乐清市奥诺电气有限公司
框架开关的特点就是开关的部件都安装一个金属框架上,各元件不封闭,额定容量都较大,可以从四百至四千安。
框架断路器适用交流50hz,额定电压380v、660v,额定电流为200a-6300a的配电网络中。
框架式断路器是俗称,正规的叫法是万能式断路器,简称acb。而通常常见的户用是微断,简称mcb;
新一代万能断路器的特点及发展动向:
国外低压电器主要制造商从20世纪中、后期相继推出了新一代万能式断路器,为了跟踪国外新产品、新技术发展步伐,满足不同层次市场以及智能配电系统网络化发展需要,从2002年开始,我国提出了发展新一代低压电器的设想。
随着低压电器主要产品的新一代万能式断路器的逐步研发、生产和推广,其优势、应用和发展现状及未来走向成为业界关注的焦点。日前,记者采访了低压电器行业资深专家、中国电器工业协会通用低压电器分会名誉理事长、上海电器科学研究所(集团)有限公司教授级高级工程师何瑞华,他娓娓道来,深入分析了新一代万能式断路器的特点、发展现状及未来走向。
从2002年开始,上海电科所着手开展我国新一代万能式断路器产品的研究与开发。在研究与开发前期,上海电科所做了些准备工作。
2004-2006年,我们花了2年时间做了前期的研究,真正的产品开发是从2006到2010年,2009年,我们基本完成了样品试制。2年的前期研究,主要做了以下四个方面的工作:
,搜集国外新一代万能式断路器的背景资料,包括产品的性能、结构、特点,样机、样本,并对国外新一代产品进行测试;
第二,搜集并分析国外新一代万能式断路器产品的专利,重点分析专利主要保护点;
第三,对新一代产品“描肖像”,确定产品开发的目标和要求。我国第三代产品的性能和指标已经相当高了,能满足配电系统的需求。而第四代产品必须是基于第三代产品的全方位的、明显的突破;
第四,为了实现这个产品的目标和需求,拟定具体实施方案,并进行充分论证。
以上四个方面的工作完成以后,我们选定了国内两家万能式断路器优秀制造企业,天津百利、常熟开关厂共同研发、试制新一代万能式断路器,共花了4年时间,在原来充分调研的基础上,利用现代设计技术和测试技术克服了一系列技术关键,开展了模型、样品试制,样品测试结果达到了既定的目标和要求。
新一代万能式断路器产品有何特点?与国外新一代产品在功能及性能上相比,是否有差距。
新一代万能式断路器主要有如下几大特点:
大幅度提高短时耐受电流icw,实现icw = ics = icu。目前国外新一代产品这些指标都是相同的,我国新一代产品要达到国际先进水平,必须要提高icw。
实现全电流范围选择性保护。原来的几代产品都是局部选择性保护,选择性保护是有范围的,当短路电流超过上级断路器瞬动电流时,上级开关有可能会同时跳闸,甚至越级跳闸,但是新一代产品就消除了低压配电系统越级跳闸或上下级同时跳闸,将短路故障限制在小范围,并大大缩短了配电系统实现选择性保护的时间。
大幅度提高机、电寿命。目前国外的产品在寿命指标上都提得很高,有的产品寿命比前几代产品要高50%,甚至一倍以上,而且这些产品都已进入中国市场,为了迎合市场需求,使我们的产品达到国际先进水平,我们在研发的过程中进一步提高了新一代产品的机电寿命,使新一代产品的寿命与国外产品处于同等水平或者更高。
智能化的功能更加完备、完善。除了具备系统故障保护功能、电量检测、故障记录、故障自诊断及基本的通信功能外。随着发展智能电网的要求提高,对万能式断路器又提出了新的要求,比如电量检测范围进一步扩大,测量精度进一步提高,还提高了故障预警、寿命指示、电能管理等要求。
在提高产品性能的基础上,进一步小型化。第三代产品有2000a、3200 a、6300 a三个框架等级,第四代产品将2000a提高到2500 a、3200a提高到4000 a,产品各项性能更加完善,同时要求2500a的外形尺寸≦第三代的2000 a;4000 a外型≦原来的3200 a;6300 a不增加外型尺寸,将容量增加到7000a、8000 a。
高可靠性、环保,生产和使用都要达到环保要求。在产品设计时就要考虑产品的可靠性,材料选用,制造工艺,生产使用,都能够达到环保的要求。
新一代万能式断路器为了实现以上的特点和优势,采用了哪些关键技术。
新一代万能式断路器在新技术应用上有重大突破,主要表现在:1)大幅度提高icw,主要是采用多回路并联与电动力补偿相结合(采用双断点触头系统)并通过触头灭弧系统优化设计,操作机构优化设计,提高合闸力等措施。
