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

1、小型斷路器的發(fā)展與應(yīng)用摘要：闡述了我國(guó)小型低壓斷路器的發(fā)展歷程， 介紹了國(guó)產(chǎn)小型斷路器的結(jié)構(gòu)和 附件的技術(shù)性能，重點(diǎn)論述了小型斷路器應(yīng)用中的選型及在應(yīng)用中應(yīng)引起注意的 問題，探討了我國(guó)小型斷路器發(fā)展方向。關(guān)鍵詞： 發(fā)展過程 結(jié)構(gòu)性能 應(yīng)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(jìn)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(jī)構(gòu)。 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(jī)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(jié)構(gòu)、用途所具有的功能來分， 可分為萬(wàn)能式 （又 稱框架式，國(guó)際上通稱 ACB ）們塑料外殼式（國(guó)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(dòng)、停止 電動(dòng)機(jī)；在線路或電動(dòng)機(jī)發(fā)生過載、短路或欠電壓（電壓不足）等故障時(shí)，能自 動(dòng)切斷電路，予以保護(hù)。根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同，斷路器又分為四種類型：配電保護(hù)型 -保護(hù)電源和電氣線路（電線、電纜）和設(shè)備；電動(dòng)機(jī)保護(hù)型專作電動(dòng)機(jī)的不頻繁起動(dòng)， 運(yùn)行中分?jǐn)啵?以及在電動(dòng)機(jī)發(fā)生過載、 短路和欠 電壓時(shí)的保護(hù)；家用和類似家用場(chǎng)所保護(hù)型對(duì)照明線路、家用電器等的保

3、護(hù)；剩余電流（漏電）保護(hù)型用來保護(hù)人身免受電擊危險(xiǎn)及防止電氣火災(zāi) 的保護(hù)器。1.2 小型斷路器的發(fā)展我國(guó)小型低壓斷路器經(jīng)歷了四代發(fā)展過程：50年代，我國(guó)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(duì) DZI 體積過大、短路分?jǐn)嗄芰ζ〉热毕荩瑢?duì)它進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，形成了我國(guó)自行設(shè)計(jì)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?jǐn)嗄芰Ψ謩e為13kA。60 年代后期，我國(guó)第一臺(tái)電流動(dòng)作型電子式漏電保安器誕生（主開

4、關(guān)是DZS 一 20斷路器）。我國(guó)首臺(tái)電流動(dòng)作型電磁式漏電斷路器的型號(hào)是DZS20L主開關(guān)仍是 DZS20 斷路器）。70年代中后期， 全國(guó)聯(lián)合設(shè)計(jì)的新型 （DZ15L40XDZ15L63）電流動(dòng)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(dòng)作電流有30mA、50mA、75mA和100mA, 是快速型（漏電動(dòng)作時(shí)間W 0.1s）,斷路器的短路分?jǐn)嗄芰?380V 3hA和5kA。進(jìn)入 80 年代就有 DZL16、 DZL18、 DZL118。 DZ12L、 DZL33、 DZL38 和 DZ10L等，大部分是電流動(dòng)作型電子（集成電路）式漏電斷路器（帶過

5、載、短路保護(hù)和不帶過載、短路保護(hù)），80年代初，又開發(fā)了第二代的 DZ20系列。與此同時(shí),分別從美國(guó)西屋公司、日本寺崎電氣公司引進(jìn)具有 80年代初技術(shù)水平，生產(chǎn)了H 系列和 TO 、 TG 、 TL 等系列。80 年代中期，又引進(jìn)德國(guó) F&G 公司的技術(shù)，生產(chǎn)了 FIN 型（不帶過載、 短路保護(hù)）（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(hù)）（In有2A、4A、6A、 等，！ n有30mA、50mA、100mA和300mA）的漏電斷路器。進(jìn)入 90 年代，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)

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(dòng)作電流 I n30mA,快速型（VigiNC100，IQ。有30mA、300mA和500mA幾種，快速動(dòng)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(guó)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(chǎng)推出并得到市場(chǎng)的好評(píng)，隨 后再國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也先后推出， 其優(yōu)異的性能得到業(yè)界的認(rèn)可； 成為替代進(jìn)口名牌的 產(chǎn)品，大量應(yīng)用再高檔的場(chǎng)所

