配电系统发展分析

     摘要：电的产生、输送、使用中，配电是一个极其重要的环节。配电系统包括变压器和各种高低压电器设备， 低压断路器则是一种使用量大面广的电器。

     关键词：低压  断路器  

    1 低压断路器的分类

    低压断路器，从它的结构、用途所具有的功能来分，就有万能式（又称框架式，国际上通称ACB）和塑料外壳式[国际上通称MCCB，MCB（小型）]两大类，它们相同的作用是：

①在正常情况下，作不频繁合、分电路或起动、停止电动机；

②在线路或电动机发生过载、短路或欠电压（电压不足）等故障时，能自动切断电路，予以保护。

    根据保护对象的不同，断路器又分为四个类型：

①配电保护型──保护电源和电气线路（电线、电缆）和设备；

②电动机保护型──专作电动机的不频繁起动，运行中中断，以及在电动机发生过载、短路和欠电压时的保护；

③家用和类似家用场所保护型──对照明线路、家用电器等的保护；

④剩余电流（漏电）保护型──用来保护人身免受电击危险及防止电气火灾的保护器。

    2 低压断路器的发展

    世界上最早的断路器出现于1885年，它是一种刀开关和过电流脱扣器的组合。1905年具有自由脱扣装置的空气断路器诞生。1930年以来，随着科技的进步，电弧原理的发现和各种灭弧装置的发明，逐渐形成了目前的机构。50年代末，电子元件的兴起，又产生了电子脱扣器，到了今天，由于小型化电脑的普及，又有智能型断路器的问世。

    我国解放前几乎没有断路器的制造业，新中国成立后，电器工业有了很大的发展，低压断路器经历了四代的发展过程。

    万能式断路器（ABC）
    第一代是仿苏A15，A2050的DW1、DW2型（额定电流200～1500A）；第二代是在1958年我国自行设计的DWO基础上更新的DW10系列，其额定电压为AC380V，DC440V，额定电流200～4000A；第三代是70年代末开发，80年代初投产的DW15和DWX15（限流型）；第四代是90年代初研制成功的DW45智能型万能式断路器。
80年代初、中期，我国相继从日本和德国引进AH和ME型万能式断路器。

    DW45系列万能式断路器，具有国际90年代同类产品（ABB公司的F系列，施耐德公司的M系列和日本三菱公司的AE系列）的水平。它具有过载长延时、短路短延时、瞬动的三段保护特性和单相接地故障保护以及保护特性的电流、动作时间可调、显示、试验、热记忆、故障记忆、负载监控、自诊断、MCR（低倍数短路合闸保护）通讯接口等智能化功能。

    3 不同类型断路器的保护特性及其执行的标准

    3.1 配电保护型断路器的反时限断开特性

    3.2 电动机保护型断路器的反时限断开特性

    3.3 配电保护型的瞬动整定电流 配电保护型的瞬动整定电流为10In（误差为±20％），In为400A及以上规格，可以和5In和10In中任选一种（由用户提出，制造厂整定）；电动机保护型的瞬动整定电流为12In（误差为±20％），一般设计时In可以等于电动机的额定电流。

    3.4 家用和类似场所用断路器的过载脱扣特性

    3.5 断路器符合标准情况 配电保护型断路器符合GB14048.2（等效采用IEC947—2）《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准。

