【發(fā)展戰(zhàn)略】小型斷路器的發(fā)展與應用(doc11)(1)

1、小型斷路器的發(fā)展與應用摘要：闡述了我國小型低壓斷路器的發(fā)展歷程， 介紹了國產(chǎn)小型斷路器的結構和 附件的技術性能，重點論述了小型斷路器應用中的選型及在應用中應引起注意的 問題，探討了我國小型斷路器發(fā)展方向。關鍵詞： 發(fā)展過程 結構性能 應用和選擇 發(fā)展方向1 斷路器的分類和發(fā)展世界上最早的斷路器產(chǎn)生于 1885 年，它是一種刀開頭和過電流脫扣器的組 合。 1905 年，具有自由脫扣裝置的空氣斷路器誕生。 1930年以來，隨著科技的進步，電弧原理的發(fā)現(xiàn)和各種滅弧裝置的發(fā)明，逐漸形成了目前的機構。 50 年 代末，由于電子元件的興起，又產(chǎn)生了電子脫扣器，到了今天，由于單片機的普 及又有了智能型斷路器

2、的問世。1、1斷路器的分類小型低壓斷路器， 從它的結構、用途所具有的功能來分， 可分為萬能式 （又 稱框架式，國際上通稱 ACB ）們塑料外殼式（國際上通稱 MCCS， NICB 小型） 兩大類，它們相同的作用是：在正常情況下，作不頻繁合、分電路成起動、停止 電動機；在線路或電動機發(fā)生過載、短路或欠電壓（電壓不足）等故障時，能自 動切斷電路，予以保護。根據(jù)保護對象的不同，斷路器又分為四種類型：配電保護型 -保護電源和電氣線路（電線、電纜）和設備；電動機保護型專作電動機的不頻繁起動， 運行中分斷， 以及在電動機發(fā)生過載、 短路和欠 電壓時的保護；家用和類似家用場所保護型對照明線路、家用電器等的保

3、護；剩余電流（漏電）保護型用來保護人身免受電擊危險及防止電氣火災 的保護器。1.2 小型斷路器的發(fā)展我國小型低壓斷路器經(jīng)歷了四代發(fā)展過程：50年代，我國首次研制投產(chǎn)的是仿蘇（A310O）的DZI系列產(chǎn)品（40年代中期水平）。 60 年代末期，針對 DZI 體積過大、短路分斷能力偏小等缺陷，對它進行了技術改進，形成了我國自行設計的第一代產(chǎn)品 DZI0 系列。 6070年代，小規(guī)格電流的塑殼斷路器有 DZ510、 DZ2 20、 DZ5 一 25、 DZ5 一 50、DZ15 一 50、DZ1563等，它們的短路分斷能力分別為13kA。60 年代后期，我國第一臺電流動作型電子式漏電保安器誕生（主開

4、關是DZS 一 20斷路器）。我國首臺電流動作型電磁式漏電斷路器的型號是DZS20L主開關仍是 DZS20 斷路器）。70年代中后期， 全國聯(lián)合設計的新型 （DZ15L40XDZ15L63）電流動作型電磁式漏電斷路器試制成功，其殼架電流有40A、63A兩 種，額定電流663A,漏電動作電流有30mA、50mA、75mA和100mA, 是快速型（漏電動作時間W 0.1s）,斷路器的短路分斷能力為 380V 3hA和5kA。進入 80 年代就有 DZL16、 DZL18、 DZL118。 DZ12L、 DZL33、 DZL38 和 DZ10L等，大部分是電流動作型電子（集成電路）式漏電斷路器（帶過

