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簡析低壓斷路器發展涉及的關鍵技術

時間:2009-11-03

來源:中國傳動網

導語:隨著電網容量不斷增加,對低壓斷路器分斷能力要求不斷提高,對低壓斷路器分斷性能提出了更高的要求。

1大電流電弧分斷技術 隨著電網容量不斷增加,對低壓斷路器分斷能力要求不斷提高,對低壓斷路器分斷性能提出了更高的要求。 為了提高系統運行可靠性,新一代萬能式斷路器一般均達到Icu=Ics=Icw,在提高Icu、Ics同時,重點提高Icw。新一代塑殼斷路器要求Icu=Ics,重點提高Ics。為了提高分斷性能,主要采取以下措施。 (1) 采用雙斷點觸頭滅弧系統 雙斷點觸頭滅弧系統過去在控制電器中應用較為普遍,其主要目的是縮小產品體積。低壓斷路器分斷能力高,觸頭滅弧系統較為復雜。如采用雙斷點系統,產品結構更為復雜,有一系列關鍵技術需要解決。其中最主要的兩個技術難點是設計可靠的卡住機構,又不侵犯專利,以及兩個觸頭閉合與斷開時同步性問題,且制造工藝要求高。為此對雙斷點觸頭滅弧系統是不是低壓斷路器發展方向存在明顯分歧意見。隨著現代設計技術不斷發展與應用,上述技術難點已經得到有效解決。作為高性能MCCB產品雙斷點觸頭系統肯定是發展方向,是單獨點結構無法比擬的。他使塑殼斷路器具有更好的限流性能,更高的分斷能力,較好實現了Icu= Ics。并為實現限流選擇性保護,以及擦黑年品小型化、高壽命、高可靠、環保等創造了更好條件。但是,作為經濟型MCCB產品,考慮制造成本不宜采用雙斷點系統。因此,對新一代高性能MCCB如何合理構成系列產品是值得探討的問題。傳統的系列型式高分斷型、較高分斷型、標準型、經濟型結構型式基本相同,在新一代MCCB中可能是不適宜的。 作為高性能ACB產品,雙斷點觸頭滅弧系統也四發展方向之一。它為ACB分斷性能進一步提高,提供了更大的空間。為在極短時間內實現全電流選擇性保護創造了更好條件。但是,作為普通型(標準型)ACB產品也不宜采用雙斷點系統。 (2)運用低壓電器現代設計與測試技術對觸頭滅弧系統進行優化設計,并采用氣吹等輔助手段使電弧快速、可靠進入滅弧室。同時,有效控制游離氣體擴散途徑,避免相間、相對地飛弧,使飛弧距離控制在最小范圍。 2過電流保護新技術 低壓斷路器主要承擔低壓配電系統過電流保護以及其他各類故障保護,目前性能基本滿足了系統故障保護要求。但是,就配電系統國電流保護看,目前保護方式是不完善的。主要存在以下問題: (1) 目前選擇性保護一般局限于低壓斷路器斷延時電流以下范圍。當故障電流達到上級瞬動電流時,容易造成上、下級斷路器同時跳閘,甚至越級跳閘。 (2) 由于終端過電流保護用小斷路器目前均為限流順動型,所以終端配電系統基本沒有選擇性保護。 (3) 目前系統短路時選擇性保護通過短延時實現,短延時時間一般為0.2~0.4s。對三級供電系統,主開關短延時時間可達0.6~1s,秒甚至更大。所以,目前低壓配電系統實現選擇性保護時間較長,對低壓電器、成套裝置及系統動、熱穩定要求高。 (4) 配電系統運行可靠性難以保證 新一帶低壓斷路器采用過電流保護新技術達到的目標要求主要包括兩方面內容: 實現低壓配電系統全范圍、全電流選擇性保護。 在極短時間內實現選擇性保護,整個選擇性保護時間從原來1~1.2s縮短至0.2~0.5s。 為實現上述目標,新一代低壓斷路器應達到以下要求: 新一代ACB實現全電流范圍選擇性保護。 新一代MCCB應具有限流選擇性保護功能。 開發具有短延時保護功能MCB。 新一代ACB、MCCB均應采用區域選擇性保護技術。 過電流保護新技術采用后達到的主要效果如下: 從根本上避免低壓配電系統越級跳閘和故障斷路器正常分斷后,上級斷路器同時分閘。使配電系統短路故障限制在最小范圍,大大提高配電系統供電可靠性。 大大縮短實現選擇性保護時間,降低電器設備動、熱穩定要求,有利于節材、節能和產品小型化。 本項技術研究與推廣是低壓電力系統保護與可靠運行的一次重大飛躍,具有很好經濟效益和社會效益,值得引起電器行業和電力行業關注。 3可通信與綜合智能化技術 為了提高低壓配電與控制系統運行可靠性以及自動化程度,實現系統網絡化是發展的必然方向。一旦系統實現網絡化,低壓電器必須具有雙向通信功能,經通信適配器能與各種現場總線系統連接。工業以太網技術發展與應用,使配電系統通信網絡變得更簡潔、更高校。 配電系統實現網絡化,低壓斷路器實現可通信后,將使斷路器智能化功能得以充分發揮,并促進智能化斷路器發展情況看,將保護、測量、故障預警、自診斷、見空、能量管理等功能集中于一體。 4低壓斷路器小型化與模塊化技術 產品小型化既是低壓電器技術水平的體現,也是成套設備及系統小型化的需要。對推進電器產品節材、節能具有重要意義。低壓斷路器小型化主要借助于新技術、新工藝應用以及產品結構上創新,新一代產品與第三代產品相比,體積平均縮小20%~50%。 低壓斷路器模塊化水平也是低壓電器設計與制造能力體現,是實現低壓電器多功能、提高產品使用與維護性能的需要。低壓斷路器零部件、附件模塊化水平一定程度上反映了一個國家低壓電器研究與制造水平。斷路器模塊化水平包括:功能附件模塊種類、標準化程度、制造工藝性、維護方便性以及模塊小型化等。 5低壓斷路器可靠性與環抱技術 提高斷路器可靠性以及環保技術的應用是新一代低壓斷路器研發工作的主要任務之一。低壓斷路器可靠性是低壓配電系統運行可靠性的必要條件。主要包括以下內容: (1) 動作可靠性:包括低壓斷路器操作可靠性和系統發生故障時保護可靠性。通過操作機構運動與受力仿真分析研究、優化零部件設計,能有效提高低壓斷路器機械壽命與操作可靠性。 通過智能控制器可靠性分析研究,以確保斷路器接受故障信號后動作可靠性以及動作特性一致性等。 (2) 分斷可靠性:運用現代測試技術分析斷路器分斷過程電弧運動與熄滅過程,通過優化設計使斷路器熄弧性能與可靠性:包括氣候環境變化如高、低溫下動作可靠性,電磁環境變化即EMC性能全面符合標準要求。 (3) 承受環境變化可靠性:包括氣候環境變化如高、低溫下動作可靠性,電磁環境變化即EMC性能應全面符合標準要求。 (4) 內外部附件工作可靠性是目前低壓斷路器運行可靠性存在的主要問題,也是新一代產品和其他新產品研發時急需解決的問題。 附件可靠性,包括附件自身工作可靠性與整機配合可靠性以及附件之間的協調性等。 低壓斷路器環保技術,包括產品制造過程,投入系統后運行過程不污染環境,產品壽命終了時便于回取等。
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