低壓塑殼斷路器技術(shù)在城網(wǎng)改造中的應(yīng)用
本文根據(jù)城網(wǎng)低壓塑殼斷路器的選用準(zhǔn)則，闡述幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，并且以實(shí)例剖析城網(wǎng)低壓配電方案的優(yōu)缺點(diǎn)關(guān)健詞：城網(wǎng)；配電；斷路器；改造；發(fā)展：TM 56：A術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，并且以實(shí)例剖析城網(wǎng)低壓配1前言全國(guó)城市電網(wǎng)改造已經(jīng)轟轟烈烈地開(kāi)展起來(lái)，各地電業(yè)局根據(jù)本地的資金條件和供電的現(xiàn)狀選擇供電方案，如果元器件的技術(shù)性能跟不上，必然影響到供電的連續(xù)性和可靠性從七十年代到九十年代的二十年中，低壓塑殼斷路器有了飛速發(fā)展，不少技術(shù)和性能為城網(wǎng)改造的低壓部分提供強(qiáng)有力的支持本文根據(jù)城網(wǎng)低壓塑殼斷路器的選用準(zhǔn)則，闡述幾個(gè)關(guān)鍵技電方案的優(yōu)缺點(diǎn)2低壓塑殼斷路器運(yùn)行的要求、存在的問(wèn)題及主要部件的發(fā)展2.1城網(wǎng)對(duì)低壓塑殼斷路器的要求根據(jù)塑殼斷路器選型準(zhǔn)則，把城網(wǎng)對(duì)斷路器的要求及斷路器目前存在的問(wèn)題列舉如下基本準(zhǔn)則可靠性準(zhǔn)則連續(xù)性準(zhǔn)則可擴(kuò)展性準(zhǔn)則要求國(guó)內(nèi)執(zhí)行IEC標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在I類或類負(fù)荷中按Ics校驗(yàn)，部分類及I類負(fù)荷中按Icu校驗(yàn)適用于隔離，可靠的分?jǐn)嘀甘?，看得?jiàn)（或確定分?jǐn)嘀甘荆┓謹(jǐn)唷⒄骐p重絕緣，閉鎖聯(lián)鎖采用時(shí)間、電流、邏輯、能量選擇性、免維護(hù)，采用經(jīng)濟(jì)性和可靠性并舉的級(jí)聯(lián)技術(shù)安裝簡(jiǎn)單、模塊化設(shè)計(jì)、互換性、通用性、電網(wǎng)監(jiān)控、通訊觸頭熔焊在一起或“燒存毛”機(jī)構(gòu)變形、溫升太由于無(wú)隔離功能帶來(lái)生故障電流較大時(shí)上下級(jí)斷路器功能無(wú)法擴(kuò)展或在高、滅弧措施較差、導(dǎo)致命危險(xiǎn)，指示不可靠，無(wú)同時(shí)跳閘或越級(jí)跳閘，僅功能浪費(fèi)，增容時(shí)不得不問(wèn)斷路器本體過(guò)大，飛弧距閉鎖易引起誤合閘。單層注重單個(gè)器件性能忽視更換斷路器和開(kāi)關(guān)柜體，題離過(guò)大，要求較大柜體空間絕緣易受凝露影響系統(tǒng)匹配，可靠性差重復(fù)投資較多22低壓塑殼斷路器觸頭的發(fā)展斷路器觸頭系統(tǒng)發(fā)展至今，共有三種觸頭結(jié)構(gòu)aU型吸引結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗用金屬較少，開(kāi)斷較慢，滅弧效果較差，限流性能較差，分?jǐn)嗄芰^低，國(guó)產(chǎn)斷路器及大多數(shù)進(jìn)口產(chǎn)品均屬此類圖lb，U型排斥結(jié)構(gòu)，采用反向電流原理，加快分?jǐn)嗨俣龋瑴缁⌒Ч^好，限流性能強(qiáng)，分?jǐn)嗄芰^高雙旋轉(zhuǎn)觸頭結(jié)構(gòu)，由于雙旋轉(zhuǎn)分?jǐn)嗉夹g(shù)（觸頭快速排斥，兩個(gè)具有陡峭波前電弧電壓出現(xiàn)）短路電流被兩個(gè)觸頭同時(shí)分?jǐn)?，大大地限制了短路電流和提高了分?jǐn)嗄芰?，分?jǐn)鄦卧g產(chǎn)生的壓力能加快斷路器跳閘，施耐德電氣公司研究出這項(xiàng)技術(shù)，并受專利法保護(hù)。
據(jù)用戶反饋信息看，目前這三種觸頭系統(tǒng)中的U型排斥結(jié)構(gòu)表具有很多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多化率產(chǎn)生排斥力而分?jǐn)?，觸頭分?jǐn)嗫旖?，滅弧效果、限流性能及分?jǐn)嗄芰Χ驾^好。由于工藝結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和技術(shù)上的難度，這類觸頭結(jié)構(gòu)正在研究和：作為斷路器保護(hù)中樞的跳閘系統(tǒng)大體上分兩種：電流一時(shí)間型和電流一時(shí)間一能量型，其中后一種是近期發(fā)展起來(lái)的。
