微型斷路器的技術(shù)突破

時(shí)間：2012-07-18 18:57:40    第一對(duì)焦：ABB中國

選擇性配合和后備配合

選擇性配合和后備配合在各種雜志文獻(xiàn)中已經(jīng)談得很多了，這里僅從應(yīng)用的角度談幾個(gè)觀點(diǎn)：

1) “配合”是指至少兩個(gè)上下級(jí)過流保護(hù)裝置之間的保護(hù)協(xié)調(diào)，不考慮另一方的配合是不存在的。

2) 選擇性配合和后備保護(hù)實(shí)施的手段不同。如果僅從改變上級(jí)過流保護(hù)裝置(斷路器為例)的特性看：

A) 通常用延遲上級(jí)斷路器的動(dòng)作以等待下級(jí)斷路器動(dòng)作，從而獲得較好選擇性配合

B) 通常用加快上級(jí)斷路器的動(dòng)作以限制短路能量，從而為下級(jí)斷路器提供后備保護(hù)

當(dāng)然，改善上下級(jí)選擇性配合的手段并非局限于動(dòng)作時(shí)間配合，還可基于電流配合、能量配合、邏輯

控制等手段。當(dāng)然，最好斷路器本身就能為其他過流保護(hù)裝置提供良好的選擇性和后備保護(hù)。

3) 要求選擇性配合的目的是減小故障停電范圍;要求后備配合的目的是降低投資成本。

4) 從兩種配合不同的目的和不同的實(shí)施手段看，兩種配合之間是存在沖突的。

注： 低壓過流保護(hù)裝置以斷路器為主， 下文中如果沒有說明，用斷路器指代過流保護(hù)裝置。

終端配電連續(xù)性現(xiàn)狀

從終端配電現(xiàn)狀看，電纜敷設(shè)和設(shè)備安裝的專業(yè)化程度不高，但用電設(shè)備的分布范圍廣，亂拉亂接的情況比較普遍;非專業(yè)用戶多，超載現(xiàn)象普遍，過載或短路故障概率很高。尤其在負(fù)載高峰時(shí)段，供電部門忙于應(yīng)付各類跳閘停電事故。又因?yàn)榻K端配電很少考慮選擇性配合，單一短路故障可能造成整個(gè)樓層或樓宇停電，這又使供電部門的故障定位和恢復(fù)供電工作雪上加霜。

從電氣設(shè)計(jì)角度看，在一般住宅單元的內(nèi)部，對(duì)于電擊傷害的防護(hù)也存在誤區(qū)，有的設(shè)計(jì)者只考慮在住宅總開關(guān)處安裝一個(gè)剩余電流保護(hù)電器，或者整個(gè)住宅單元只用一個(gè)回路供電，或未考慮上下級(jí)斷路器的動(dòng)作時(shí)間差等，這些都可能產(chǎn)生因短路或接地故障造成全屋停電，包括安全系統(tǒng)停電失效、冰箱和維生系統(tǒng)(魚缸)停電，網(wǎng)絡(luò)中斷(路由器失電)等。

在一般住宅單元的外部，設(shè)計(jì)人員可能未考慮供電側(cè)過流保護(hù)裝置的選擇性配合。用戶入戶側(cè)安裝有進(jìn)戶熔斷器或斷路器，但屬于供電部門的管轄范圍。如果這些過流保護(hù)裝置因選擇性配合不佳而誤動(dòng)作(下級(jí)斷路器已經(jīng)切斷故障)，顯然也是不必要地增加了供電部門出勤檢修工作量，并大大增加了故障斷電時(shí)間。

選擇性配合的研究途徑

因終端配電中選擇性配合日趨重要，本文主要討論選擇性配合。一般而言，研究選擇性配合有兩種研究途徑，但它們互相支持，配合使用：

A) 通過研究上下層斷路器間的配合，尋找提高選擇性的方法

B) 通過研究斷路器本身結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，尋找提高選擇性的方法

配電變壓器的低壓側(cè)往往有三或四層配電(常用電壓220/380V，IEC電壓標(biāo)準(zhǔn)230/400V), 在第一或第二配電層， 設(shè)計(jì)者會(huì)視用戶要求考慮選擇性配合，但所關(guān)聯(lián)的斷路器數(shù)量不多，分布集中，往往可選智能化斷路器滿足選擇性配合要求;但選擇性設(shè)定復(fù)雜，并需要專業(yè)人員管理。在這些場合，往往采用 A) 研究途徑。

第三或第四層屬終端配電，因成本原因很少考慮選擇性或供電連續(xù)性。此層的負(fù)載分散復(fù)雜，用戶也非專業(yè)人員。需要一個(gè)成本合理、實(shí)施簡單的方案來保證日益增長的供電連續(xù)性要求。在這些場合，我們往往采用 B) 研究途徑，即研發(fā)新一代斷路器來滿足選擇性要求。

早在2004年，在中國智能建筑技術(shù)情報(bào)網(wǎng)、中國建筑設(shè)計(jì)研究院和ABB中國有限公司組辦的“中國智能建筑青島電氣沙龍”交流會(huì)上， ABB德國的高級(jí)專家Mr. Bernd Siedelhofer先生介紹了S700 帶選擇性的過電流保護(hù)斷路器的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。與會(huì)專家對(duì)ABB具有全選擇性功能的S700 SMCB作了積極的肯定，并強(qiáng)調(diào)在國內(nèi)的終端配電中應(yīng)提高選擇性配合要求，而ABB的 S700 SMCB的成熟應(yīng)用是個(gè)很好的借鑒。

終端電器提高選擇性配合能力的困惑

按照IEC60898/GB10963技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，終端配電用微型斷路器(MCB)一般是需要快速動(dòng)作的，以盡快切斷短路故障。換言之，它不需要按照IEC60947/GB14048的規(guī)定，承受“額定短時(shí)耐受電流Icw”，所以同電流等級(jí)的MCB體積遠(yuǎn)小于MCCB的體積。

如果期望提高上下級(jí)MCB的選擇性配合能力，則需要提升上級(jí)MCB承受短路電流的時(shí)間，以讓下級(jí)MCB迅速切除故障區(qū)域的短路電流;同時(shí)，為了保證“祖父級(jí)(Grandfather)”的短路保護(hù)裝置不至因短路電流過大、時(shí)間過長而誤動(dòng)作，也需要控制上級(jí)MCB的限流特性和動(dòng)作時(shí)間。換言之，帶選擇性的過電流保護(hù)斷路器SMCB應(yīng)要解決多級(jí)保護(hù)器件之間的選擇性問題。ABB研發(fā)的 S700/S750 SMCB在技術(shù)上獲得成功突破，解決了“熊和魚掌不可兼得”的難題。