低压断路保护

低压断路保护（共10篇）

低压断路保护 篇1

1 过电流脱扣器

其作用是当电流超过某一规定值时, 通过电磁吸力作用使自由脱扣器机构上的触点断开。它的动作方式有反时限延时、定时限延时和瞬时3种。如采用电磁脱扣器而又要求延时的, 必须加装延时机构, 常用的有类似钟表机构的延时机构、油杯延时 (其延时由油层的粘力产生) 、液压式延时和气压式延时等。在直流装置中, 需采用有1个或2个过流脱扣器的单极或双极低压断路器;三相三线制交流装置中, 需采用有2个或3个过流脱扣器的三极低压断路器;而220/380 V三相四线制电路中, 因有可能发生单相过电流、接地短路等故障, 应采用有3个过流脱扣器的三极低压断路器。

2 分励脱扣器

用于远距离使低压断路器分闸。主要部件为电磁线圈。通电后铁心吸合使连杆作用于跳闸机构, 则断路器自动分断。它对电路不起保护作用, 需断开电路时, 按下按钮电磁线圈通电, 带动机械机构动作使断路器跳闸, 并由断路器内辅助触点连接指示灯表示其通、断状态。

3 失压与欠压脱扣器

当电源电压低于某一规定数值或电路失压时, 它可使低压断路器分断。主要机构为电磁线圈。为防止断路器断开后线圈带电, 失压 (或欠压) 脱扣线圈与断路器内动合辅助触点串联。断路器合闸后由辅助触点使线圈带电铁心吸合, 当控制电路中用分闸按钮分断电路或电源失压、电压因故障而大为降低时, 线圈电磁吸力减小, 铁心在弹簧作用下返回, 使断路器随之跳闸。此脱扣器常用于电动机控制电路中, 用以保护电动机避免在低电压下运行。

4 热脱扣器

一般为双金属片结构, 主要用于过负荷保护, 且具有反时限特性。电流超过额定值时, 热元件发热使双金属片变形而导致断路器分闸。它常作为过载长延时保护, 由速饱和电流互感器与热继电器组成。刻度标记分别为3.2, 4, 5 A, 即长延时电流整定值可调范围为断路器额定电流的64%~80%~100% (DW15系列万能式断路器) 。

5 半导体脱扣器

具有过负荷、短路、欠压等保护特性, 并可作为过载长延时、短路延时、特大短路瞬时动作保护用。它由电流电压变换器、电源变压器、半导体插件等组成。长延时电流整定值 (DW15系列断路器) 可调范围为断路器额定电流的40%~100%, 短延时电流整定值可调范围为3~10倍断路器额定电流。

6 复式脱扣器

DZ系列低压断路器的过载保护采用热脱扣器来动作跳闸, 短路保护采用电磁脱扣器来动作跳闸。断路器的保护同时具备这2种功能时, 便称复式脱扣器。

7 油阻尼液压式脱扣器

它是将一油杯装在线圈中, 线圈固定在磁轭上, 衔铁由磁轭支承并在反作用弹簧作用下使其与极靴间保持一定气隙。正常工作条件下线圈中通过额定电流, 由于阻尼弹簧的作用, 使铁心保持在油杯底部, 电磁吸力不足以把衔铁吸动, 故脱扣器不动作。当线圈中有过电流通过时, 线圈产生的电磁力增加, 克服了阻尼弹簧和阻尼液的阻力, 使铁心逐渐上升, 磁阻随之减小, 对衔铁的吸力相应增大。当铁心运动到一定位置时, 动机构动作, 使断路器分断。当过流倍数为额定电流的10倍以上时, 这时的电磁吸力已经很大, 无需铁心上升来增大电磁吸力, 即可瞬时使衔铁吸合, 断路器分断。该型式脱扣器, 其铁心的上升速度、衔铁吸合时的铁心位置都与过流大小有关。其动作时间随过流倍数的增大而减小, 故它可提供较理想的反时限保护特性。如DZ15断路器的长延时和瞬时脱扣器便采用这种油阻尼液压式脱扣器, 以达到过载和短路保护的目的。

关于低压断路器的选型原则浅析 篇2

1.低压断路器概述

低压断路器（曾称自动开关）是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，也可以远方遥控操作。由于其操作简单，使用方便，在生活、工作中应用非常广泛。随着社会经济的不断发展，低压断路器的改进趋向于体积小、使用方便、操作简单等方向发展。

2.低压断路器的结构

低压断路器主要由触头、灭弧装置、操作机构和保护装置等组成。

2.1 触头系统

触头（静触头和动触头）在断路器中用来实现电路接通或分断。常用断路器的触头型式有对接式触头、桥式触头和插入式触头。对接式和桥式触头多为面接触或线接触，在触头上都焊有银基合金镕块。大型断路器每相除主触头外，还有副触头和弧触头。

2.2 灭弧系统

灭弧系统用来熄灭触头间在断开电路时产生的电弧。灭弧系统包括两个部分：一为强力弹簧机构，使断路器触头快速分开；一为在触头上方设有灭弧室。

2.3 操动机构

断路器操动机构包括传动机构和脱扣机构两大部分。传动机构按断路器操作方式不同可分为：手动传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动；按闭合方式可分为：贮能闭合和非贮能闭合。自由脱扣机构的功能是实现传动机构和触头系统之间的联系。

2.4 保护装置

断路器的保护装置由各种脱扣器来实现。断路器的脱扣器型式有：欠压脱扣器、过电流脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路脱扣器。

3.低压断路器的分类

低压断路器具有很多种分类方式，按使用类别划分有选择型（保护装置参数可调）和非选择型（保护装置参数不可调）；按灭弧介质划分有空气式和真空式（目前国产多为空气式）；按操作方式划分有手动操作、电动操作和弹簧储能机械操作；按极数划分，可分为单极、二极、三极和四极式；按安装方式划分有固定式、插入式、抽屉式和嵌入式等；按结构型式划分有万能式（又称框架式）、塑壳式断路器和小型模数式。本文主要介绍万能式断路器、塑壳式断路器和小型模数式。

3.1 万能式断路器（标准型式为）

万能式断路器容量较大，可装设多种脱扣器，辅助接点的数量也多，不同的脱扣器组合可形成不同的保护特性，故可作为选择性或非选择性或具有反时限动作特性的电动机保护。它通过辅助接点可实现远方遥控和智能化控制。其额定电流为。一般用于变压器侧出线总开关、母线联络开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关。

3.2 塑壳式断路器（标准型式为）

塑壳式断路器的特征是，所有部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性。新型的塑壳断路器也可制成选择型。小容量的断路器（以下）采用非贮能式闭合，手动操作；大容量断路器的操作机构采用贮能式闭合，可以手动操作，亦可由电动机操作。电动机操作可实现远方遥控操作。额定电流一般为，有单极、二极、三极和四极。目前已有额定电流为的大型塑壳式断路器。塑壳断路器一般用于配电馈线控制和保护、小型配电变压器的低压侧出线总开关，动力配电终端控制和保护，及住宅配电终端控制和保护，也可用于各种生产机械的电源开关。