5、載、短路保護和不帶過載、短路保護），80年代初，又開發(fā)了第二代的 DZ20系列。與此同時,分別從美國西屋公司、日本寺崎電氣公司引進具有 80年代初技術水平，生產(chǎn)了H 系列和 TO 、 TG 、 TL 等系列。80 年代中期，又引進德國 F&G 公司的技術，生產(chǎn)了 FIN 型（不帶過載、 短路保護）（In 有 25A、40A、63A, I n 有 30mA、100mA、300mA 和 500mA）10A、 20A、 25A、 32A和FI/LS （帶過載、短路保護）（In有2A、4A、6A、 等，！ n有30mA、50mA、100mA和300mA）的漏電斷路器。進入 90 年代，引進國外先進技術

6、，開發(fā)生產(chǎn)了 VigiC45EIE （電子式）、VigiC45ELM （電磁式）。ViglNC100等漏電斷路器，漏電動作電流 I n30mA,快速型（VigiNC100，IQ。有30mA、300mA和500mA幾種，快速動作型）。而后又推出了 CMI系列、TM30系列、TG系列的BD、BF型及JXMZ型、HSMI系列、S系列等新型塑殼式斷路器。近幾年國內(nèi)的華通、正泰、德力西等德 ACB 和 MCB 的新品接連推出，其 中以正泰的 N 系列的產(chǎn)品最優(yōu)越，率先再歐美市場推出并得到市場的好評，隨 后再國內(nèi)市場也先后推出， 其優(yōu)異的性能得到業(yè)界的認可； 成為替代進口名牌的 產(chǎn)品，大量應用再高檔的場所

7、。2 小型斷路器附件及標準無論是萬能式（ACB）或塑料外殼式斷路器（MCCB和一些MCB）現(xiàn)在 都具備各種內(nèi)、外部附件（又稱附屬裝置），以增加斷路器的功能。2.1 內(nèi)部附件輔助觸點（輔助開關）根據(jù)控制電磁鐵和其他輔助回路電器的合、分 需要而設置，目前較多的是采用發(fā)熱電流（Ith）3A和6A的微動開關組成。報警觸點（報警開關）反映斷路器因線路故障（過載、短路）跳閘而接通聲、光報警，它的發(fā)熱電流較小，一般小于3A或更低。分勵脫扣器作遠距離操作，使斷路器跳閘的一種脫扣器，它的控制電壓有交流 380V (400V)、220V (230V)，直流 220V、110V、24V 等。欠電壓脫扣器防止因線路電

8、壓不足，對線路或電動機造成損害的一種脫扣器，它與線路電壓相同，通常有交流380V（ 400V）、220（ 230V）、直流 110V、 220V 等。2.2 外部附件外部轉動手柄適合于斷路器在開關柜或抽屜柜門板上合、分斷路器， 可以起聯(lián)鎖作用，成套電器裝置只有斷電才能開門。電動操作機構一用電磁鐵或電動機等構成，代替手動合閘（ON）或分問（OFF）斷路器，可遠距離控制。機械聯(lián)鎖、自身閉鎖。2.3 小型斷路器標準國內(nèi)開發(fā)、研制和應用的小型斷路器 MCB 保護型斷路器，符合 GB1963（等效采用IEC898）家用和類似家用場所過電流保護斷路器標準。而剩余電 流保護型斷路器（漏電斷路器）應符合 GB

9、6829、GB16917IEC100）、EC755標準。3 小型斷路器應用小型斷路（以下簡稱 MCB ）是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護電器。 MCB 雖然是一種終端電器，但其應用量大而且面廣，若選用了不合適的MCB ，由其造成的損失是不可忽視的。3.1 額定分斷選擇MCB 的額定分斷能力是在保證斷路器不受任何損壞的前提下，能分斷的最大短路電流值?，F(xiàn)在市場上見到的 MCB ，根據(jù)各制造廠商提供的有關技術資料和設計手冊，一般有各.skA、6hA、10hA等幾種額定分斷能力。我們在選用MCB時，應當像選用MCCB （塑殼斷路器）、ACB （框架式斷路器）一樣，計算在該使用場合的最大