实现全电流范围全选择性保护,icw = ics = icu是必备条件之一,新一代产品采用了区域联锁模块,它是全范围选择性保护的必备条件之二。其功能主要是两个:一是确定短路故障位置;二是迅速闭锁非故障区断路器,确保上下级不同时跳闸,甚至越级跳闸。
大幅度提高机电寿命,涉及到结构的设计、分析,主要通过仿真技术。
进一步完善智能化,优化操作机构设计功能,使新一代万能式断路器成为集保护、检测、控制、管理为一体的“大管家”,在配电系统中的地位与作用进一步提升与加强
框架式断路器,塑壳式断路器及小型断路器选型及应用:
框架断路器(万能式)——acb
在额定电流上,原则上额定电流630a心上要求采用框架断路器,塑壳断路器一般为630a(一些新产品可达到1600a)以下。可见框架断路器的额定电流要大很多,一般为630a-6300a。另外在分段能力上,框架断路器要比塑壳断路器高。
在实际应用中,800a以上的回路或分段能力要求特别高的回路或需要功能较多的回路应该采用框架断路器,630a以下的回路,一般使用塑壳断路器。
比如施耐德的空气断路器mt系列就划分三种,分别是630-1600a,800-4000a,4000-6300a型号系列。框架断路器电流等级和分断能力比塑壳高,一般用于上级进线,塑壳用于框架下级。
框架断路器的所有零件都装在一个绝缘的金属框架内,常为开启式,可装设多种附件,更换触头和部件较为方便,多用在电源端总开关。过电流脱扣器有电磁式,电子式和智能式脱扣器等几种。断路器具有长延时、短延时、瞬时及接地故障四段保护,每种保护整定值均根据其壳架等级在一定范围内调整。手动及电动操作均有,随着微电子技术的发展,目前部分智能型断路器具有区域选择连锁功能,充分保证了动作的灵敏性和选择性。
塑壳断路器——mccb
能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元,而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。其脱扣单元分为:热磁脱扣与电子脱扣器。
也被称为装置式断路器,因其接地线端子外触头、灭弧室、脱扣器和操作机构等都装在一个塑料外壳内。辅助触点,欠电压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化,结构非常紧凑,一般不考虑维修,适用于作支路的保护开关。
其多采用手动操作,大容量可选择电动分合。由于电子式过电流脱扣器的应用,可分为a类和b类两种,b类具有良好的三段保护特性,但由于价格因素,采用热磁式脱扣器的a类产品的市场占有率更高。
塑壳断路器是过电流脱扣器有电磁式和电子式两种,一般电磁式塑壳断路器为非选择性断路器,仅有长延时及瞬时两种保护方式,电子式塑壳断路器有长延时、短延时、瞬时和接地故障四种保护功能。部分电子式塑壳断路器新推出的产品还带有区域选择性连锁功能。
微型断路器——mcb
简称mcb (micro circiut breaker ),是建筑电气终端配电装置引中使用广泛的一种终端保护电器。用于125a以下的单相、三相的短路、过载、过压等保护,包括单极1p,二极2p、三极3p、四极4p等四种。
在民用建筑设计中低压断路器主要用于线路的过载、短路、过电流、失压、欠压、接地、漏电、双电源自动切换及电动机的不频繁起动(9种)时的保护、操作等用途,
断路器选择还应考虑断路器与断路器、断路器与熔断器的选择性配合。
⑴ 断路器与断路器的配合应考虑上级断路器的瞬时脱扣器动作值,应大于下级断路器出线端处大预期短路电流,若由于两级断路器处短路时回路元件阻抗值差别小,使之短路电流值差别不大,则上级断路器可选择带短延时的脱扣器。
⑵ 限流断路器在短路电流大于或等于其瞬时脱扣器整定值时,将会在数毫秒内脱扣,故下级保护电器不宜用断路器实现选择性保护要求。
⑶ 具有短延时的断路器,当其时限整定在大延时时,其通断能力下降,因此,在选择性保护回路中,考虑选择断路器的短延时通断能力应满足要求。
⑷ 还应考虑上级断路器的短路延时可返回特性与下级断路器的动作特性时间曲线不应相交,短延时特性曲线与瞬时特性曲线间不应相交。
⑸ 断路器与熔断器配合使用时应考虑上下级的配合,应将断路器的安秒特性曲线与熔断器安秒特性曲线比较,以使在发生短路电流的情况下,具有保护选择性。
⑹ 断路器作配电线路的保护时,宜选用带长延时动作过流脱扣器的断路器,当线路末端发生单相接地短路时,短路电流不小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器整定电流的1.5 倍。
