380V3kA)和80年月引进国外技术制造的M611.3VE1(有多种附件)，M611.3VE1的短路分断能力年夜抵在380V3kA左右。　　1994～1995年，上海电器科学研究所与嘉兴电气控制装备厂配合开发了DZ35系列电念头庇护型塑壳式断路器(型号有DZ35－25和DZ35－63两种)。DZ35－25的额定电流有1、1.6、2.5、4、6.3、10、16、20、2；DZ35－63的额定电流有：16、20、25、32、40、50、63A等。短路分断能力：DZ35－25有380V3kA、35kA、50kA(后两种加装限流部件)；DZ35－63为380V3kA；DZ35－25的体积为DZ5－20的43.13％，DZ35－63的体积为DZ15－63的50.7％。DZ35系列断路器带有模块式的辅助触点、分励脱扣器、欠电压脱扣器和断相庇护等附件。　　功率年夜于30～315kW电念头庇护型断路器，CM1、TM30、HSM1、JXM2和S型均有响应的产物供预选择，它们的短路分断能力划分有400V，15～65(80)kA，可顺应于MCC(电念头控制中心)离电源较近回路的电念头庇护。　　小型塑壳式断路器(MCB)现在也有顺应小功率电念头庇护的产物，如C45NAD(天津梅兰日兰公司)和PX200CD(嘉兴电控厂)等。　　2.4　家用或类似场所用过电流庇护断路器　　我国初的家用或类似家用处所用庇护器是仿苏(AⅡ－25)的DZ4－25(二极)塑壳断路器，但性能不高，60年月中期国内开发了DZ5系列(二极)，70年月开发了DZ15系列(单极、二极)、DZ12系列，70年月末引进德国技术生产了S060系列，80年月初，引进日本技术生产了TH－5SB、TH－5DB(二极插进式)系列，80年月中后期，天津梅兰日兰公司的C45N和嘉兴电控厂引进德国F＆G公司的PX200C相继问世，使家用庇护断路器上了一个新台阶，C45N、PX200C的短路分断能力均到达4kA(50A及以上)和6kA(40A及以下)。　　2.5　残剩电流动作断路器(漏电庇护器)　　为了庇护人身免受电击，我国在50～60年月，在一些电力系统维修厂，生产了电压型漏电保安器。由于它的检测线圈(或检测继电器)串接在变压器中性点与接地极之间，接地极电阻变化无常，造成精度差，此外，检测线圈容不够，结构简略单纯，防雷效果差，便慢慢退出了运用。60年月后期，我国台电流动作型电子式漏电保安器诞生(主开关是DZ5－20断路器)。我国首台电流动作型电磁式漏电断路器的型号是DZ5－20L（主开关仍是DZ5－20断路器）。70年月中后期，全国联合设计的新型(DZ15L－40、DZ15L－63)电流动作型电磁式漏电断路器试制成功，其壳架电流有40A、63A两种，额定电流6～63A，漏电动作电流有30mA、50mA、75mA和100mA，是快速型(漏电动作时间≤0.1s)，断路器的短路分断能力为380V3kA和5kA。DZ15L系列是经过国家鉴定的。进进80年月就有DZL16、DZL18、DZL118、DZ12L、DZL33、DZL38和DZ10L等，年夜部门是电流动作型电子(集成电路)式漏电断路器(带过载、短路庇护和不带过载、短路庇护)，90年月初天津梅兰日兰公司生产了VigiC45EIE(电子式)、VigiC45ELM(电磁式)、VigiNC100等漏电断路器，漏电动作电流IΔn30mA，快速型(VigiNC100，IΔn有30mA、300mA和500mA几种，快速动作型)。　　80年月中期，嘉兴电控厂、遵义长征电器八厂又引进德国F＆G公司的技术生产了FIN型(不带过载、短路庇护)(In有2、40A、63A，IΔn有30mA、100mA、300mA和500mA)和FI/LS(带过载、短路庇护)(In有2A、4A、6A、10A、20A、2、32A等，IΔn有30mA、50mA、100mA和300mA)的漏电断路器。　　