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带选择性保护的小型断路器的发展

来源:慧聪电气网  点击:次  时间:2012/9/13 11:08:41
    

   低压断路器主要是在供配电网络中,用来分配电能和保护线路及电源设备免受过电流(包括过载及短路)等危害。理想的供电方式是一旦供配电网络中某一处发生过电流故障时,该处的断路器迅速跳闸切除故障。而既不使危害进一步扩大,也不引起供电线路中串接的其他断路器无故跳闸,而影响供电。

    我国家庭住宅配电保护五六十年代最初大部分是简单的刀闸式开关及熔丝(瓷插式RC1)组合而成。发生短路时,整栋住宅一片漆黑,更换熔丝不方便。六十年代末到七十年代我国相继开发了DZ5、DZ12、DZ15系列两极塑壳断路器。七十年代末北京开关厂引进德国技术并转让国内厂家生产S060系列小型断路器,但因各种原因未能大规模推广。八十年代中、后期,天津梅兰日兰公司生产的C45N和国内许多生产厂家生产的DZ47系列小型断路器大规模生产,使我国家用过电流保护断路器上升到一个新的台阶。

    进入新世纪以来,人们的物质生活得到进一步提高,配电系统在住宅领域里的应用对自动化及高可靠性的要求越来越高。然而在现实的电路保护应用过程中经常出现故障电流导致同级断路器同时跳闸甚至越级跳闸的现象。为了保证配电系统供电的可靠性并在出现故障使其影响缩小到仅故障点的范围之内,我们除了应提高其性能指标外,还应该研究如何改善串接在供配电网络中上、下级断路器之间的选择性保护配合方式。

    低压断路器的选择性保护实际上是两个或多个过电流保护电器之间的一种过电流配合。简单说就是在下一级保护电器的保护范围内发生短路,过电流故障时应该由该保护电器动作,上一级保护电器不动作,而当该保护电器拒动时,上一级保护电器才动作,要分范围和有先后次序要求。

    按照GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备第2部分:断路器》标准的规定,可以分成下述两种:

    全选择性:在两台串联的过电流保护装置的情况下,负载侧的保护装置实行保护时而不导致另一台保护装置动作的过电流选择性保护。

    局部选择性:在两台串联的过电流保护装置的情况下,负载侧的保护装置在一个给定的过电流值及以下实行保护时而不导致另一台保护装置动作的过电流选择性保护。

    该产品的工作原理是:

    在正常工作情况下,选择性保护断路器的主回路双金属片的工作原理与一般的MCB一样,作为过载保护用。当某一支路发生短路故障时,主回路的电磁线圈中的铁心立即作用在主回路动触头上使之斥开并产生电弧,迅速有效地限制短路电流,同时,主回路短路电流流向辅助回路,而辅助回路串联一限流电阻和选择性双金属片,使短路电流马上限制到只有几百安培左右。如果当短路电流被负载端故障支路的MCB切断后,主回路动触头在弹簧的作用下重新闭合,确保主开关后面的其他无故障支路能正常工作。如果短路发生在主开关和MCB之间或后面,而MCB或其它短路保护装置不能切断故障电路时,则选择性双金属片能在10ms~300ms时间内释放脱扣机构,使触头断开并保持在断开位置,同时切断故障电路。

    一些国外企业如ABB、海格等都在进行这方面的研发,也相应的推出了一些产品在他们国内进行应用,作为家庭住宅配电的主开关,其主要理念是强调开关自身的选择性过电流脱扣方式,而不是单纯的依靠上下级开关之间的配合来达到选择性保护的目的。

    目前,国内已有上海电器科学研究所与另外两厂家合作成功研制出了新型带选择性保护小型断路器,并已推向市场。其中江苏凯隆电器作为上海电器科学研究所的控股子公司,也正在迅速开展产业化的进程,预计在2011年11月完成开发推向市场。

    新型带选择性保护小型断路器作为我国低压电器第四代主要产品之一,完全由我国低压电器科研人员自主创新、推出的具有完全自主知识产权的技术成果,技术经济指标达到国际先进水平。产品有效地解决楼宇配电系统中存在的越级跳闸现象,大大提高终端配电系统的稳定性和可靠性。其主要特点:带选择性保护、分断能力高且可靠、产品体积小、具有智能化可通信、性价比高,能满足智能楼宇和智能终端配电回路系统的发展需要。

    CKB65-100带选择性的过电流保护断路器是凯隆公司即将推向市场的产品。该产品符合GB24350-2009《家用及类似场所用带选择性的过电流保护断路器》国家标准。

    CKB65-100系列家用及类似场所用带选择性保护的断路器(SMCB)(以下简称CKB65)适用于交流50Hz或60Hz,额定电压230V/400V,额定绝缘电压690V,额定电流不超过100A,额定短路能力为15000A的终端电气线路。

    CKB65具有过载长延时、短延时、短路分断保护,能在终端电气线路进行选择性保护。

    CKB65设计成供未受过训练的人员使用,并且无需维修。

    CKB65适用于隔离。

    CKB65预期在污染等级3,过电压类别为Ⅲ的环境中使用,防护等级为IP20。

    CKB65应能耐受电网产生的一定的冲击电压。

    CKB65的外型采用模数化尺寸,宽度为9mm的倍数,单级可以拼装成多级。

    SMCB结构采用模块化的设计,通过更换不同的断路器本体及电子模块,就可以组成1P~4P机械式或电子式带选择性保护功能的不同规格的产品,满足不同层次配电系统的需要。通过拼加剩余电流模块,可以实现RCBO的派生。

    在按照1.6:1的额定电流比下,CKB65可以与B、C特性、限流等级3的任何公司生产的MCB产品进行匹配使用,实现选择性限电流值(Is1)达到MCB的额定短路能力(Icn)的全选择性保护,为客户的选用提供方便。其应用案例如下。

 

    随着低压配电系统的用电设备和分支回路日益增多,选择性保护变得越来越受到人们关注,当前选择性断路器的技术向以下几方面发展:

    (1)局部选择性提升到全局选择性;

    (2)低压配电系统的选择性保护范围从电源侧向终端侧延伸;

    (3)采用机械式短延时脱扣器的选择性小型断路器。

    而国外小型断路器(MCB)发展趋向为:

    (1)发展高分断能力MCB,措施主要是提高限流性能。

    (2)发展带短延时分断功能的SMCB。

    (3)MCB可选择的脱扣特性增多。

    (4)DPN结构的MCB向大容量和高分断能力发展。

    (5)产品性能同时符合IEC、EN、UL等标准,以适应全球化贸易需要。

    (6)配套附件进一步齐全,具有欠压、分励、报警、辅助触头、电操机构等。附件安装位置灵活多样。如辅助触头可拼装在MCB下方,以减小安装面积。

    (7)产品进一步小型化,部分公司发展了12mm/1P产品。

    (8)安装与母排连接一体化技术也将成为MCB主流连接方式。

    随着中国房地产业、建筑业发展的需要,新建小区和旧城改造,以及居民们对于用电质量需求的提高,每家每户的电表箱或者住宅配电箱内都有安装带选择性保护的小型断路器产品的需求,可以预计带选择性保护的小型断路器的市场需求量及发展前景将是十分巨大的。据有关部门统计:2004年~2005年我国小型断路器(MCB)的年产量达2亿极以上,如果按带选择性保护的小型断路器和非选择性保护的小型断路器的使用比例1:20计算,也要生产带选择性保护的小型断路器年产量达1000万极。

 

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