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    萬能框架式斷路器的結構

    發布時間:2022-10-27 10:15:00來源:南京漢墨電氣有限公司

    圖片5.png

    前排左一:控制器

    前排中:儲能機構,上部—綠色為欠壓脫扣器,藍色為合閘線圈(合閘電磁鐵),赭石色為分勵脫扣器

    前排右:電動機,上部——綠色部件為與欠壓脫扣器聯合使用的:欠壓延時控制器。

    后排斷路器本體(導電機構,滅弧室,進出線排),上部淺灰色部分為二次接線端子。

    圖片6.png

    框架斷路器分為這樣幾個大的版塊:

    1、觸頭導電部件

    由于承載電流多數在630A以上,最高可至6300A,出于支承,絕緣,以及預期短路電流較大,電弧能量強等方面因素的影響,觸頭導電部分,被密封在一個腔體內。外殼材料由專用的DMC材料壓制而成。各相導電觸頭上,分別裝設有專用的速飽和互感器。將該相的電流信號,傳遞至控制器。

    圖片7.png

    2、儲能操作機構

    利用一系列復雜的機械機構,拉伸一根大直徑彈簧儲能,利用脫扣機構,將主彈簧自拉伸位置解鎖釋放,進而執行合閘或者分閘的操作。

    主彈簧,及相連接整合在一起的這些連桿,彈簧,稱為儲能機構。

    主彈簧的拉伸,一方面可以通過一個手柄,可以人力完成。

    更多地,通過一個電機和相連的減速齒輪機構,依靠電機為主拉簧儲能。電操,儲能電機,MOE,叫法有點混亂。

    三(四)極觸頭,均分別與儲能機構相連接。

    圖片8.png

    儲能機構

    操作機構,是機械產品?;谒鶎W專業原因,覺得這部分比之控制器更重要,所以多看了好多。

    【四兩撥千斤是什么?看看這些較弱的塑料件就知道了?!?/p>

    【下面這些紅字,是說,紅字所代表的附件與儲能機構在此連接】

    圖片9.png

    【千斤:主拉簧】

    圖片10.png

    圖片11.png

    【最后:操作機構正面標準照】

    圖片12.png

    3、關于控制器

    圖片13.png

    (1)取_信號

    電流:

    A相互感器,B相互感器,C相互感器,N相互感器,變壓器中心點接地互感器;

    返回:電流值集合  IA/IB/IC/IN/Ig/IΔn

    電壓:

    A相電壓,B相電壓,C相電壓

    返回:電壓值集合 Uab Uac Ubc

    頻率:

    返回:f

    (2)數據預處理

    這部分用來根據電壓電流信號,計算出功率,功率因數,有功功率,無功功率

    運算出三相電流不平衡度,公式保密。

    這部分還用來統計諧波,【該計算統計,為程序員娛樂行為】

    計算_參數 

    P ,Q,SCOSΦ

    有功電能,無功電能,視在電能

    諧波,頻率

    三相不平衡度,過壓百分比,欠壓百分比,過頻百分比,欠頻百分比

    連接RAM故障規則數據庫。

    過載

    如果(Ia>2In)//2由客戶設定

    啟動過載計時程序   //如果15分鐘前短路過,這里的計時參數需要縮短,熱記憶功能

    如果計時=180秒,且Ia還大于2In

    發出過載信號。

    指令_發出{

    如果,接收到故障信號

    根據故障類型,發出用戶指定的故障處理規則:

    1,脫扣斷開斷路器//各種以“保護”結尾的功能

    2, 報警 (暫)不動作,發出信號吆喝//例如PAL預報警功能

    3, 協同向上級斷路器發出鎖定信號,自己上。//ZSI功能

    4,系統控制  向斷路器下級那個小名叫“不重要”的負載回路發出切除信號。//負載監控功能

    //以上四種類型,為自定義動作類型,姑妄一聽

    返回:故障類型,故障發生時間,故障處理記錄。

    控制器就是個這。

    4,【常用附件 分勵脫扣器,合閘線圈,欠壓脫扣器】

    這些部件,架設在斷路器儲能機構的上方,透過一些非常機巧的杠桿機構,四兩撥千斤的完成任務。

    分勵是遠程斷開。

    欠壓是電壓不爽時斷開

    有時候為了遏制欠壓的暴脾氣,會連接一個延時控制器,勸欠壓觀察,1、2、3、或5秒之后,判定欠壓故障不是那種日常波動,再由欠壓咆哮爆發。

    合閘線圈,也叫合閘電磁鐵。

    在監控室用電機對機構儲能之后,再派個人去現場摁下按鈕,有失體面,所以在機構上方裝設一個電磁鐵,全面實現自動化。這就是合閘線圈。

    電操(就是前面說的那個把主拉簧拉開的電機)以及分勵、合閘線圈,合稱為電合分。

    訂貨時常說的電合分電壓AC220V,說的就是這三個。

    把這些個東西分開,讓客戶采購ACB時候,還要去單獨購買分勵脫扣器,合閘線圈,電操,是一種傲慢的行為。

    70%~80%的ACB應用場所,有這些附件就夠了。其他附件,后面會一個個來說。這里咱們先就大體系說著。

    5,【高精尖附件】

    協議轉換模塊  

    ACB如果要帶有通信功能,控制器輸出的數據型號,多是按Modbus協議。要是您現場采用的是Profi或者Device Net,就得有個翻譯。

    信號繼電器模塊 

    故障類型,主彈簧儲能狀態(是否可以合閘),抽屜座上的信號(連接 斷開 試驗),要是想放大傳出,得有這個。

    控制器電源模塊  

    控制器工作電源基本上是DC24V

    之前出的DW45  2000~6300A的ACB,控制器里面空間富裕,所以板子下方會包含一個變壓器,AC220V的。但是要是您外接的二次電源是DC220V或者 DC110V,就得買個控制器電源模塊

    最近出來的那種小型化的DW450-1600A的產品,初期出來的時候,控制器沒有包含電源,電源模塊外置,頂在ACB的上面。買的時候得單收錢。

    【最近已經有廠家做出了內置變壓器的控制器】

    光電信號模塊

    主要是考慮信號的電氣隔離,用光耦的方式,傳遞信號。

    編程器

    帶線的遙控器,接控制器上,可以設定控制器的保護參數,個人良心沒有壞透,沒賣出去過,。

    6,【應用型附件】

    門框

    這個厚道些的廠家一般都含在標準配置里。

    相間隔板

    這幾塊塑料板,不知道為啥,大家都單獨賣。

    母線轉換

    ACB出線用的最多的,是后部水平接線(后面母排與大地平行)。

    要是現場接線條件惡劣,要是用了垂直接線,或者上水平下垂直,上垂直下水平什么的,您可能得單獨付款。

    但是最近出來的不少產品,都是水平母線端子,擰下螺絲轉90度,再擰上去就改成垂直接線了,我覺得這個是最貼心的設計之一。

    機械聯鎖

    機械聯鎖有好幾種

    首先是兩臺斷路器的,兩聯鎖

    其次是三臺斷路器的,三連鎖。三連鎖有好幾種應用方式

    三電源,兩常用電源一備用電源,兩電源一母聯...

    各種鎖(按鈕,抽屜,分閘位置鎖,M鎖N鑰匙,門聯鎖)

    按鈕鎖,就是按鈕前面加個罩子鎖上,然后不讓人摁住按鈕。

    抽屜鎖,就是鎖住抽屜不讓改變當前位置。

    門聯鎖,合閘時候,別想開門。這個得用抽屜式斷路器。

    分閘位置鎖,斷開的斷路器,鎖上之后,無法合閘。(鎖的是機構里面)

    M鎖N鑰匙,M一般大于N,鎖住之后,鑰匙才能拔下來,這也算是一種聯鎖啦。

    接地互感器(3PT 3PNT 4PT W)

    N相互感器

    漏電矩形互感器(矢量和,變壓器中性點接地)

    3..0智能控制器----寫在前面。

    這部分寫的很糾結。

    關鍵是頭緒梳理的有點亂,手邊有大概70本萬能式斷路器的樣本,篩出來了10本。

    本部分內容主要參考資料包括:

    【樣本】

    常熟開關廠:CW1 CW2 CW3

    天津百利:TW30,TW40

    施耐德電器:MT,MTE

    ABB:Emax

    西門子:3WL,3WT

    【參考文章 引用內容經過少量改寫,未與作者聯系。如有引用本部分內容,請尊重原作者勞動,注明參考文章】

    1,《低壓電器》2008年第2期  應用IDMTL提高建筑配電系統供電可靠性
        趙天意 上海交通大學,何巍偉 施耐德電氣(中國)投資有限公司 

    2,北京人民電器廠有限公司《營銷公司培訓教程>>B_DOC_acb_2010_MCR與HSISC》

    3,中國專利信息中心,相關專利文獻。

    【關于幾個問題的說明】

    1,以下的內容,不建議大家去深究,基于應用的角度了解感覺就可以滿足絕大部分的工作了。

    2,第一條的說明,是給自己打圓場,這部分想寫簡單了很難,想寫深入了,能力不足,所以大家把這個當且只能當另一個新人的讀書筆記來看。

    3,關于參考資料:土木上傳時候,由于沒有權限,分壓縮包太麻煩了。有需要這些樣本的請留言。

    控制器功能概覽

    個人覺得:

    理解記憶控制器的功能可以首先將之分成幾個大的部分:

    1,  保護功能:過電流/接地、漏電保護/其他......

    2,  測量功能:電流電壓頻率功率...

    3, 通信與協同:控制器將信號與不同的設備交互,實現不同的功能。比如:與上位機通信,實現現場數據的遠程監控,現場參數的遠程調節,遠程控制與其他ACB通信,當短路電流來臨時,上下級斷路器通信約定動作邏輯,實現【ZSI】(Zone Selective Interlock)區域選擇性聯鎖與雙電源控制器通信,這個未必有數字信號的交互。但是透過一個控制器,實現了兩臺斷路器,【兩路電源的投切】。所以更適宜叫做協同。與下級負載通信,當監測到 回路電流故障時,透過中間層繼電器模塊,斷路器可以向較不重要的負荷回路發出切除信號。當回路恢復正常后,可發出復位信號?!矩撦d監控】與手持調試設備的通信,可以自手持終端去調整萬能斷路器的參數,這個有可能可以改變一些透過面板不能修改的參數數據。

    4,自檢與用戶界面,自檢用以監視控制器自身工況(溫度,軟件錯誤handle等等),用戶界面是用戶對控制器參數進行操作的接口

    圖片14.png

    3.1.1過電流保護

    必須得寫在前面:保護并不全都意味著斷開回路。保護,是針對異常情況的做出的響應舉措。

    斷路器跳閘  和 發出報警信號,是常見ACB保護措施

    a)  LSI N 這個是四種過電流保護。

     Long-time delay 長延時;

    Short- time delay 短延時;

    Instant短路瞬時;

    b)N極保護   中性線保護

    需求

    當負載不平衡或者3次諧波含量比較高的時候,中性線上可能有較大的電流:

    一方面我們有時會將中性線導線截面設定為相線截面2倍。

    一方面需要為中性線設定專門的保護參數

    職責承擔

    萬能式斷路器的智能控制器

    按照保護參數設定劃分為(這里列出的是正常的工況下,N極設定的額定電流):

    OFF(無保護);

    0.5In;

    In;

    1.6In;

     2In

    安裝使用方法

    如果,在安裝3P斷路器的場所,需要中性線保護:  

    采用 :3P斷路器+外接中性線互感器

    需要斷路器控制器中性線保護功能【LSIN】

    中性線互感器接入控制器。

    如果,在安裝4P斷路器的場所,需要中性線保護。

    采用:有中性線保護功能的控制器、

    保護參數設定

    設定方式

    —遠程設定(中控室到配電室4km)