OTT团体，于1999年开发试制了S－L系列残剩电流动作断路器规格有100A、200A(额定电流40、50、63、80、100A和100、125、160、200A)，漏电庇护原理采用电子与电磁夹杂型，漏电动作电流有30mA、100mA、300mA三种，动作时间有快速型(≤0.2s)和延时型(年夜0.5s)，断路器还有过载和短路庇护。极限短路分断能力达40kA(400V时)，另外还开发了只报警不脱扣型，以适合消除不竭电的要求。　　对于只报警而不竭电的漏电继电器，今朝有JD1型(电磁式)、JD3(电子式)，在农村使用的LJM型、LTS型(均为电子式)，漏电继电器额定电流有100A、250A，年夜达800A，额定漏电动作电流为100mA、300mA、500mA等多种，除零丁作漏电时声、光报警之用外，也可与接触器、断路器组合成漏电继路器。　　电磁式和电子式残剩电流庇护(漏电庇护)装配的错误谬误。　　(1)电磁式　　a.漏电动作电流小值仅能做到30mA；　　e.失效率低，约为0.09％(据欧洲统计)；　　f.较难做到延时型；　　g.加工精度要求高；　　h.价格高。　　(2)电子式　　a.漏电动作电流小值可以做到5mA；　　b.需辅助电源，性能要受电网电压的影响；　　c.不能承受工频耐压实验，耐受过电压差；　　d.失效率高达28.3％(据欧洲统计)；　　e.可以较利便地做成延时型；　　f.电子元件受温度影响较年夜；　　g.抗电磁干扰较差；　　h.制造(加工)简单，价格廉价。　　2.6　断路器的附件　　不管是式(ACB)或塑料外壳式断路器(MCCB和一些MCB)现在都具有各类内、外部附件(又称附属装配)，增加了断路器的功能。　　(1)内部附件　　a.辅助触点(辅助开关)──凭据控制电磁铁和其他辅助回路电器的合、分需要而设置，今朝较多的是采用发烧电流(Ith)3A和6A的微动开关组成。　　b.报警触点(报警开关)──反映断路器因线路故障(过载、短路)跳闸而接通声、光报警，它的发烧电流较小，一般小于3A或更低。　　c.分励脱扣器──作远距离操作使断路器跳闸的一种脱扣器，它的控制电压有交流380V(400V)、220V(230V)，直流220V、110V、24V等。　　d.欠电压脱扣器──避免因线路电压不足，对线路或电念头造成损害的一种脱扣器，它与线路电压不异，凡是有交流380V(400V)、220(230V)，直流110V、220V等。　　(2)外部附件　　a.外部转脱手柄──适合于断路器在开关柜或抽屉柜门板上合、分断路器，可以起联锁作用，成套电器装配只有断电才能开门。　　b.电动操作机构──用电磁铁或电念头等组成，取代手动合闸(ON)或分闸(OFF)断路器，可远距离控制。　　c.机械联锁。　　d.自身闭锁。　　3　分歧类型断路器的庇护特征及其执行的尺度　　3.1　配电庇护型断路器的反时限断开特征　　配电庇护型断路器的反时限断开特征见表3。　　3.2　电念头庇护型断路器的反时限断开特征　　电念头庇护型断路器的反时限断开特征见表4。　　3.3　配电庇护型的瞬动整定电流　　配电庇护型的瞬动整定电流为10In(误差为±20％)，In为400A及以上规格，可以和5In和10In中任选一种(由用户提出，制造厂整定)；电念头庇护型的瞬动整定电流为12In(误差为±20％)，一般设计时In可以等于电念头的额定电流。　　3.4　家用和类似场所用断路器的过载脱扣特征　　家用和类似场所用断路器的过载脱扣特征见表5。　　3.5　断路器合适尺度情况　　配电庇护型断路器合适GB14048.2(等效采用IEC947—2)《低压开关装备和控制装备低压断路器》尺度。　　电念头庇护型断路器合适GB14048.2和GB14048.4(等效采用IEC947—4)《低压开关装备和控制装备、低压机电式接触器和起动器》尺度。　　家用和类似家用处所庇护型断路器合适GB01963(等效采用IEC898)《家用和类似家用处所过电流庇护断路器》尺度。　　残剩电流庇护型断路器(漏电断路器)合适GB6829、GB16917(IEC1009)、IEC755尺度。　　