3.3 小型模数式断路器

小型模数式断路器是终端电器中的一大类，是组成终端组合电器的主要部件之一。该系列断路器可作为线路和交流电动机等的电源控制开关，也可起过载、短路等保护作用，广泛应用于工矿企业、建筑及家庭等场所。

4.低压断路器的选型原则

低压断路器选型前，要对断路器的工作原理和被保护设备的保护要求熟悉了解，对设备的工作环境、参数、短路电流等主要技术数据进行计算，要做到安全、经济、可靠、合理选择设备。

4.1 断路器参数的定义

断路器的额定电流使用有两个概念，断路器的额定电流和断路器壳架等级额定电流，并给出如下定义：断路器的额定电流，是指脱扣器能长期通过的电流，也就是脱扣器额定电流。对带可调式脱扣器的断路器则为脱扣器可长期通过的最大电流；断路器壳架等级额定电流，用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。断路器额定电流这一概念时，通常是指“断路器壳架等级额定电流”而不是“脱扣器额定电流”。例如当我们选择一只断路器时，通常我们简单地说其额定电流为，脱扣器的额定电流为。多数低压断路器供应商所提供的产品资料中，也一般不提“断路器壳架等级额定电流”这一复杂的说法，而只给出“断路器额定电流”这一参数，其实就是“断路器额定电流”作为“断路器壳架等级额定电流”的一种简称，似乎较为合适。也许标准中对额定电流的定义与平时使用的不一致是导致混乱的原因之一。

断路器的额定极限短路分断能力：按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力；也就是断路器规定的试验电压及其它规定条件下的极限短路分断电流值，不考虑断路器继续承载它的额定电流。极限短路分断能力的试验程序为。额定运行短路分断能力，是指断路器在规定的试验电压及其它规定条件下的一种比额定极限短路分断电流小的分断电流值，在按规定的试验程序动作之后，断路器应有继续承载它的额定电流的能力。它比的试验程序多了一次。是的一个百分数。

4.2断路器脱扣器的参数定义与整定计算

脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。其中过电流脱扣器最为常用，可分为过载脱扣器和短路（电磁）脱扣器，并有长延时、短延时、瞬时之分。低压断路器过流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即（为所保护配电线路的计算电流）。断路器的长延时动作电流（）主要是用来保护过负荷，一般情况，取线路计算电流的倍，即，其中为所保护的配电线路的计算电流。短延时过流脱扣器动作电流应躲过线路的尖峰电流，通常使用公式：，其中为保护线路中最大台电机的起动电流；为除起动电流最大的1台电机以外的线路计算电流。

断路器短延时动作的整定时间通常分：、、、。为保证保护装置动作的选择性，上下级断路器的级差通常取，动作时间还应满足被保护线路的热效应要求。

4.3低压断路器的种类选择

1）了解保护的要求确定断路器的类型和保护形式；

2）断路器的额定工作电压应大于或等于线路电压；

3）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交；

4）断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流；

5）断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值；

6）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流

5.结论

正确的使用低压断路器可以有效的提高低压配电系统的运行性能，在对低压断路器了解的基础上，按照选型的基本原则与定值的正确计算才是真正解决供电可靠性的前提条件。

参考文献

[1]中低压配电设备选型与使用200例[M].北京：水利水电出版社，2006

[2]刘介才.工厂供电.机械工业出版社，2006

[3]唐定曾，唐海，朱相尧.建筑电气技术.机械工业出版社，2006

[4]王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[M].北京：中国电力出版社，2007

低压断路保护 篇3

(1) 井组泵站距离中控室最近14km, 最远60多km, 一期44个井组设备低压框架断路器选型不带缺相及欠电压保护功能, 高压故障时不会分闸保护设备, 恢复供电后直接供电。

(2) 改扩能63个井组泵站框架断路器选型带保护功能的, 但缺相不一定保护 (不一定是欠电压脱扣线圈AC220 V这相电源缺相) , 高压正常断电后, 供电恢复后需要人工到现场合闸, 由于距离远造成设备不能及时启动运行带载。

2 原因分析

这是断路器选型要求的结果, 保护功能少不利于设备保护, 保护功能多又不利于操作, 所以最好是两者兼得。

3 采取措施

(1) 断路器选型:根据厂家提供的选型使用手册, 没有带自动重合闸功能的断路器, 定制的话价格贵。

(2) 通过现有的无线通讯进行远程分合闸, 需要在本地完成接线、程序组态、加装中间继电器、主站程序组态、上位机组态, 由于有107个井组, 数据量大, 所以从硬件到软件组态工程量大, 施工量大, 安装调试周期长。

(3) 给断路器附加单独开关控制器, 实现多重保护和来电自动重合闸功能, 控制器就近安装在断路器柜中, 只需少量接线即可, 价格600元左右。

综上所述, 采取第三种方式快捷高效, 控制器采用三线四线制, 工作电源200V, 既可监控线电压也可监控相电压, 判断非设备故障高压供电恢复正常后, 可自动复位重合闸一次。如果是设备故障分闸则不能合闸, 控制器控制断路器合闸和分闸是通过断路器本身的合闸和分闸按钮实现 (相当于异地控制接法, 并接于合闸、分闸按钮即可) , 控制器电源及所监控线路从低压框架断路器的电源端接入, 电源不正常时输出触点分闸断路器保护负载设备, 电源恢复正常时自动复位合闸断路器使设备恢复供电, 有利于设备及时运行。因为是远程无人值守泵站, 故障导致不能自动复位合闸或合闸失败, 检修人员再去现场确认故障, 故障消缺后本地复位方可合闸。

低压开关智能控制器主要用于提升电力线路上的低压配电自动化水平。本控制器能在电网恢复供电后, 自动将因线路失压而脱扣的低压自动开关延时重合闸, 恢复对用户负荷的供电。当低压开关智能控制器检测到自动开关由于失压而脱扣跳闸时, 待下次电源恢复正常后, 由电路产生一个随机延时数, 延时输出重合闸信号, 将开关自动合闸。

低压开关智能控制器具有的功能:

(1) 失压脱扣自动随机延时重合闸功能;

(2) 正常分断和保护动作闭锁重合闸功能;

(3) 负荷侧有电闭锁重合闸功能;

(4) 母分合环条件超限闭锁合闸功能;

(5) 断相检测功能;

(6) 逆相序检测功能。

3.1 低压开关智能控制器功能说明

3.1.1 失压脱扣自动随机延时重合闸功能

本控制器能自动判断开关脱扣原因, 当由于电网电压跌落或高压侧停电导致自动开关失压脱扣跳闸后, 再次来电时, 控制器会自动经过一个随机延迟后输出合闸信号, 控制低压开关自动合闸。

3.1.2 正常分断和保护动作闭锁重合闸功能

本控制器能自动判断开关脱扣原因, 当发生人工分闸或过流保护分断后, 再次来电时, 控制器不会输出合闸信号。人工分闸被控制器识别后允许合闸指示灯常灭, 有声音告警提示人工分闸被识别。