7、。2 小型斷路器附件及標(biāo)準(zhǔn)無論是萬(wàn)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(diǎn)（輔助開關(guān)）根據(jù)控制電磁鐵和其他輔助回路電器的合、分 需要而設(shè)置，目前較多的是采用發(fā)熱電流（Ith）3A和6A的微動(dòng)開關(guān)組成。報(bào)警觸點(diǎn)（報(bào)警開關(guān)）反映斷路器因線路故障（過載、短路）跳閘而接通聲、光報(bào)警，它的發(fā)熱電流較小，一般小于3A或更低。分勵(lì)脫扣器作遠(yuǎn)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(duì)線路或電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)手柄適合于斷路器在開關(guān)柜或抽屜柜門板上合、分?jǐn)嗦菲鳎?可以起聯(lián)鎖作用，成套電器裝置只有斷電才能開門。電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)一用電磁鐵或電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成，代替手動(dòng)合閘（ON）或分問（OFF）斷路器，可遠(yuǎn)距離控制。機(jī)械聯(lián)鎖、自身閉鎖。2.3 小型斷路器標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)開發(fā)、研制和應(yīng)用的小型斷路器 MCB 保護(hù)型斷路器，符合 GB1963（等效采用IEC898）家用和類似家用場(chǎng)所過電流保護(hù)斷路器標(biāo)準(zhǔn)。而剩余電 流保護(hù)型斷路器（漏電斷路器）應(yīng)符合 GB

9、6829、GB16917IEC100）、EC755標(biāo)準(zhǔn)。3 小型斷路器應(yīng)用小型斷路（以下簡(jiǎn)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(hù)電器。 MCB 雖然是一種終端電器，但其應(yīng)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?jǐn)噙x擇MCB 的額定分?jǐn)嗄芰κ窃诒ＷC斷路器不受任何損壞的前提下，能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏髦怠，F(xiàn)在市場(chǎng)上見到的 MCB ，根據(jù)各制造廠商提供的有關(guān)技術(shù)資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)，一般有各.skA、6hA、10hA等幾種額定分?jǐn)嗄芰?。我們?cè)谶x用MCB時(shí)，應(yīng)當(dāng)像選用MCCB （塑殼斷路器）、ACB （框架式斷路器）一樣，計(jì)算在該使用場(chǎng)合的最大

10、短路容量，再選擇 MCB。如果MCB的額定分?jǐn)嗄芰π∑奖槐Ｗo(hù)范圍內(nèi)的短路故障電流，則在發(fā)生故障時(shí)，不但不能分?jǐn)喙收暇€路，還會(huì)因 MCB 的分?jǐn)嗄芰^小而引起MCB 的爆炸，危及人身和其它電氣設(shè)備線路的安全運(yùn)行。低壓配電線路的短路電流與該供電線路的導(dǎo)線截面、導(dǎo)線敷設(shè)方式、短路點(diǎn)與電源距離長(zhǎng)短、 配電變壓器的容量大小、 阻抗百分比等電氣參數(shù)有關(guān)。 一般工業(yè)與民用建筑配電變壓器低壓側(cè)電壓多為0.23/0.4kV ，變壓器容量大多為1600kVA 及以下，低壓側(cè)線路的短路電流隨配電容量增大而增大。對(duì)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(duì)于民用住宅、小 型商場(chǎng)及公共建筑，由于

11、當(dāng)?shù)毓╇姴块T采用高壓深入符合中。 動(dòng)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)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(yùn)行方式的低 壓電網(wǎng)供電，用電設(shè)備距供電電源距離較遠(yuǎn)（大干 250米），選用 4.skV 及以上 分?jǐn)嗄芰Φ?MCB 即可。對(duì)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(yīng)選用 6hA及以上額定分?jǐn)嗄芰Φ?MCB。而對(duì)于如變配電站 （站內(nèi)使用的照明、 動(dòng)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(shè)備） 等供電距離較短的類似場(chǎng)合， 則必須選用 10kA及以上分?jǐn)嗄芰Φ?MCB ，具體設(shè)計(jì)時(shí)還必須進(jìn)行校驗(yàn)。此外，特別要

12、注意的三 點(diǎn)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(shè)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(chǎng)等公共建筑，這類場(chǎng)合 使用的 MCB ，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。3.1.2 MCB產(chǎn)品有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)是IEC898家用裝置及類似裝置用斷路器（GB109631999）;另一個(gè)是IEC947 2 （低壓開關(guān)設(shè)備及控制設(shè)備低壓斷路器。 IEC898 是針對(duì)由非電氣專業(yè)和無經(jīng)驗(yàn)人員使用的標(biāo)準(zhǔn)，而IEC947 2 是針對(duì)由電氣專業(yè)人員操作使用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì) MCB 的額定分?jǐn)嗄?力指

