A智能型万能式断路器设计开题报告.docx

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A智能型万能式断路器设计开题报告

开题报告

1．文献综述：

结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

-----我国智能式万能型断路器的开发与展望

1引言

在我国，低压断路器销售额约占低压电器总销售额的35%～40%，目前产品是三代同堂，但第三代产品近年来销售额迅速上升，已超过低压断路器总销售额的40%以上。

我国自行研制开发的DW45系列框架式断路器近年来推广很快，已达到我国高档低压断路器产品总量的50%。

我国第三代自行设计的典型产品是DW45系列智能型万能式断路器，目前已批量生产的壳架电流等级有：

2000A、3200A、4000A、6300A四种，这种断路器具备过载长延时、短路短延时、短路瞬动的三段保护功能，又有单相接地故障保护功能。

其智能化控制器（脱扣器）可实现：

电流表、电压表功能；额定电流、整定电流、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和通信接口等功能。

从短路分断能力来看，完全可以满足容量至3150kVA及以下的变压器作主开关（总保护开关）的要求。

2智能式万能型断路器的基本类型

万能式断路器DW45系列断路器为智能型，分三个阶段开发。

1991-1997年以前为框1（DW45-200）开发阶段，这是最困难的一个阶段，它是本系列的基础阶段，其任务要开发高性能，高分断的短路器本体和智能控制器。

以后的框2（DW45-4000），3（DW45-6300）都是以框1为基础而开发成功的。

1．第三代万能式智能性断路器的开发

DW45-630～6300智能型断路器分为3个框架等级，智能短路器由两大部分组成，即短路器本体和智能控制器，现分叙如下。

⑴断路器本体

本系列短路器采用模块结构，由触头系统、灭弧系统、底座、操作机构、抽屉座、

失压脱扣器、分励脱扣器、释能电磁铁、辅助开关、智能控制器及各种连锁组成。

结构上按“田川式分隔原理”布置，以达到结构紧凑和双重绝缘的目的，其外观也整齐美观。

1）框Ⅰ基本结构框Ⅰ（2000A）是本系列断路器的基本结构及设计基础，其他

两个框架都是在此基础上发展而来的。

①触头系统DW45断路器的触头系统采用一挡触头，动触头由多条回路并联，以提高触头的电动稳定性，其软联接按采用铜编织成，柔性极性。

触头支持为压塑件，明显改善了触头系统的绝缘性能。

触头系统置于类似塑壳断路器的绝缘底垫中，每相的导电部件由绝缘筋条隔开，使每相的导电部件均由绝缘小室中活动，当产生电弧时，气体不能向左右和上下喷射，只能向上运行，快速进入灭弧室而熄灭。