電流一時(shí)間型跳閘系統(tǒng)：能較好的解決過(guò)載及小電流故障脫扣問(wèn)題（L~ 25In），對(duì)大電流短路（25t及以上）其選擇性動(dòng)作存在缺陷，例如，上下級(jí)斷路器同時(shí)跳閘、上級(jí)斷路器越級(jí)跳閘等，無(wú)自保護(hù)功能電流一時(shí)間一能量型跳閘系統(tǒng)：有自保護(hù)功能，增強(qiáng)了快速限流斷路的分?jǐn)嗪筒僮鞯目煽啃裕鉀Q了大電流短路時(shí)電流一時(shí)間型跳閘系統(tǒng)存在的非選擇性問(wèn)題。
不管哪種跳閘系統(tǒng)，必須具備如下特點(diǎn)：對(duì)于電流一時(shí)間一能量型跳閘系統(tǒng)，能很好地滿足上述要求：設(shè)備壓力?。阂允┠偷孪蘖餍蛿嗦種S250為例（見(jiàn)），與早期斷路器相比限流型斷路器的壓力被限制，斷開(kāi)時(shí)間4ms，極限分?jǐn)嚯娏髅摽劭煽啃裕耗芰棵摽巯到y(tǒng)是短路時(shí)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的一部分，所以依賴于斷路器框架電流和額定值。
瞬時(shí)電壓降：由于短路引起的電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降一直持續(xù)到電弧電壓大于電網(wǎng)電壓斷流，這個(gè)電壓降值與斷路器和咸所用的脫扣器有關(guān)。
圖―限流型斷路器見(jiàn)圖A電弧電壓快速發(fā)以上分析可知，電流一時(shí)間一能量型跳閘系統(tǒng)為電網(wǎng)的安全運(yùn)行，設(shè)備的可靠動(dòng)作提供了有力支持。
3城網(wǎng)中的低壓配電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于在城網(wǎng)中使用的配電斷路器，在滅弧時(shí)可用所示電路來(lái)模擬：要使ia達(dá)到零并且穩(wěn)定在零值上要滿足兩個(gè)條件：R觸頭斷開(kāi)時(shí)的接觸電阻和電弧電阻之和是暫態(tài)變量。
以單相直流電為例來(lái)分析其滅弧原理，根據(jù)以上電路，開(kāi)始下降至零。中的分布電容起著短路電弧的作用，加快了滅弧的速度交流電路分?jǐn)嗫煽礊樗矔r(shí)的直流分?jǐn)?，分?jǐn)嚯娏鳛樗矔r(shí)電壓的2Un，見(jiàn)如果考慮Ria影響，Ua值波前更加陡峭Ur 全選擇性定義：在電網(wǎng)任意一點(diǎn)的故障電流（從過(guò)載電流至極限短路電流）均能被臨近的斷路器分?jǐn)?，而電網(wǎng)中的其他斷路器仍將工作不跳閘。
目前，基于能量的選擇性技術(shù)依賴于上下級(jí)斷路器額定值和脫扣器的額定值新型斷路器能夠提供分?jǐn)嗄芰σ韵碌娜x擇性范圍，簡(jiǎn)單的全選擇性規(guī)則：框架電流之比大于或等于2 5，且脫扣器整定值之比大于1.6如果在中使用高限流型斷路器，代替或延伸該配電回路中的某一環(huán)節(jié)，該斷路器不會(huì)降低原來(lái)配置的選擇性極限，相反，如果安裝在電網(wǎng)下級(jí)，其限流能力增強(qiáng)了選擇性水平，可能達(dá)到全選擇性。用NS250代替C250H或C250L，增強(qiáng)了選擇性，而且選擇性變?yōu)槿x擇性。作為上級(jí)，系統(tǒng)的選擇性水平至少等于原配置水平。
3級(jí)聯(lián)技術(shù)加強(qiáng)低壓配電系統(tǒng)可靠性級(jí)聯(lián)定義：是限流性的一種應(yīng)用，使得放在限流斷路器下級(jí)的斷路器獲得“加強(qiáng)的”分?jǐn)嗄芫?。其?shí)質(zhì)是上級(jí)限流斷路路器起著對(duì)大的短%電流的阻攔作用，因而，在下級(jí)安裝的斷路器其分?jǐn)嗄芰纱蟠蟮陀诎惭b處的預(yù)期短路電流值，并可在正常分?jǐn)嗟臈l件下運(yùn)行級(jí)聯(lián)一般由制造廠的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證、制造廠應(yīng)提供上下級(jí)配合的可能的組合表用NS250代替C250系列選擇性變成全選擇性的例子。