10、短路容量，再選擇 MCB。如果MCB的額定分斷能力小平被保護范圍內(nèi)的短路故障電流，則在發(fā)生故障時，不但不能分斷故障線路，還會因 MCB 的分斷能力過小而引起MCB 的爆炸，危及人身和其它電氣設備線路的安全運行。低壓配電線路的短路電流與該供電線路的導線截面、導線敷設方式、短路點與電源距離長短、 配電變壓器的容量大小、 阻抗百分比等電氣參數(shù)有關。 一般工業(yè)與民用建筑配電變壓器低壓側電壓多為0.23/0.4kV ，變壓器容量大多為1600kVA 及以下，低壓側線路的短路電流隨配電容量增大而增大。對于不同容 量的配電變壓器，低壓饋線端短路電流是不同的。一般來說，對于民用住宅、小 型商場及公共建筑，由于

11、當?shù)毓╇姴块T采用高壓深入符合中。 動的配電網(wǎng)絡結線， 其配電變壓器的容量都控制在 1600kVA 以下，并采取單母線分段運行方式的低 壓電網(wǎng)供電，用電設備距供電電源距離較遠（大干 250米），選用 4.skV 及以上 分斷能力的 MCB 即可。對于專供或 10kV 變配電站的用戶，往往因供電線路的 電纜截面較粗，供電距離較短，應選用 6hA及以上額定分斷能力的 MCB。而對于如變配電站 （站內(nèi)使用的照明、 動力電源直接取自于低壓總母排） 以及大容量 車間變配電站（供車間用電設備） 等供電距離較短的類似場合， 則必須選用 10kA及以上分斷能力的 MCB ，具體設計時還必須進行校驗。此外，特別要

12、注意的三 點是：3 . 1 . 1隨著現(xiàn)代建筑物中配變?nèi)萘康脑龃螅?大容量母線槽的使用以及用電設備與電源問的距離縮短等各種因素，使供電線路末端的短路電流也在不斷地增 大，特別是一些高檔的寫字樓、辦公樓、賓館及大型商場等公共建筑，這類場合 使用的 MCB ，在設計時應加以注意。3.1.2 MCB產(chǎn)品有兩個標準：一個是IEC898家用裝置及類似裝置用斷路器（GB109631999）;另一個是IEC947 2 （低壓開關設備及控制設備低壓斷路器。 IEC898 是針對由非電氣專業(yè)和無經(jīng)驗人員使用的標準，而IEC947 2 是針對由電氣專業(yè)人員操作使用的產(chǎn)品標準。兩個標準對 MCB 的額定分斷能 力指

13、標是不同的， 對設計人員來說， 一定要看具體使用場合和對象來選用 MCB。若按IEC947 2的額定分斷能力來選用MCB，應安裝在供專業(yè)人員操作的箱柜中，并由專業(yè)人員操作，如各樓層、廠房內(nèi)的照明總配電箱；若按IEC898來選用 M C B ，可供安裝在非專業(yè)人員使用的操作電箱中，如大會議廳、廠房內(nèi)的照 明開關箱中 .這些使用對象都是一般的工作人員。 因此在選用 MCB 時，一定要注 意加以區(qū)別，不能混淆。3.1.3 一般來說， MCB 的額定分斷能力是在上端子進線、下端子出線狀態(tài) 下測得的。 在工程中若遇到特殊情況下要求下端子進線、 上端子出線， 由于開斷 故障電流時滅弧的原因， MCB 必須

14、降容使用，即額定分斷能力必須按制造廠商 提供的有關降容系數(shù)來換算?，F(xiàn)在有些廠商制造的 MCB ，上下端子均可進線及 自由安裝，分斷能力不受影響， 但筆者認為，在實際應用中， 應以上進下出為妥。3.1.4 MCB 的保護特性根據(jù) IEC898 規(guī)定，可分為 A、 B、C、D 四種特性 供用戶選用：A 特性一般用于需要快速、無延時脫扣的使用場合，亦即用于較低的峰值 電流值（通常是額定電流In的23倍），以限制允許通過短路電流值和總的分 斷時間，利用該特性可使 MCB 替代熔斷器作為電子元器件的過流保護及互感測 量回路的保護。B 特性一般用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用場合；與 A特性相