3.1.3 负荷侧有电闭锁重合闸功能

本控制器检测到负荷侧 (下桩头) 有电而自动开关处于分闸位置的时候, 将发出告警声, 闭合告警接点, 并闭锁重合闸功能, 以防止企业自发电向电网倒灌事故的发生。

3.1.4 母分合环条件超限闭锁合闸功能

控制器计算负荷侧 (下桩头, 表示为a/b/c/n) 与进线侧 (上桩头, 表示为A/B/C/N) 对应线与线之间电压有效值 (表示为UAa、UBb、UCc) 。当UAa、UBb、UCc中任意一个大于设定值 (出厂默认配置为11V) 时, 母分告警指示灯点亮, 禁止合闸输出触点被驱动断开, 此时人工无法进行合闸动作;当UAa、UBb、UCc均小于设定值时, 母分告警指示灯熄灭, 禁止合闸输出触点被驱动闭合, 此时人工可以进行合闸动作。

3.1.5 断相检测功能

本控制器检测到线路有缺相情况发生, 将发出告警声, 缺相告警指示灯亮, 并闭合告警输出接点。

3.1.6 逆相序检测功能

本控制器检测到线路有逆相序情况发生, 将发出告警声, 相序告警指示灯亮, 并闭合告警输出接点。

3.2 主要技术参数

工作电压范围:AC220V±20%;

工作环境温度:-25~+70℃;

工作环境湿度<85%;

功耗<5 W;

控制接点输出容量:AC380V/5A;

重合闸延时:10~180s随机;

储能输出动作时间:5s;

合闸输出动作时间:5s;

辅助接点输入:无源干接点输入;

绝缘电阻>10 MΩ;

母分合环条件<11V。

(1) 开关辅助要求常开触点输入, 不能与其他回路公用。

(2) 储能辅助要求常开触点输入, 不能与其他回路公用。

(3) 分闸辅助要求接入分闸按钮常闭触点。

(4) 合闸输出常开触点并接于合闸按钮两端。

(5) 储能输出常开触点并接于储能按钮两端, 当开关为自动储能类型时, 用对应拨码开关屏蔽储能即可。

(6) 禁合闸输出串接入合闸回路, 当不用母分功能时对应线不接即可。

(7) 供电电压为AC220V, 注意相线与零线不要反接。

(8) 上桩头电压N与下桩头电压N设备内无连接。

(9) 接线完成后需断开负荷开关, 在自动开关闭合的情况下, 断开进线电压, 模拟失压一次, 恢复进线电压后, 控制器应能自动重合闸。该步骤用以检验接线是否正确。

3.3 功能设置

功能配置DIP开关定义:

SW1=ON短接储能辅助输入;

SW2=ON屏蔽声音告警;

SW3=ON屏蔽缺相检测功能;

SW4=ON屏蔽相序检测功能;

SW5~SW8延时时间设定 (ON=1) 。

4 结语

远控多路无人值守的低压配电室进线柜断路器采用此方法即可提高设备保护水平, 同时也减轻了维护人员劳动量。当然如果断路器生产厂家能内置次控制器功能最好, 一次校验出厂, 可靠性和稳定性都有保障, 希望厂家能实现, 满足客户需求。

参考文献

[1]傅启国.低压断路器智能控制器设计与研究[D].南京:南京理工大学, 2008.

[2]王朝霞.框架式断路器智能控制器的研制[D].济南:山东大学, 2005.

[3]马建萍.低压断路器中智能控制器的设计[D].西安:西北工业大学, 2003.

[4]谭力龙.低压断路器智能控制器设计与实现[D].西安:西安工业大学, 2013.

低压断路保护 篇4

【关键词】供配电系统；中低压断路器；电气设备

0.引言

供配电系统在规划设计、选型使用等环节中均涉及到许多电气设备，其中中低压断路器的合理选型与合适应用就显得非常重要。中低压断路器在供配电系统中占有非常重要的地位，是接通和分断正常供电工况下负荷电流和过负荷电流的重要设备，同时也是接通和分断短路电流，跳闸隔离保护的核心设备，是供配电系统安全可靠、节能经济高效稳定运行的重要保障性设备。随着供配电系统的安全性、可靠性、节能经济性等成为供电公司、终端用户关注的重点，如何合理地规划设计和合适选型使用中低压断路器，是从事电气工程工作人员的研究的一个重要课题，具有非常重要的工程实践应用探讨意义。

1.中低压断路器选型使用的主要参考规范标准

中低压断路器作为供配电系统中供配电线路、负载等电气设备运行中起隔离、保护等功能的核心设备，其在优化选型设计过程中必须严格按照相关技术规范标准要求进行，即：对于工业用（或通用工程中），应按照GB14048.2-2008（IEC60947-2-2006）《低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》中的相关技术规范要求进行[1]；对于民用建筑和类似工程中使用的断路器，应按照GB10963（IEC60898）《家用及类似场所用过电流保护断路器》中的相关技术规范要求进行；对于设备用断路器，应按照GB17701-2008（IEC60934）《设备用断路器》中的相关技术规范要求进行。

2.中低压断路器合理选型与应用注意事项

2.1按照通用性原则进行中低压断路器的选型与应用

供配电系统中中低压断路器在优化选型设计和应用过程中，应首先从通用性原则进行选型设计，即：①结合GB14048.2-2008（IEC 60947-2-2006）《低压开关设备和控制设备第2部分：断路器》等相关技术规范要求，根据供配电系统中供配电线路中负载的性质、保护等级、故障类别、以及对供配电电路的保护要求，合理确定待选用断路器的类型和型号。②在断路器额定电压（Ue）、额定频率（f）等特征参数选择时应与所在回路中的标称电压、标称频率相匹配。③认真计算供配电系统中供配电回路中负载电流，应在留有相应富裕电流容量基础上选择断路器额定电流，确保其不小于所在回路的负载计算电流。④应根据断路器使用范围合理修正断路器的一些特性参数，如：（1）在GB14048中明确指出断路器出厂时其脱扣值整定时的环境温度特性为：“断路器使用周围空气温度不超过+40℃，且在24h内其环境平均温度值不超过+35℃”。如果在进行断路器优化选型或应用更换过程中，设计师或工程师认为断路器使用环境温度明星高于上述温度时，则需要按照样本中的“温度修正系数”对断路器的温度系数进行修正，以确保其运行的安全可靠性。（2）在GB14048中明确指出断路器安装地点海拔高程不超过2000m，如供配电系统中的变配电中心设备安装地点超出2000m海拔高程时，则设计师或工程师应与制造商相互协调，按照GB14048《工业与民用配电设计手册》等相关技术规范或设计手册指导方法进行修正处理。⑤应进行详细的供配电系统短路电流计算，确保断路器在短路工况下能够满足动稳定、热稳定等技术要求。

2.2断路器上、下级保护配合的优化选择与应用

在供配电系统中低压断路器优化选型设计和技术改造过程中，若上、下级断路器保护搭配得当，则断路器能够根据回路运行工况的变换有选择地准确将故障从回路中切除，确保供配电系统中其他非故障回路继续稳定工作，缩小供电中断范围；反之，不合理的断路器搭配方案，则可能影响供配电系统运行的安全可靠性和节能经济性。