4　断路器的成长趋向　　在进进新的世纪时，我国低压电器(低压断路器)，将依照“小型化、高分断、低噪音、工作靠得住、慢慢实现智能化”的要求成长，不竭缔造出合适时代需要的新产物。　　4.1　式断路器　　全国联合设计的DW45系列智能型式断路器已完成了壳架电流为2000A、3200A、5000A的三极和四极的开发并投进批生产，今朝正着手于研制特年夜型的6300A规格(短路分断能力为AC400V，120kA)，从此，式断路器的开发，依然以智能型为主，其智能化功能在DW45的根蒂根基上进一步完善，在通讯功能方面，将在现在的智能化控制器与RS485接口协议(Profibus系统)挂靠的根蒂根基上，向容更年夜，速度更快的IEC通讯接口(协议)挂靠，实现更周全的小、中、年夜区域现场总线的远控、远测、远讯、远调。　　随着电网功率的提高，作为变压器低压侧出口庇护开关的式断路器，其短路分断能力将提高到120～150kA，体积还要缩小。　　断路器的附件应是模块化的，装配积木化。　　4.2　塑料外壳式断路器　　向小型化、高分断、多功能、附件模块化成长；积极开发智能化(包括三段庇护和各类智能化功能)断路器。　　今朝OTT团体正在其成员单元杭州之江开关厂开发、试制S—Z型智能型塑料外壳式断路器。该系列断路器壳架电流为400A和800A，短路分断能力为400V，35～100kA，具有配合熔断器特征用，配合庇护断电器VCB特征用，配电线路庇护用和配合电念头、起动器、变压器、电容器庇护特征用四种脱扣特征，可由用户选择。断路器有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段庇护功能。智能化功能有：电流和动作时间可调、显示、热记忆、负载监控、自诊断和通讯接口等(国内现有的智能型塑壳式断路器是TM30P和DZ40系列)。　　电念头庇护型塑壳式断路器：小容电念头庇护型斟酌到支路离动力中心(PC)较近，必需成长短路分断能力达15～50kA的品种，另外，额定工作电压除有380V(400V)的外，还应研制适用660V(690V)的规格。在设计上应向系列化、模块化和模数化成长，产物应有各类附件，如分励脱扣器、欠电压脱扣器、断相庇护、短路故障显示、远距离操作机构、各类辅助触头、门联锁操作机构、隔离模块、各类防护外壳及附加接线端子，以实现功能齐全和利便用户。　　4.3　家用和类似场所用断路器　　主要成长二极和四极，尺寸模数化，安装导轨化，短路分断能力从现有的4kA、6kA提高到10～15kA。在功能方面还有分励、欠压、过电压、断相、声光报警、防窃电等附属装配(模块化)。　　4.4　残剩电流庇护断路器　　适用于人身平安庇护的小电流(≤100A)规格用残剩电流庇护模块与家用和类似场所用断路器组合成漏电断路器，对于IΔn(漏电动作电流)年夜于30mA的，研制一些延时型，以顺应级间的选择性庇护需要。　　工用，体积缩小，额定电流100～800A，短路分断能力达35～65kA，漏电动作电流为30mA、100mA、300mA、500mA、1A、2A等。在漏电动作方面，除快速动作外，还要有延时型(可调)，同时具有漏电预告警[当漏电电流达50％IΔn时，起头报警(灯光闪灼、闪灼频率越高，暗示漏电越严重)]，为顺应不能断电的系统(如消防)，应在这一系统设计开发只报警不脱扣的漏电断路器。还可在塑壳式断路器上加装残剩电流庇护模块。IΔn做到0.03～3A。此外，还可在塑壳式断路器上派生单相接地故障庇护功能。　　残剩电流(漏电)继电器，在现有根蒂根基上，开发400～800A规格(现JD1型仅做到250A)。　　依照用户的需要(出格是年夜使用电子元件的装备的地方)，开发交流脉冲型、直流动作型、直流脉冲型等残剩电流动作断路器。　　5　竣事语　　以上介绍了我国低压断路器的成长进程及概况，并论述了低压断路器的成长超势。随着电力工的成长及城乡电网的改造，低压断路器正面临着一个成长机遇和若何顺应市场经济的挑战，我们必需加年夜科研、开发力度，为市场提供高和高靠得住性的低压断路器。