微型斷路器的技術突破

時間：2012-07-18 18:57:40    第一對焦：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中已經(jīng)談得很多了，這里僅從應用的角度談幾個觀點：

1) “配合”是指至少兩個上下級過流保護裝置之間的保護協(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實施的手段不同。如果僅從改變上級過流保護裝置(斷路器為例)的特性看：

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

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

當然，改善上下級選擇性配合的手段并非局限于動作時間配合，還可基于電流配合、能量配合、邏輯

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

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施手段看，兩種配合之間是存在沖突的。

注： 低壓過流保護裝置以斷路器為主， 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，電纜敷設和設備安裝的專業(yè)化程度不高，但用電設備的分布范圍廣，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。尤其在負載高峰時段，供電部門忙于應付各類跳閘停電事故。又因為終端配電很少考慮選擇性配合，單一短路故障可能造成整個樓層或樓宇停電，這又使供電部門的故障定位和恢復供電工作雪上加霜。

從電氣設計角度看，在一般住宅單元的內(nèi)部，對于電擊傷害的防護也存在誤區(qū)，有的設計者只考慮在住宅總開關處安裝一個剩余電流保護電器，或者整個住宅單元只用一個回路供電，或未考慮上下級斷路器的動作時間差等，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)絡中斷(路由器失電)等。

在一般住宅單元的外部，設計人員可能未考慮供電側過流保護裝置的選擇性配合。用戶入戶側安裝有進戶熔斷器或斷路器，但屬于供電部門的管轄范圍。如果這些過流保護裝置因選擇性配合不佳而誤動作(下級斷路器已經(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構的改進，尋找提高選擇性的方法

配電變壓器的低壓側往往有三或四層配電(常用電壓220/380V，IEC電壓標準230/400V), 在第一或第二配電層， 設計者會視用戶要求考慮選擇性配合，但所關聯(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;但選擇性設定復雜，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。此層的負載分散復雜，用戶也非專業(yè)人員。需要一個成本合理、實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情報網(wǎng)、中國建筑設計研究院和ABB中國有限公司組辦的“中國智能建筑青島電氣沙龍”交流會上， ABB德國的高級專家Mr. Bernd Siedelhofer先生介紹了S700 帶選擇性的過電流保護斷路器的結構、原理和應用。與會專家對ABB具有全選擇性功能的S700 SMCB作了積極的肯定，并強調(diào)在國內(nèi)的終端配電中應提高選擇性配合要求，而ABB的 S700 SMCB的成熟應用是個很好的借鑒。

終端電器提高選擇性配合能力的困惑

按照IEC60898/GB10963技術標準，終端配電用微型斷路器(MCB)一般是需要快速動作的，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“額定短時耐受電流Icw”，所以同電流等級的MCB體積遠小于MCCB的體積。

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