（1）断路器上、下级保护动作为选择性时，应重视断路器电流脱扣器整定值与时间间的匹配。笔者推荐上级断路器其过载长延时和短路短延时的整定电流，宜按照不小于下级断路器整定值的1.3倍进行选配。供配电系统中的第一级断路器（如变压器低压侧进线）笔者推荐采用过载长延时、短路短延时（即按照0～0.5s延时可调保护特性进行选择），不宜设置短路瞬时脱扣器；而对于第二级断路器则笔者推荐宜设置过载长延时、短路短延时、短路瞬时、以及接地故障保护等控制保护功能。对于第一级和第二级间的短路延时配合，应设置一个时间级差时间，确保断路器保护有选择性的动作，推荐不小于0.2s[2]。

（2）如果上、下级断路器类型不一样时，如：当上一级选用选择型断路器，而下一级选用非选择型断路器时，则上一级断路器的短路短延时脱扣器其整定电流，应按照不小于下一级断路器短路瞬时脱扣器整定电流的1.3倍进行保护整定；同时上一级断路器的瞬时脱扣器整定电流，应按照大于下一级断路器出线端单相短路电流的1.2倍进行保护整定。

（3）如果上、下级均采用非选择型断路器时，应在短路保护整定过程中，应加大上、下级断路器的脱扣器整定电流值的保护级差。推荐上一级断路器长延时脱扣器整定电流应按照不小于下一级断路器长延时脱扣器整定电流的2倍进行整定；上一级断路器的瞬时脱扣器整定电流应按照不小于下一级断路器瞬时脱扣器整定电流的1.4倍进行。对于供配电系统而言，笔者推荐第一级保护电路（即变压器低压侧主断路器）应配置过载长延时、短路短延时（0.4s）保护特性，合理选择主断路器的脱扣器额定电流。

3.结束语

中低压断路器作为供配电系统中的主要供配电、控制保护电气设备，其优化选型设计和技术升级改造是系统具有较高安全可靠性和节能经济性的关键。合理的进行断路器的类型选择和保护配合，才能达到对供配电系统调控的安全、可靠、合理动作保护。 [科]

【参考文献】

[1]聂玉安.建筑电气中低压断路器选型若干问题的探讨[J].电气应用，2009，28（ 15）：6-10.

低压断路器的选用 篇5

1 智能型低压断路器

智能型低压断路器同时具备非智能型低压断路器的功能。适用于交流频率50 Hz, 额定电压380—1 140V, 额定电流400—6 300 A的配电网中, 用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害。智能型低压断路器的主要优点是使用了高速可通信智能微控制器, 实现了断路器智能化保护等功能。该型断路器带有开放式通信接口, 可实现“四遥”, 满足集控中心自动化系统的要求。其主要技术性能如下。

(1) 智能型低压真空断路器采用新型智能微控制器, 具有多种保护功能, 可实现选择性保护, 动作准确, 还可以根据用户需要增加通信接口, 实现遥控、遥调、遥测、遥信等功能。与空气断路器相比, 该断路器使用寿命长、短路分断次数多、灭弧能力强、真正实现零飞弧。可用于目前空气断路器无法或不适宜使用的场所。

(2) 智能型低压真空断路器按极数分三极、四极, 按操作机构的控制方式分电动机储能操作、手动储能操作, 按安装方式分抽屉式、固定式, 按脱扣器种类分智能型控制器、欠电压瞬时 (或延时) 动作脱扣器、分励脱扣器等。该型断路器具有过载长延时反时限、短延时反时限、短延时定时限、瞬动功能, 可由用户自行设定, 组合实现所需的保护功能和单相接地保护功能等;具有显示功能, 可对正常运行电流、整定电流和动作显示;具有报警功能, 可对过载进行报警;具有自检功能, 可进行过载保护和微机自诊断。

2 非智能型低压断路器

非智能型低压断路器适用于交流频率50 Hz, 额定电压380—1 140 V, 额定电流400—6 300 A的配电网中, 用来分配电能及保护线路和电源设备的过载、欠电压和短路, 在正常条件下也可作为线路的不频繁转换之用。其类型按选择保护性能分为选择型和非选择型;按传动装置分为正面手柄直接传动、电动机传动;按脱扣器种类分为具有过流脱扣器和分励脱扣器、具有过流脱扣器、欠压瞬时 (或延时) 脱扣器;按过电流保护种类分为过载及短路均瞬时动作 (电磁式) , 过载长延时及短路瞬时动作 (热—电磁式或电子式) , 过载长延时、短路短延时及特大短路瞬时动作 (电子式) , 过载长延时及短路断延时动作 (电子式) ;按进出线方式分为板前进出线 (垂直进出线) 、板后进出线 (水平进出线) 、板前进线板后出线 (垂直进线、水平出线) 、板后进线板前出线 (水平进线、垂直出线) ;按是否有预贮能分为无预贮能 (贮能及闭合操作一次完成) 、有预储能 (储能及闭合操作二次完成) ;按欠压脱扣器分为欠电压瞬时脱扣器、欠电压延时脱扣器。

有预储能和无预储能的合闸特性分析。无预储能低压断路器, 当启动合闸按钮接通时, 设备从储能到断路器触点闭合需要一个机械储能过程。这种断路器的工作特点是有一定的机械合闸时间。有预储能低压断路器, 合闸前先预储能, 按下储能按钮, 机械储能过程完成, 按下合闸按钮, 合闸线圈得电吸合, 断路器瞬间合闸。该型断路器把机械储能过程在合闸前预完成, 减少了合闸指令发出后的机械储能时间。这种断路器的工作特点是无合闸机械延时, 把机械储能与合闸分为两步执行, 这在有特殊要求和自动化控制电路中具有优势。

3 低压断路器的选型技术原则

低压断路器的一般选型原则是:①断路器额定电流≥负载工作电流;②断路器额定电压≥电源和负载的额定电压;③断路器脱扣器额定电流≥负载工作电流;④断路器极限通断能力≥电路最大短路电流;⑤线路末端单相对地短路电流/断路器瞬时 (或短路时) 脱扣器整定电流≥1.25;⑥断路器欠电压脱扣器额定电压为线路额定电压;⑦断路器瞬动电流及电动机启动电流为2.0—2.5倍电动机工作电流。

4 低压断路器选型注意事项

浅析低压断路器选型 篇6

低压断路器按用途可分为配电断路器、保护断路器、灭磁断路器和漏电断路器等, 目前, 生产厂家研制出具有高科技高性能的新型智能型和非智能型断路器产品, 现主要对智能型和非智能型低压断路器选型设计提出浅析认识, 供同行参考, 不恰之处请同行赐教。

1 智能型低压断路器

智能型万能式低压断路器是用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害, 自动化程度极高, 智能型万能式低压断路器的主要优点是在设计和使用了CAN总线高速可通信智能微控制器与上位机实现监控的断路器智能化保护等功能。该断路器选择性和保护精确, 同时带有开放式通讯接口, 可进行四遥, 正常运行电流显示, 过载报警, 过载保护, 微机自诊断, 可满足集控中心自动化系统的要求。