15、比較，B特性允許通過的峰值電流 引n, 般用于白熾燈、電加熱器等 電阻性負載及住宅線路的保護。C 特性一般適用于大部分的電氣回路，它允許負載通過較高的短時峰值電 流而MCB不動作，C特性允許通過的峰值電流v5ln，般用于熒光燈、高壓氣 體放電燈、動力配電系統(tǒng)的線路保護。D特性一般適用于很高的峰值電流（vlOIn）的開關設備，一般用于交流額定電壓與頻率下控制的變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護。從以上保護特性的分析可知，對于各種不同性質的線路，一定要選用合適的 MCB 。如有氣體放電燈的線路，在燈啟動時有較大的浪涌電流，若只按該燈具的額定電流來選擇 MCB ，往往在開燈瞬間導致MCB

16、 的誤脫扣。在保護特性方面， IEC898 標準中明確規(guī)定：MCB 不能用于對電動機的保護，只可作為替代熔斷器對配電線路（如電線電纜）進行保護。在這方面，設計人員往往容易忽視， 并且在一些生產(chǎn)廠商的樣本和設計資料手冊中也有一些誤導的地方。因電動機在起動瞬間有一個57In持續(xù)時間為10s的起動電流，即使C特性在電磁脫扣電流設定為（510） In，可以保證在電動機起動時避過浪涌電流；但對熱保護來講，其過載保護的動作值整定于1.45 In,也就是說，電動機要承受 45%以上的過載電流時 MCB 才能脫扣，這對于只能承受 t2，說明過載區(qū)有選擇性。通過實踐證明，一般 MCB 在過載區(qū)若 112，即能在

17、過載區(qū)有選擇性。當短路電流流過電磁脫扣系統(tǒng)時， MCB 上下門要獲得選擇性是很困難的，為了防止越級脫扣，一般應使 Q1 的瞬時脫扣電流 Iml 與 Q2 的瞬時脫扣電流 Im2 之比大于 1.4。當短路電流大干 7Iml 時，要想只有 Q2 開斷，應選限流型斷路器作為 Q2,這樣可以減少電流的峰值及持續(xù)時間，使Q1免于斷開，當然也可選用具有延時的斷路器作為Q1。當短路電流很大時，是很難保證有選擇性的，只能獲得部分選擇性。制造廠商為了方便設計人員選用合適的MCB 來確保選擇性，在設計參考資料中都有向用戶推薦的匹配表，設計人員可以根據(jù)匹配表選用上下級的 MCB 。3.5 MCB 附件選擇MCB 有

18、一些電氣輔助裝置和保護附件能與 MCB 本體拼裝組合在一起，擴展使用范圍，其中最主要的是剩余電流動作保護器（簡稱RCD）、分勵脫扣器（簡稱ST）、欠壓脫扣器（簡稱UR ）。RCD與MCB組合一起就能成為帶過電流保護的剩余電流動作斷路器（簡稱 RCD），安裝在配電箱內(nèi)能防止線路發(fā)生單相接地故障時危及人身安全和有效抑制電氣火災。MCB 的附件 UR 是當電源電壓下降到 70%以下時，使 MCB 脫扣：當電源恢復正常時，防止 MCB 重新接通。既可防止一些電氣設備在低電壓下運行而損壞設備，也可防止電源突然恢復正常時， 線路上的電動機等大容量負荷在沒有接到控制信號下自行起動， 從而提高了線路的安全性。 但對于一些特殊要求的場合和一般照明回路則不宜安裝 UR 裝置。分勵脫扣裝置 ST 是一種