13、標(biāo)是不同的， 對(duì)設(shè)計(jì)人員來說， 一定要看具體使用場(chǎng)合和對(duì)象來選用 MCB。若按IEC947 2的額定分?jǐn)嗄芰磉x用MCB，應(yīng)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?jī)?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(huì)議廳、廠房?jī)?nèi)的照 明開關(guān)箱中 .這些使用對(duì)象都是一般的工作人員。 因此在選用 MCB 時(shí)，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?jǐn)嗄芰κ窃谏隙俗舆M(jìn)線、下端子出線狀態(tài) 下測(cè)得的。 在工程中若遇到特殊情況下要求下端子進(jìn)線、 上端子出線， 由于開斷 故障電流時(shí)滅弧的原因， MCB 必須

14、降容使用，即額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毎粗圃鞆S商 提供的有關(guān)降容系數(shù)來?yè)Q算?，F(xiàn)在有些廠商制造的 MCB ，上下端子均可進(jìn)線及 自由安裝，分?jǐn)嗄芰Σ皇苡绊懀?但筆者認(rèn)為，在實(shí)際應(yīng)用中， 應(yīng)以上進(jìn)下出為妥。3.1.4 MCB 的保護(hù)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(shí)脫扣的使用場(chǎng)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(shí)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(hù)及互感測(cè) 量回路的保護(hù)。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(chǎng)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(fù)載及住宅線路的保護(hù)。C 特性一般適用于大部分的電氣回路，它允許負(fù)載通過較高的短時(shí)峰值電 流而MCB不動(dòng)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(dòng)力配電系統(tǒng)的線路保護(hù)。D特性一般適用于很高的峰值電流（vlOIn）的開關(guān)設(shè)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(hù)。從以上保護(hù)特性的分析可知，對(duì)于各種不同性質(zhì)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(dòng)時(shí)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(dǎo)致MCB

16、 的誤脫扣。在保護(hù)特性方面， IEC898 標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定：MCB 不能用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，只可作為替代熔斷器對(duì)配電線路（如電線電纜）進(jìn)行保護(hù)。在這方面，設(shè)計(jì)人員往往容易忽視， 并且在一些生產(chǎn)廠商的樣本和設(shè)計(jì)資料手冊(cè)中也有一些誤導(dǎo)的地方。因電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間有一個(gè)57In持續(xù)時(shí)間為10s的起動(dòng)電流，即使C特性在電磁脫扣電流設(shè)定為（510） In，可以保證在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)避過浪涌電流；但對(duì)熱保護(hù)來講，其過載保護(hù)的動(dòng)作值整定于1.45 In,也就是說，電動(dòng)機(jī)要承受 45%以上的過載電流時(shí) MCB 才能脫扣，這對(duì)于只能承受 t2，說明過載區(qū)有選擇性。通過實(shí)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(dāng)短路電流流過電磁脫扣系統(tǒng)時(shí)， MCB 上下門要獲得選擇性是很困難的，為了防止越級(jí)脫扣，一般應(yīng)使 Q1 的瞬時(shí)脫扣電流 Iml 與 Q2 的瞬時(shí)脫扣電流 Im2 之比大于 1.4。當(dāng)短路電流大干 7Iml 時(shí)，要想只有 Q2 開斷，應(yīng)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(shí)間，使Q1免于斷開，當(dāng)然也可選用具有延時(shí)的斷路器作為Q1。當(dāng)短路電流很大時(shí)，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(shè)計(jì)人員選用合適的MCB 來確保選擇性，在設(shè)計(jì)參考資料中都有向用戶推薦的匹配表，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)匹配表選用上下級(jí)的 MCB 。3.5 MCB 附件選擇MCB 有

18、一些電氣輔助裝置和保護(hù)附件能與 MCB 本體拼裝組合在一起，擴(kuò)展使用范圍，其中最主要的是剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（簡(jiǎn)稱RCD）、分勵(lì)脫扣器（簡(jiǎn)稱ST）、欠壓脫扣器（簡(jiǎn)稱UR ）。RCD與MCB組合一起就能成為帶過電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器（簡(jiǎn)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(shí)危及人身安全和有效抑制電氣火災(zāi)。MCB 的附件 UR 是當(dāng)電源電壓下降到 70%以下時(shí)，使 MCB 脫扣：當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，防止 MCB 重新接通。既可防止一些電氣設(shè)備在低電壓下運(yùn)行而損壞設(shè)備，也可防止電源突然恢復(fù)正常時(shí)， 線路上的電動(dòng)機(jī)等大容量負(fù)荷在沒有接到控制信號(hào)下自行起動(dòng)， 從而提高了線路的安全性。 但對(duì)于一些特殊要求的場(chǎng)合和一般照明回路則不宜安裝 UR 裝置。分勵(lì)脫扣裝置 ST 是一種