2 非智能型万能式低压断路器

(1) 断路器按选择保护性能分选择型和非选择型。按传动装置分正面手柄直接传动和电机传动。按脱扣器种类分过流脱扣器和分励脱扣器, 具有欠压瞬时 (或延时) 托扣器装置。电流保护分过载及短路均瞬时动作 (电磁式) 和过载长延时及短路瞬时动作 (热-电磁式或电子式) 。过载长延时、短路短延时及特大短路瞬时动作 (电子式) 。按进出线方式分板前进出线 (垂直进出线) 和板后进出线 (水平进出线) 。按是否由预贮能分无预贮能 (贮能及闭合操作一次完成) 和有预贮能 (贮能及闭合操作二次完成) 。按欠压脱扣器分欠电压瞬时脱扣器和欠电压延时脱扣器。

(2) 有预储能和无预储能的合闸特性分析。通过对2种典型的低压断路器无预储能和有预储能断路器自身二次回路工作原理分析可知, 无预储能低压断路器, 当启动合闸按钮接通时, 设备从储能到断路器接点闭合需要一个机械储能过程到合闸, 这种断路器自身的工作特点有一定的机械合闸时间;有预储能低压断路器, 合闸前先预储能, 按下储能按钮, 机械储能过程完成, 当按下合闸按钮, 合闸线圈得电吸合, 断路器借助储能弹簧的收缩力瞬间合闸, 断路器把机械储能过程在合闸前已预完成, 减少了合闸指令发出的机械储能时间, 这种断路器自身的工作特点是无合闸机械延时性, 把机械储能与合闸分为两步执行, 该特点在有特殊要求和自动化控制电路中尤为重要。

3 低压断路器选型注意事项

低压断路器选型前, 要对断路器的工作原理和被保护设备的保护要求熟悉了解, 对设备的工作环境、参数、短路电流等主要技术数据进行计算, 要做到安全、经济、可靠、合理选择设备。当低压断路器在电气线路或水电站中作准同期合闸设备时, 使用非智能有预储能和无预储能断路器是有差别的。根据有预储能和无预储能断路器工作原理分析, 有预储能断路器作为准同期合闸设备时, 人工预先使断路器预储能, 当准同期合闸信号发出到主触头闭合相对于无预储能断路器是一个合闸过程, 把机械预储能到合闸分两步执行, 而无预储能断路器把同期合闸信号发出到主触头闭合要执行2过程即机械预储能时间。该断路器作为电气线路或水电准同期并网设备时, 往往在断路器主触头闭合发电机很有可能已经越过最优同期点, 失去最理想的同期合闸时间 (自动准同期性能好的设备也调节发出合闸信号的导前时间) 。使用有预储能万能式低压断路器作为同期点并网合闸设备可取消断路器在同期合闸信号发出后出现的上述现象。

4 结语

随着用电设备性能的不断提高, 对供电系统提出了“无触点化、超导化、智能化、网络化”的电气新技术日新月异。安全、经济、可靠、合理选择设备显得尤为重要。以上浅析了低压断路器的选型设计, 旨在说明在电气设备选型时必须要充分了解电气设备的工作原理和主要技术参数等, 从而保证电气设备的选型设计质量。

摘要：现市场上低压断路器品种繁多, 从第一代的电磁式到第二代的电子式和发展到今天第三代的智能式, 按技术先进程度设计选用时通俗的分为智能型和非智能型两种, 但断路器的机械分合闸机构和主辅触头通断动作原理基本相同, 致使低压断路器使用场合不同时选用不当会影响使用寿命和使用要求, 现对低压断路器在电气设计时如何选型浅析如下, 供同行参考。

低压微型断路器的机构分析 篇7

1 低压微型断路器的机构

1.1 机构动作原理分析

微型断路器是近年来推出的大量用于家庭住宅的终端电器。微型断路器机构的分闸、合闸和脱扣的位置分别如图1中的 (a) 、 (b) 和 (c) 所示。分闸、合闸时, E点被锁扣机构锁住, 因此, 连杆BB’与连杆AB共同转动。此时, 形成了四连杆机构 (即AB、BC、O1C三杆与两轴心的连线O1O2) 。四连杆机构只有一个自由度, 只要其中一个连杆的位置确定后, 其他连杆位置也会相应确定。因此, 可实现手柄带动触头分合闸动作。

图1中的 (a) 是分闸位置, 合闸时手柄向左推动。手柄与连杆O1C是同一杆件, 手柄带动连杆O1C绕O1逆时针转动, 通过CB杆推动触头杠杆AB顺时针转动, 触头杠杆将触头推向合闸位置。当O1C转过死点 (O1C与CB同一直线时为死点) 时, 随着AB杆的转动, 主拉弹簧被拉伸。此时, 主弹簧对AB杆有逆时针方向的力矩, 通过BC杆传递, 对O1C也有一个逆时针方向的力矩。当手柄卡在外壳上时, 手柄停止转动, O1C也停止转动, 机构闭合完成。当机构合闸时, A点可视为固定点, 主拉弹簧的拉力对A点的扭矩与触头压力对A点的扭矩相等, 但方向相反, 机构处于稳定状态。触头杆上的孔是腰形的, 当触头磨损时, 主拉弹簧可拉动触头杆绕A点顺时针转动, 使触头可靠闭合, 即为触头提供必要的超程。

图1中的 (b) 是机构的合闸位置, 合闸时手柄向右推动, 手柄带动连杆O1C绕O1顺时针转动, 通过CB杆带动触头杠杆AB逆时针转动, 触头杠杆将触头推向分闸位置。脱扣是因异常电流而导致控制元件给连杆BB’一个力, 使BB’上的E点脱离EO2, 四连杆机构变成五连杆 (AB, BC, O1C, BB’四杆与两轴心的连线O1O2) , 触头在主拉弹簧的作用下迅速分断。

当异常电流通过时, 对于锁扣杆EF, F点受到逆时针方向的拉力, 导致EF绕O2逆时针转动, 跳扣杆脱离E点, 机构由四连杆变成五连杆, 断路器迅速脱扣分闸。

1.2 机构受力计算

机构受力计算的目的是确定并验证触头的压力、操作手柄的操作力, 并判断其是否满足设计要求。通过力学计算可确定各个连杆形成的角度, 进而确定各个连杆的长度和O1, O2的相对位置。

闭合位置如图2所示, 接触板关于A点的转矩平衡为:

对于接触板, 在水平方向的力值平衡为:

对于连杆AB, O2点转矩平衡为:

对于把手, O1点的转矩平衡为:

1.3 结论

通过以上对小型断路器的分析, 可以得出以下3点结论: (1) 触头压力与主拉簧的拉力成正比; (2) 触头的超额行程与触杆上的腰形、静触头的相对位置有关; (3) 主拉簧的拉力越大, 分合闸时的操作力就越大, 同时, 合闸时触头的压力越大, 分闸时的分断速度越快。

2 结束语

平面连杆连杆机构是断路器的典型操作机构, 分闸、合闸时会形成四连杆, 脱扣时由四连杆变成五连杆。通过对断路器连杆机构的分析可知各个杆在动作过程中的运动轨迹、不同状态所处的位置和受力情况, 进而可在原来的基础上推陈出新, 不断开发出更可靠、性能更强、结构更紧凑的操作机构和断路器。