應(yīng)用范圍：在上級(jí)限流斷器所控制的整個(gè)電路上限制電流級(jí)聯(lián)與放在此斷路器下級(jí)的所有產(chǎn)品均有關(guān)，它不僅限于依次相連的兩臺(tái)斷路器，還可以與不同柜中安裝的斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)。這種技術(shù)可用于配電系統(tǒng)中任意一點(diǎn)上，安裝分?jǐn)嗄芰Φ陀陬A(yù)期短路電流的斷路器中的ABC三臺(tái)斷路器串聯(lián)，那么這三臺(tái)斷路器之間的級(jí)聯(lián)運(yùn)行在下述兩種情況下得到保證：第一臺(tái)A與B或C級(jí)聯(lián)配合（即使B和C之間沒(méi)有級(jí)聯(lián)關(guān)系），只要檢查A+B或A+C有足夠的分?jǐn)嗄芰涂梢粤恕?br />
相鄰兩臺(tái)電路相互配合，A與B和B與C（即使A和C之間沒(méi)有級(jí)聯(lián)關(guān)系），只要檢查A+B和BhC有足夠的分?jǐn)嗄芰纯煽梢?jiàn)，級(jí)聯(lián)技術(shù)提高了下級(jí)斷路器的分?jǐn)嗄芰?，增?qiáng)了配電網(wǎng)絡(luò)中各級(jí)斷路器的選擇性，4城網(wǎng)低壓方案一例剖析方案中使用施耐得電氣公司的低壓塑殼斷路器，這個(gè)配電系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：1.每個(gè)NS斷路器具有全視在分?jǐn)喙δ?，具有有載隔離和分?jǐn)喙δ芸偰茏詣?dòng)分?jǐn)嗷謴?fù)工作方便易于增加附加功能等優(yōu)點(diǎn)。
2斷路器模塊化結(jié)構(gòu)，在用戶增容、擴(kuò)展功能時(shí)不增加或少增加費(fèi)甩3.NS系列上下級(jí)斷路器很容易實(shí)現(xiàn)保護(hù)性配合，確保供電連續(xù)性用NS組成的系統(tǒng)，級(jí)聯(lián)技術(shù)自然而然得以運(yùn)用，由于級(jí)聯(lián)性能可以使下級(jí)斷路器的分?jǐn)嗄芰Υ蟠筇岣?，選擇性范圍擴(kuò)大，整個(gè)配電系統(tǒng)可靠性得到增強(qiáng)級(jí)聯(lián)技術(shù)的使用，大大降低下級(jí)斷路器的容量和成本NS是高限流型的斷路器，可以降低故障電流引起的電5動(dòng)力、電磁力、熱應(yīng)力對(duì)。設(shè)備的破壞程度，延長(zhǎng)導(dǎo)線材料及電網(wǎng)中設(shè)備的使用壽命5結(jié)束語(yǔ)限流性、選擇性、級(jí)聯(lián)及滅弧的快速性與可靠性是九十年代低壓斷路器研究及實(shí)踐的重要貢獻(xiàn)，如果這些斷路器（如：類似施耐德電氣公司的COMPACTNS）的技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)城市電網(wǎng)中，將使電網(wǎng)在投資、運(yùn)行成本和連續(xù)服務(wù)獲得巨大效益（上接24頁(yè)）與瞬動(dòng)保護(hù)電磁鐵的線圈有了通路，短路電流通過(guò)電磁鐵，而不通過(guò)雙屬元件或發(fā)熱元件（它們的阻抗大于電磁鐵線圈），這樣就避免了雙金屬或發(fā)熱元件遭受短路電流而受摜4雙金屬元件的設(shè)計(jì)塑殼式斷路器或熱繼電器常用的雙金屬元件的形狀是懸臂梁，如所T-T0為溫度的變化，°C；L-元件的長(zhǎng)度，mm；1元件的厚度，mm機(jī)械推力一在恒定溫度下原件產(chǎn)生位移的力1一元件的寬度，mm；E-元件材料的拉伸彈性模量，Mpa；△f-元件的位移量，mm熱推力一元件的位移受到完全限制時(shí)，因溫度變化產(chǎn)生的彎曲全部變?yōu)榱Α?br />
最大負(fù)荷（彎曲）應(yīng)力將以上公式總結(jié)如下：溫度變化時(shí)的位移量bookmark2溫度變化時(shí)產(chǎn)生的熱推力最大負(fù)荷（應(yīng)力）比比赴反成響比成方影正度平的成厚的度值的度寬化的長(zhǎng)料變料料材度材材受溫與與不與1與材料的厚度平方成正比2與材料的寬度成正比3與材料的長(zhǎng)成正比4與溫度變化值成正比1與材料的厚度平方成反比2與材料的長(zhǎng)成正比3與材料的寬度成反比4與熱推力成正比
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