4、以上几种断路器的区别
acb-万能式(框架式)断路器、 mccb-塑壳断路器、 mcb-微型断路器、 elcb-漏电断路器
主要区别是:
(1)分断能力不同,acb的分断能力相对较高,mccb次之,mcb差。
(2)安装的位置不同,acb多被采用作为主断路器(电源端总开关),因为它本身具有延时功能,能够延时分断和脱扣,而且还具有很好的通信功能和选择性,而mccb多被采用作为配电电器,在线路的中间位置,因为它只具备分断能力和反时限脱扣能力,不具备选择性,多以只能作为下级保护开关,紧急停止开关hw;mcb多被用在负载端,因为它的分断能力相对比较低一半为6000a和4500a;
(3)外形尺寸也相差很大,mcb的体积小,安装方便,acb的体积大,安装繁杂,mccb处中间。
5.其他分类方法:
按断路器在电力系统中工作位置的不同分类
(1)发电机断路器。它主要用来切断发电机母线的短路故障。发电机断路器主要有3种类型:少油型、压缩空气型和sf6型。少油型用于短路电流较小的回路,另两种断路器的开断能力很强。
(2)输电断路器。工作于35kv及以上的输电系统中的断路器,这类断路器要求能进行自动重合闸,而且由于系统稳窟的需要应有较短的开断时间和自动重合闸的无电流间隔时间(o~2s)。此外输电断路器还要求有切断近区故障和空载长线的能力,如果是作为联络用断路器则还需要考虑失步开断能力。
(3)配电断路器。工作于35kv以下的配电系统中,其额定电压为6~lokv,额定电流为200~1250a,额定开断电流小,从保证供电的可靠性出发。这类断路器仍有自动重合闸要求,又因它对系统稳定的影响较小,自动重合闸的无电流间隔时间可以取得大些(0~5s),对开断时间的要求也可适当放宽。
其他几种概念:
1、四段保护:长延时、短延时、瞬时及接地故障四段保护
长延时型:小于10s,用作过载保护;长延时型脱扣器的整定电流≥1.1倍计算电流; 短延时型:0.1~0.4s,用作短路、过载保护;
瞬时型:0.02s,用作短路保护。瞬时型脱扣器的整定电流≥1.35倍尖峰电流(计算电流)。 而且选型时,要注意,上一级的脱扣整定电流≥1.2倍下一级脱扣整定电流。(脱扣整定电流产品彩页上有标)
断路器额定电流=1.2~2倍计算电流。也有取1.25倍选用的。
具有过载长延时、短路短延时和短路瞬动三段保护功能的断路器,能实现选择性保护,大多数主干线(包括变压器的出线端)都采用它作主保护开关。不具备短路短延时功能的断路器(仅有过载长延时和短路瞬动二段保护),不能作选择性保护,它们只能使用于支路。
2、脱扣特性:
国际上通用的脱扣特性(曲线)有:a、b、c、d脱扣特性。
a特性:2倍额定电流,很少用,一般用于半导体保护;
b特性:2~3倍额定电流,一般用于变压器侧的二次回路保护;瞬时脱扣范围 (3 ~ 5) in,用于保护短路电流较小的负载 (如电源、长电缆等)
c特性:5~10倍额定电流,该特性是常用的,一般用于建筑照明用电等等;瞬时脱扣范围 (5 ~ 10) in,用于保护常规负载和配电线缆
d特性:10~20倍额定电流,一般用于动力配电;瞬时脱扣范围 (10 ~ 14) in,用于保护起动电流大的冲击性负载 (如电动机,变压器等)
另外,还有abb公司获取专利的k特性,它主要是用于额定电流40a以下的电动机系统.
3、低压断路器的脱扣器选型
断路器的脱扣器型式有过电流脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路(电磁)脱扣器,并有长延时、短延时、瞬时之分。过电流脱扣器为常用。
过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的或是可调的,调节时通常利用旋钮或是调节杠杆。电磁式过流脱扣器既可以是固定的,也可以是可调的,而电子式过流脱扣器通常总是可调的。断路器的分断能力指的就是能够承受的大短路电流。所选断路器的的分断能力必须大于其保护设备的短路电流,过电流脱扣器按安装方式又可分为固定安装式或模块化安装式。固定安装式脱扣器和断路器壳体加工为一体,一旦出厂,其脱扣器额定电流不可调节,如dz20型;而模块化安装式脱扣作为断路器的一个安装模块,可随时调换,灵活性很强。
框架式断路器的电流值范围比较达,个体也大,一般用在线路的前端,比如配电室或者整个楼的电路总控制室。
断路器安装在框架上,包括断路器触头等都装在框架上的是框架断路器,一般都是采用空气作为绝缘和灭弧介质。