Mechanism Analysis of Low Voltage Miniature Circuit Breaker

低压断路器智能测控系统设计 篇8

关键词：断路器,测控系统,MSP430单片机,复杂可编程逻辑器件

0 引言

低压断路器是电力系统中低压配电网中的主要低压电器之一,主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜中作为电源开关使用,实现对配电系统、输电系统和用电设备的过载、短路、接地故障以及欠压等的智能保护,确保供电系统的可靠性和安全性,应用十分广泛。随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展,断路器的保护装置己经由传统的电磁式过流脱扣器发展成采用集成电路的电子式脱扣器,直至目前出现了带高性能微处理器的智能控制器,提高了断路器的智能化程度,其保护功能也从原有的过电流保护扩展至过载、接地保护等功能;另外,还可以实时显示电网的有关参数,允许用户根据具体的情况来整定各种保护参数,具有自检测功能和预报警功能,同时提供网络通信接口,方便和计算机进行通信。本文以先进的MSP430单片机和复杂可编程逻辑器件CPLD为核心设计了一套用于智能化低压断路器的测控系统,该测控系统具有实时测量各项电网参数、过载报警与自动卸载、三段电流保护及欠压保护、通信组网、方便的保护参数整定和历史动作信息查询等功能。

1 智能测控系统总体设计

低压断路器工作在较为恶劣的电磁环境中,测控系统作为断路器内的核心控制装置,其可靠性和稳定性对保证断路器的正常工作起着至关重要的作用。由于断路器检测的交流电流的范围非常大(从几安培到几千安培不等),电流传感器出来的电压信号通常也比较高,而测控系统易受到此强电压的电磁干扰。因此,为了保证测控系统具有较强的抗干扰能力和较高的可靠性,在硬件设计上,将测控系统的强电部分和弱电部分分开,即测控系统分为主机板(弱电板)和接口板(强电板),在接口板上完成信号的预处理,把强电压信号变为小电压信号,同时测控系统的驱动部分也放在接口板上,保证主机板上只有弱电信号。

2 智能测控系统硬件设计

测控系统硬件设计包括主机板设计和接口板设计。主机板需完成的功能主要有:线路电压、电流、频率等的检测与显示;根据检测结果和保护整定值进行智能判断,作出长延时、短延时、瞬时及欠电压的保护决策,并发出卸载和脱扣等控制信号;保护参数整定及历史动作信息查询;与上位监控计算机进行通信。接口板需完成的功能主要有:为接口板及主机板提供电源,信号的预处理,接收来自主机板的卸载、脱扣、合闸和分闸的控制信号,完成控制信号的驱动以便执行机构完成卸载、脱扣、合闸和分闸动作。

2.1 主机板设计

主机板硬件结构如图1所示。

本测控系统选用的微处理器是TI公司生产的具有超低功耗的MSP430系列单片机中的MSP430F149一款[1,2],该系列单片机在电力系统微机测量和保护方面得到了广泛应用,该芯片具有:2 KB RAM数据存储器,故易于实现高速存取;60 KB闪存Flash ROM程序存储器;Pl～P6共6个8位双向多功能口,引脚复用,其中,P1、P2的全部引脚具有外中断功能,可响应16个中断源;两个具有捕获功能的16位定时器Timer_A、Timer_B和一个看门狗定时器;一个具有8个外部通道的12位高性能模数转换器ADC12(ADC12的速度可高达200 k Hz),其精度、速度都已够用,不需外部扩展;两个USART接口,不需要扩展便可和上位监控计算机进行通信。

考虑到断路器在合闸、分闸时,会产生强的电磁效应,如果直接由单片机的I/O口去驱动,外部的电磁干扰可能会使单片机的程序跑飞或复位,严重影响执行效果,考虑到CPLD内部硬件结构的可靠性及快速反应性,由CPLD完成合闸、分闸和脱扣等执行信号的输出,不会存在单片机因外部干扰而使程序跑飞的问题,因此可以在很大程度上提高智能测控系统的抗干扰能力[3]。因此,测控系统中开关量的输入和输出都由CPLD完成[4]。本次设计CPLD选用的是Xilinx公司的XC9536XL,该芯片具体资料可参考其用户手册。

主机板电源电路主要将来自接口板的+5 V电源转换为主机板所需的多种电源。+3.3 V作为主机板的数字电源,为CPLD和单片机及外围电路供电,±12 V和+2.5 V作为主机板的模拟电源,其中±12 V用于为信号处理电路中运放供电,+2.5 V用于产生1.25 V基准电压。

信号处理电路包括信号调理电路和频率检测电路两部分,信号调理电路实际上是完成信号的变换。由于单片机MSP430F149片内模数转换器ADC12为单极性且参考电压为2.5 V,因此输入ADC12的信号电平应为0～2.5 V。本测控系统先采用精密的2.5 V并联稳压器LM236产生2.5 V电压,再取1.25 V作为基准,将交流信号的零点提高到基准电压,然后使用运放作电平变换,即可将信号电平变为0～2.5 V。

对电网频率的检测由频率检测电路完成的,如图2所示,原理是把来自电压互感器的正弦波电压信号经滞回比较器整形为方波,间接计算方波的频率进而得到电网的频率。

键盘和液晶显示电路构成测控系统的人机接口,用于整定保护参数和查询历史动作信息等,键盘电路采用行列扫描式键盘,液晶显示电路选用一块128×64点阵型的液晶显示模块OCM12864;实时时钟电路用于为测控系统提供时间,以记录断路器动作发生的时刻;E2PROM存储电路用于存储断路器的历史动作信息。

测控系统的通信是用单片机MSP430F149内集成的通用串行同步或异步模块USART0完成的。通信接口电路主要用于将MSP430F149的TTL信号转换为RS485信号,以方便与上位监控计算机相连,RS485收发器设计采用的是具有瞬变高压抑制功能的SN65LBC184,通信接口电路如图3所示。

2.2 接口板设计

接口板属于智能测控系统的强电板,硬件电路框图如图4所示,主要由信号预处理电路、开关量输入输出电路、电源电路、输入输出接口等构成。下面对信号预处理电路、开关量输入输出电路和电源电路进行介绍。

信号预处理电路主要用于实现两大功能:一是进行低通滤波,由于电力系统中的模拟信号其主要成分是1、3、5次谐波,本次设计采用RC低通滤波电路对6次以上的谐波和高频干扰加以滤除,低通滤波器的R取1 kΩ,C取0.47μF,则截止频率约为339 Hz,可以保证滤除掉6次以上的谐波和高频干扰;二是把电流传感器输出的强电压信号变换为主机板处理的小电压信号。

开关量输入输出电路包括脱扣电路、合分闸电路和2路卸载电路。如图4所示,本文中开关量输入信号是指手动合闸信号、手动分闸信号和来自分闸继电器的反馈信号;开关量输出信号包括脱扣信号、合分闸信号和卸载信号,图5为脱扣电路原理图。

电源电路负责给接口板上所有电路供电,并给主机板提供+5 V电源。测控系统采用外接工作电源(主电源)和辅助直流电源供电,一般情况下以外接工作电源为主。外接电源为+24 V,由变压器副边电压经整流及滤波后产生,+5 V电源由+24 V经开关稳压器LM2576-5降压产生。考虑到主电源在被保护线路的上级断路器分闸后将消失,如果要求智能测控系统仍然能够完成通信、查询历史动作信息等功能时,则需外接一个直流+24 V电源。