    —斷路器上直接設定:旋鈕/菜單【旋鈕便宜,菜單貴】

    —外置編程器,以串口,紅外接口,RS485/232等形式將手持設備連接至控制器,設定參數【這有點裝腔調】

    設定值

    —N極保護參數最少有兩檔可以調節:OFF和In。

    關于接地保護G,向后放一些。

    放點測量,電流 電壓 功率因數,功率,電度表。

    為此當干一大杯。

    這些職能,雖然深藏配電室后宮,為各種多功能NB電度表的光輝所掩蓋,但是還是一樣熱情洋溢的出現在所有企業的樣本之上。

    祈禱某日,ACB得寵,將電度表糞土于世上。

    這里放一張電流測量的樣子吧。其他U,f,P,kW什么的都差不多。
    圖片15.png

    圖片16.png

    幾種說出來縮寫的意思 顯得NB的內容

    MCR和HSISC
    MCR  making current release  合閘短路分斷
    HSISC High Set Instant  Short Circuit 超大短路電流分斷
    一點便于理解的基礎知識。
    ACB的脫扣,需要經過這樣一些過程
    1,互感器感應到電流信號,控制器運算,發出動作指令。
    2,動作機構動作,脫扣斷開。
    【關于MCR】
    0,在斷路器合閘的瞬間,控制器就像電腦開機一樣,有一個加電,自檢之類的過程。
    1,情境
       設想,如果萬能式斷路器合閘的一瞬間,回路中有短路點存在。
        此時如果等控制器反映過味來,然后發出指令,起碼要幾百毫秒,對于金屬性短路的故障,此時很可能造成燒大母排或者拱高壓側保護。
    2,解決
        MCR功能用以解決這個保護真空期。
       MCR,合閘短路脫扣,指的就是不經由控制器管理的保護性脫扣。
        MCR 一般在萬能式斷路器合閘后的100mS內有效。在此時間內的短路電流,由一些更為直接的硬件回路直接控制。
        一旦有短路故障,則硬件回路瞬時給出脫扣信號,斷開回路。時間一般可以控制在10mS以內。
          下面是搜集到的一些參考信息,沒怎么看懂 
         帶有MCR和HSISC功能實現電路的斷路器。它包括有智能脫扣器,在智能脫扣器帶有的MCR和HSISC功能電路中還包括分壓電路,它的輸出端與MCR和HSISC功能電路中的跟隨器的輸入端相連;分壓電路包括串聯的三個電阻,其中一端接地的電阻與三極管集電極和發射極并聯,它的基極通過三個電阻以外另一電阻接單片機的I/O端口,由集成運算放大器及其周邊電路構成跟隨器、反向器和窗口比較器,電源電壓通過斷路器的輔助觸頭和另一電阻接于單片機的I/O端口。由于單片機響應極快,進行接通分斷和越限跳閘保護的過程可以認為全部由硬件實現,避免了軟件運算,節約采樣和計算時間,可高速瞬時保護。保護的整定值可通過調整分壓電路的電阻來改變,因此具有可調性。

    【HSISC】 High Set Instant  Short Circuit
    隨著單體變壓器容量的提升,性能的提升,計算短路電流日益駭人。
    所以ACB的分斷能力,也就從50,65,85,100,150kA一路飆升。
    在此過程中,應用到了多種手段以提升ACB的分斷能力。
    HSISC是一種應用于超大電流分斷情況下的技術。
    High Set Instant  Short Circuit
    一般地,HSISC的閾值設定在Icw短時耐受電流值附近,當遭遇極大短路電流值時,不經由控制器,不運算,不等待互感器信號,直接分斷。
    MCR和HSISC是廠商價格表中常見的可選功能。相比之下,MCR幾乎家家有,而HSISC出現的不是那么多,見到的,可以在下面跟著帖子說說都誰有。

    DMTL

    【IDMTL】 Inverse Definite Minimum Time Lag  反時限最小延時保護【之前寫的有筆誤,抱歉】
    變壓器的兩側,一邊是高壓熔斷器,一邊是低壓的框架斷路器,這兩個保護器件之間,存在著選擇性配合問題。
    按照常規的保護曲線,如果將斷路器的過載動作值設定過高,易導致高壓熔斷器越級熔斷。
    設定值太低的話,電工忙不過來,生產連續性要求高的場所,更是要出事。
    IDMTL,是在ACB中內置調節功能,調節【過載長延時】保護特性,使之與高壓熔斷器匹配,避免出現上述兩難困境。
    這個東西用的不是很多,可參考CW3樣本和下面的這篇文章【應用IDMTL技術提高建筑配電系統供電可靠性】
    作者:上海交大 趙天意 施耐德電氣  何巍偉
    文章寫的蠻清楚的

    PAL

    【PAL】pre alarm 過載預報警     (這個縮寫沒有去細查過,不過玩魔獸的管這個叫帕拉丁...電視制式也有個PAL)
    PAL不只是出現在萬能式斷路器中,也出現在帶有電子脫扣器的塑殼斷路器里,電動機保護器也有...
    設計時:    假定一個回路額定電流為1000A(根據計算得到)
    運行中:    當電流在1000A的90%以內,認為是正常狀態
                        當負荷超過900A時,電力管理部門就需要注意,負荷有過載的可能性。
    PAL功能是應這種需求而設計的。
    設定一個預報警門限值,例如額定值的90%,設定一個延時時間,例如120S
    以上面的數據為例子,當回路電流持續在900A以上,超過120S時,萬能式斷路器可以提供一個報警節點信號,用以提示運行部門注意負載狀況。

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