    电动机保护型断路器符合GB14048.2和GB14048.4（等效采用IEC947—4）《低压开关设备和控制设备、低压机电式接触器和起动器》标准。

    家用和类似家用场所保护型断路器符合 GB01963（等效采用IEC898）《家用和类似家用场所过电流保护断路器》标准。

    剩余电流保护型断路器（漏电断路器）符合GB6829、GB16917（IEC1009）、IEC755标准。

    4 断路器的发展趋势

    在进入新的世纪时，我国低压电器（低压断路器），将按照“小型化、高分断、低噪音、工作可靠、逐步实现智能化”的要求发展，不断创造出符合时代需要的新产品。

    4.1 万能式断路器 全国联合设计的DW45系列智能型万能式断路器已完成了壳架电流为2000A、3200A、5000A的三极和四极的开发并投入批量生产，目前正着手于研制特大型的6300A规格（短路分断能力为AC 400V，120kA），今后，万能式断路器的开发，依然以智能型为主，其智能化功能在DW45的基础上进一步完善，在通讯功能方面，将在现在的智能化控制器与RS485接口协议（Profibus体系）挂靠的基础上，向容量更大，速度更快的IEC通讯接口（协议）挂靠，实现更全面的小、中、大区域现场总线的遥控、遥测、遥讯、遥调。

    随着电网功率的提高，作为变压器低压侧出口保护开关的万能式断路器，其短路分断能力将提高到120～150kA，体积还要缩小。
    断路器的附件应是模块化的，装配积木化。

    4.2 塑料外壳式断路器 向小型化、高分断、多功能、附件模块化发展；积极开发智能化（包括三段保护以及各种智能化功能）断路器。

   目前OTT集团正在其成员单位杭州之江开关厂开发、试制S—Z型智能型塑料外壳式断路器。该系列断路器壳架电流为400A和800A，短路分断能力为400V，35～100kA，具有配合熔断器特性用，配合保护断电器VCB特性用，配电线路保护用和配合电动机、起动器、变压器、电容器保护特性用四种脱扣特性，可由用户选择。断路器有过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护功能。智能化功能有：电流和动作时间可调、显示、热记忆、负载监控、自诊断和通讯接口等（国内现有的智能型塑壳式断路器是TM30P和DZ40系列）。

    电动机保护型塑壳式断路器：小容量电动机保护型考虑到支路离动力中心（PC）较近，必须发展短路分断能力达15～50kA的品种，另外，额定工作电压除有380V（400V）的外，还应研制适用660V（690V）的规格。在设计上应向系列化、模块化和模数化发展，产品应有各种附件，如分励脱扣器、欠电压脱扣器、断相保护、短路故障显示、远距离操作机构、各种辅助触头、门联锁操作机构、隔离模块、各种防护外壳及附加接线端子，以实现功能齐全和方便用户。

    4.3 家用和类似场所用断路器 主要发展二极和四极，尺寸模数化，安装导轨化，短路分断能力从现有的4kA、6kA提高到10～15kA.在功能方面还有分励、欠压、过电压、断相、声光报警、防窃电等附属装置（模块化）。

    4.4 剩余电流保护断路器 适用于人身安全保护的小电流（≤100A）规格用剩余电流保护模块与家用和类似场所用断路器组合成漏电断路器，对于IΔn（漏电动作电流）大于30mA的，研制一些延时型，以适应级间的选择性保护需要。

    工业用，体积缩小，额定电流100～800A，短路分断能力达35～65kA，漏电动作电流为30mA、100mA、300mA、500mA、1A、2A等。在漏电动作方面，除快速动作外，还要有延时型（可调），同时具备漏电预告警[当漏电电流达50％IΔn时，开始报警（灯光闪烁、闪烁频率越高，表示漏电越严重）]，为适应不能断电的系统（如消防），应在这一系统设计开发只报警不脱扣的漏电断路器。还可在塑壳式断路器上加装剩余电流保护模块。IΔn做到0.03～3A.此外，还可在塑壳式断路器上派生单相接地故障保护功能。

    剩余电流（漏电）继电器，在现有基础上，开发400～800A规格（现JD1型仅做到250A）。

    按照用户的需要（非凡是大量使用电子元件的设备的地方），开发交流脉冲型、直流动作型、直流脉冲型等剩余电流动作断路器。

    5 小结

    以上介绍了我国低压断路器的发展过程及概况，并阐述了低压断路器的发展超势。随着电力工业的发展及城乡电网的改造，低压断路器正面临着一个发展机遇和如何适应市场经济的挑战，我们必须加大科研、开发力度，为市场提供高质量和高可靠性的低压断路器。