3 智能测控系统软件设计

测控系统需要完成的任务较多,主要有:电流、电压的采样及有效值的计算;频率的检测和计算;各种保护的判断和处理;键盘的处理;液晶的显示;通信数据的接收、处理和发送等。软件设计工作的工作量比较大,所以测控系统的软件设计采用模块化的程序设计方法。主程序的流程图如图6所示。

在主程序中,主要完成初始化、通信数据帧处理、电流与电压有效值的计算、电网频率的计算、故障保护处理和LCD刷新显示,其中初始化包括系统时钟初始化、ADC12模块初始化、Timer_A和Timer_B初始化、单片机I/O口的初始化和液晶显示模块LCD的初始化等。中断程序包括:定时器中断、键盘中断。

3.1 数据采集子程序设计

数据采集子程序包含两个中断服务子程序,一个采用MSP430F149的定时器Timer_B实现电压、电流的定时采样,另一个采用MSP430F149的定时器Timer_A的捕获中断功能实现电网频率的测量,Timer_B的定时采样子程序流程图和Timer_A的频率检测子程序流程图如图7所示。

在定时采样数据处理子程序中,采用交流采样算法,以一个周期内有限个采样数字量来代替一个周期内的连续变化的电流或电压函数值,再进行均方根值的计算[5]。测控系统对电流信号的采集,理论上采样点数越多则越能恢复原始信号,但由于受CPU速度、A/D转换时间等因素的影响,采样频率不可能太高。

如本文2.2小节所述,电力系统中模拟信号的主要成分是1、3、5次谐波,对于6次以上谐波和其他高频干扰通过信号预处理电路的低通滤波器滤除,对于6次及以下各次谐波分量用数字滤波算法加以提取。假定电网频率为50 Hz,则由香农采样定理可知,采样频率应不小于600 Hz,即每个周期的采样点数应不小于12个[6]。本测控系统对每周波采样16点,即1.25 ms采一次,设计中选用Timer_B,时钟源为8 MHz的晶振,分频因子为8,所以定时周期为1.25 ms时,比较寄存器TBCCR0的值设为4E2 H。设定Timer_B为连续增计数模式,当计数器增计数到TBCCR0的值时,Timer_B就会发生中断,这时启动A/D转换,依次对各通道电流信号和电压信号进行采样。在Timer_B的定时中断中,通过查询ADC12IFG0寄存器的状态来判断A/D转换是否完成,如果已完成就将转换数据读出,放到片内2 KB的寻址RAM里,并将事先设置的采样次数变量COUNT增1,当采样次数超过16时,将周期采样标志flag置为1,表示每周波16点的采样已经完成,可以进行有效值的计算。

定时器Timer_A工作于捕获模式,脉冲触发沿选定为上升沿。在捕获中断中读取最近两次的捕获上升沿的计数值,两次计数值的差值即为方波信号的周期,此周期值与电网周期值相等,其倒数即为电网频率值。

3.2 键盘中断子程序设计

图8给出了键盘处理子程序的流程图。

当有按键按下时,将触发键盘电路中单片机P1口的中断,进入键盘处理子程序,通过操作键盘上的菜单、上、下、左、右、确认和返回7个按键,就可根据用户的要求灵活地进行保护参数的整定及查询、历史故障记录的查询和完成一些其他设置。

4 结语

低压断路器对低压配电系统供电的安全性和可靠性至关重要,本文重点研究了断路器核心控制装置——智能测控系统的设计,该测控系统以MSP430单片机和CPLD为核心,采用“主机板+接口板”结构,有效地提高了测控系统的抗电磁干扰能力,且保护功能完善、整定方便且可方便地通过RS485总线进行通信组网,具有低成本、低功耗、功能完善和抗干扰能力强等特点,对设计和开发新一代智能型低压断路器有一定参考价值。

参考文献

[1]胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

[2]蔡素雄.MSP430F149在电力测控保护产品中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2004(8):58-59.

[3]求是科技.CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[4]黄智勇,杨永明,吴胜永,安敏.基于CPLD技术实现数字滤波[J].电声技术,2004(4):34-37.

[5]胡正业.智能断路器真正有效值电流的检测[J].低压电器,2000(4):50-51.

断路器失灵保护有关问题的探讨 篇9

关键词：发变组断路器； 失灵； 保护

1 装设断路器失灵保护的作用及重要性

随着电网的日趋复杂，电网的安全性变得越来越重要，继电保护的拒动给电网带来的危害越来越大。但在高压电网中，由于短线路的增多和电源支路的助增作用，实现后备保护方式往往有较大困难。因此，“继电保护及安全自动装置技术规程”规定：220 kV以上变电站及某些重要的110 kV变电站应装设断路器失灵保护。

目前，几乎全部220 kV线路、发变组保护均已装设了失灵保护。但对变压器保护启动失灵问题，由于以前的传统保护瓦斯出口很难与电气量出口分开等原因，“技术规程”规定一般不考虑由变压器保护启动断路器失灵保护。因此，实际运行中变压器保护目前大都没有启动失灵保护。但事实上变压器开关失灵并非不可能，内蒙古就曾出现过母线故障时，母差保护动作而变压器两相开关失灵的情况。对于220 kV变压器，如果发生内部故障时高压侧开关失灵，由于目前220kV线路远后备的灵敏度极低（尤其是相间保护），有些短线路甚至没有灵敏度，后果将是非常严重的。

2 目前断路器失灵保护的不足和需要注意的问题

2.1 线路失灵保护存在的问题

传统的断路器失灵保护都是采用能够快速复归的相电流元件作为断路器未断开的判别元件，该判别元件继电器的触点与保护触点配合分别构成单相跳闸和三相跳闸起动失灵回路，加装判别元件就是为了防止保护出口触点卡住不返回，或者误碰、误通电等情况时造成开关失灵保护误起动，进而使失灵保护工作更安全可靠。根据整定规程，断路器失灵保护相电流判别元件的整定原则为：

（1）躲线路的电容电流；

（2）对于220 kV以上系统，应保证在本线路末端或本变压器低压侧单相接地故障时有足够的灵敏度，灵敏系数大于1.3；

（3）尽可能躲过正常运行负荷电流。

但在实际整定过程中，由于要考虑系统运行方式和母联开关跳开后线末故障时相电流元件仍应有足够的灵敏度，因此，其定值很难躲过正常运行的负荷电流，这就导致在线路正常运行时，电流判别元件一直处于动作状态，因而，并没有起到防止误动的把关作用。

2.2 变压器、发变组启动失灵保护

由于在变压器低压侧发生内部故障时（或者发变组高压开关出现缺相运行时），装设于母差保护中只反映220 kV侧复合电压的失灵保护电压闭锁元件往往不能开放，因此变压器、发变组启动失灵保护除了要注意将瓦斯保护（或其它触点会延时返回的保护）出口和电气量出口分开外，还应注意复合电压闭锁元件的解锁问题。

3 断路器失灵保护实现方法

3.1 线路断路器失灵保护电流判别元件改进原则

断路器失灵保护的电流判别元件应满足在系统正常运行及故障线路开关断开后不应动作，同时在线末发生各种故障时有足够的灵敏度，这样才能使电流判别元件起到出口把关的作用。

实际运用中可以采取如下两种方法：

（1）用电流突变量启动元件对三个相电流元件从逻辑上进行闭锁；

（2）用电流突变量启动元件控制失灵启动电流继电器动作的正电源。

这样，系统正常运行时，由于电流突变量启动元件不动作，开关失灵电流判别元件不会动作；当系统发生故障时，电流突变量启动元件动作后展宽一个时间（大于后备保护的时间，如：7 s）开放电流判别回路。电流突变量启动元件（由正序和負序电流组成）应能保证在本线路末端发生各种故障时有足够的灵敏度，能可靠启动。按上述方法构成的失灵保护电流判别回路，在正常运行时由电流突变量元件保证其不会动作，在开关断开后由相电流元件保证其不会动作，从而提高了系统正常运行时失灵保护的安全性。

3.2 发变组、变压器失灵保护的解锁方法

（1）发变组保护

对220 kV发变组，可用“电流判别+保护出口+合闸位置继电器常开触点”相串联构成“与门”的方式解锁。“电流判别”元件可采用零序电流和相电流并联的方式（或门）构成。“保护出口”为跳高压侧开关的出口。此外，还可在解锁回路中加入压板，以备在某种特殊情况下发变组高压开关检修时，断开该解锁回路。

（2）变压器保护

方法一：

变压器失灵保护可用“电流判别+保护出口+复合电压闭锁触点”相串联构成“与门”的方式解锁，电流判别元件可采用零序电流和相电流并联的方式（或门）构成；保护出口为跳高压侧开关的出口；复合电压闭锁触点应为低压侧的复合电压触点，电压触点动作后应延时返回。电压闭锁触点中包括低压侧电压主要是防止低压侧故障时高压侧复合电压元件没有灵敏度而不能开放失灵保护。而延时返回主要是考虑如果变压器差动保护动作低压开关跳开后，低压母线的电压可能会立即恢复正常（比如变压侧低压侧有小电源或变压器低压侧并列运行），从而没有起到开放闭锁的作用。延时的时间应保证：即使是发生低压侧区内故障，差动保护或低压侧后备保护能有足够的时间启动失灵保护跳开故障变压器所在母线上的所有元件，即时间应大于：低压侧保护出口后跳低压开关与跳三侧开关的整定时之差（一般为0.3～0.5 s）加上失灵保护启动后跳开故障变压器母线上所有元件时间（一般为0.5 s），考虑留有一定的余度，一般取3 s即可。采用上述方式的好处是：保证了误传动时有电压把关，而区外故障电压开放时有“电流判别”和“保护出口”把关。该方法的优点是在高压开关三相失灵时也能解锁。此外，变压器低压开关检修时，低压母线可能失去电压，此时解锁回路中的电压闭锁将开放，因此，还可在解锁回路中串入压板，以备断开该解锁回路。

方法二：

采用与发变组保护同样的解锁方法，即：用“电流判别+保护出口+合闸位置继电器常开触点”相串联构成“与门”的方式解锁。此方法的不足是当高压开关三相失灵时，不能解锁。

变压器、发变组失灵保护的解锁，要注意只解锁与失灵元件在一条母线上的出口回路。

4 结语

随着电力系统网架结构联系越来越紧密，继电保护拒动相对其误动对电力系统的危害一般会更大。此外，随着微机保护的普遍应用，以前的一些技术难题也得到了解决。因此，为了系统的安全稳定，应该从保护的配置及原理上将防止继电保护拒动放在首位，变压器及发变组启动失灵问题应该从技术规程上予以明确。

参考文献

[1]王梅义，蒙定中，等.高压电网继电保护运行技术[M].北京：水利电力出版社，1984.

[2]国家电力公司文件（国电调[2002]138号）.“关于印发《“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则》的通知”[Z].

[3]DL/T559-94，220-500 kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

低压断路器机械寿命试验探讨 篇10

2001年12月3日, 我国发布了强制性产品认证制度 (即3C认证) , 低压断路器被纳入强制认证产品范畴。低压断路器的机械寿命试验是产品型式试验的重要组成部分, 是厂家设计生产产品的重要指标, 是检测机构的主要试验项目。

1 低压电器机械寿命简介

断路器的机械寿命 (机械耐久性) , 是指断路器在需要维修或更换任何机械部件前所能完成的无载操作循环次数, 主要取决于断路器机械结构的牢固程度、零部件的机械强度和控制线路的操作耐久性, 常常要求达到成千上万次。一个操作循环包括从一个位置转换到另一个位置再返回到起始位置的连续操作[1]。机械寿命伴随产品的整个使用过程, 机械寿命不过关, 直接导致产品的功能失效, 严重的还会引起事故, 造成人员或财产损失, 因此必须认真对待。

符合标准GB14048.2的断路器, 机械寿命试验次数列入表1第3栏, 操作频率列入表1第2栏, 根据断路器的壳架电流等级选取, 样品应模拟实际使用情况牢固安装在支架上, 在正常温度和湿度环境条件下进行试验[2]。需要注意的是装有分励脱扣器和/或欠压脱扣器的断路器, 总操作次数的10%应为闭合/脱扣操作, 分励脱扣器在最高额定控制电源电压下进行, 欠电压脱扣器在最低额定控制电源电压下进行。上述两种情况, 规定操作次数的一半在试验开始时进行, 另一半在试验末尾时进行。

2 试验系统原理与LOGO!编程

低压断路器机械寿命试验经历了人工操作—继电器控制—PLC控制三个阶段, 每个阶段的效率、准确性、稳定性都有所提高。机械寿命试验原理见图1, 系统中用西门子LOGO!230RC为主要控制器, 通过继电器控制气压电磁阀操作机械手对断路器进行合分操作, LOGO!检测样品每个周期内的合分状态, 当样品出现故障, 一个操作周期内不能完成合分各一次或合分次数已经达到设定的次数, LOGO!就会终止试验, 并发出指令驱动声光报警器。LOGO!相对PLC便宜, 可以直接操作自身按键进行编程以及对定时器等参数进行设置, 也可以通过编程软件LO-GO!Soft Comfort, 在电脑里拖拽8种基本功能和26种特殊功能通用逻辑控制模块, 轻松生成并且测试控制程序。机械寿命试验LOGO!程序控制图见图2。

3 机械寿命试验失败的现象、原因与解决方法

机械寿命试验失败可以分为内部原因和外部原因, 电器的机械结构不合理、组装工艺落后、零部件的机械强度低是内因, 生产厂要尽量改善和提高。另一方面, 试验人员应该杜绝因试验方法不正确而引起的试验失败, 如机械手的行程过大、样品安装不正确、操作速度和频率太快等。表2以统计的方式列出经过多年试验得出的机械寿命失败现象、原因和解决方法。

4 结束语

应用LOGO!的机械寿命试验系统, 在满足同样功能需求的前提下, 无论从成本、结构、编程简易程度还是后期更改参数设置上, 提高了试验效率, 较PLC都有优势。鉴于个人的能力有限, 本文提出的试验经验难免有不完善的地方, 还请读者包涵指正。

参考文献

[1]陆俭国, 张乃宽, 李奎.低压电器的试验与检测[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[2]GB14048.2-2008.低压开关设备和控制设备:第2部分:断路器[S].