保证上下进线的短路分断能力相同。

②灭弧室灭弧室置于短路器的上方，采用复式灭弧原理，灭弧室壁用绝缘材料压制而成。

灭弧室内有灭弧栅片。

引弧片等。

灭弧室的出口为狭缝状，可把游离区限制在80MM以内。

没有超出抽屉式短路器上置的壳罩，也就是说实现了零飞弧区，保证在电器成套装置中安全可靠使用。

③操作机构。

DW45短路器的操作机构全系列通用，由储能机构、自由脱扣器、电动机传动机构组成。

操作机构设计的关键要掌握反动特性，调整各弹簧的参数，才能做到全系列的机构，特别是框架3的操作机构采用同一形式的机构。

④其他失压脱扣器、分励脱扣器、释能电磁铁采用螺管式，相同的外型尺寸，便于生产。

2）框Ⅱ的基本结构框Ⅱ（3200A）是框Ⅰ基础上发转而成的。

由于额定电流从2000A提升到3200A，所以每相由框Ⅰ的10条并联支路提高到14条并联支路。

每相灭弧室也相应增宽，即增加了灭弧能力。

利用框Ⅱ四极断路器可设计成DW45-4000三极断路器，其设计思路较为独特，即将四极断路器中间的两极并联作为B相。

其道理是因为中间相（B相）散热较困难，采用二极并联后，减少了发热，因此框Ⅱ能满足4000A三极的要求。

这一挡三极断路器应用得较多，经济效益明显。

3）框Ⅲ基本结构。

框Ⅲ（6300A）则由两个框Ⅱ断路器并联，因而要解决电流信

号采样技术。

为了达到最大的通用性，保持采样互感器结构通用，采用调整二次匝数，

输出叠加后送入控制器中的微机处理，以达到保护与控制能力。

（1）智能控制器

智能型控制器除了本体具有高分断能力，高短时耐受性能及良好的操作性能外，

必须装配一个性能优越的智能控制器。

1）DW45的智能控制器采用微处理控制，按键整定方式。

由电流变换器，辅助电源

变压连锁机构，控制线路及执行元件组成。

电流变换器安装于短路器母线上，是由绝

缘壳包住，构成一个独立单元，同时去除了可能造成相间短路的脱扣轴（过去的断路

脱扣轴横跨三相，当有电弧下逸时往往造成相间短路）。

1电流变换器为注在同一个壳体内的俩个不同的变换器，一个为铁心的速饱和电

流感器其作用是向控制单元提供能量；另一个是环绕在母线周围的环型空心线圈，其

作用是输出测量信号值明显示及区别过流动作值。

2联锁结构有一个按键及相关的联锁结构组成，按键按下使脱扣器复位，而执单

元动作，导致按键突起。

③执行单元为一个带永久磁铁的磁通变换器，当有信号输入时，减少了有效磁通结

构脱扣，这种磁通变换器释放时所需电流极小。

④控制线路包括辅助电源，信号及放大，稳压，模拟放大。

A/D转换，计算机显示及

整定选择等组成，采用红色数码管显示动作电流及时间，比采用液晶显示更为清楚。

2）根据用户不同的档次需求，同时开发出基本型（L型），多功能型（M）。

智能（H）

三种控制器：

如H型控制器可实现双向数据通信，在低压配电系统中可形成智能化监

控，保护和信息网络系统，选定一种适于中国国情的统一通信规约是急待解决的问题。

智能控制器的保护特性：

①长延时可调Ir1=（0．4～1）In，Tt1=15，30，60，120，240，480S；

②短延时可调Ir2=（0．4～15）In，Ts=0．1，0．2，0．3，0．4S；

③瞬时可调Ir3=1．0In～50KA/75KA；

④接地故障可调Ir4=（0．2～0．8）In，最小160A，最大1200A；

⑤接地动作延时可调Tg=0．1，0．2，0．3，0．4S；

3．智能式万能型断路器的发展与趋势

随着信息技术和计算网络的发展，使智能化电器与中央控制设备，包括中央控计

算机和可编程逻辑控制器实现双向数据通信。

这要求产生使智能型脱扣器必须带有通

信接口，以达到通信，遥调，遥控的功能，从而实现网络管理，构成第四代万能式断

路器。

DW45系列断路器今后的发展方向是:

1.进一步在通信方面发展和完善，即完善其

计算机通信功能，包括开发新型接口电器，使之连接于网络和断路器之间（接口器如AST

接口模块、分布I/O接口、网络之间接口）为计算机服务的单元，如总线地址编码器、

寻址单元、负载反馈模块。

对可通信电器（断路器）的基本要求包括带有通信接口；通

信规约标准化；可以直接挂在总线上。

2。

严格按统一标准设计生产。

在科技飞速发展

的新形势下，对断路器产品的技术要求越来越严格、复杂。

因此生产厂家应密切关注

国际标准（例如IEC标准和先进国家标准）的发展动态。

当前应下大力气解决EMC（电磁

兼容）对断路器的影响问题

参考文献：

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高压断路器技术问题。

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电网技术。

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5．方可行。

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高压电器，1995。

-----付凯兴

二零零四年三月五日

开题报告

２．开题报告：

一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一、课题的目的与意义：

随着工业自动化及城乡供电无人值班技术的发展，近年来低压断路器行业得到迅猛发展，取得了良好成绩。

 目前，国内企业与国外著名公司一样，都在下大力气研发并不断推出新产品，其主要特点是：

 1）在改善灭弧性能的基础上适当提高短路特性指标，以满足用电量不断增长的需要。

 2）在产品外形尺寸不变的情况下，提高低压空气断路器的控制容量，或者在控制容量不变的情况下，缩小低压空气断路器的体积，使配电室中供电设备的单位占地面积的供电量提高，从而降低投资成本。

 3）在不断扩大保护功能的同时增加报警及测量范围，如在低倍过载报警的基础上增加了电流或电压不平衡报警、电源功率超值报警及相序异常报警等；在参数测量上除了电流、电压等常规参数测量外增加了功率因数及功率测量、频率测量、能耗测量和谐波测量等；同时在低压空气断路器内部增加通讯接口，使中央控制室的值班人员通过计算机就能全面了解供电系统的供电质量及有关供电参数。

4）产品外观舒适又各具特性。

各企业研发的新产品一改传统的外形外观，在设计上采用具有自己企业品牌特色的外观特征，有的企业还申请了外观专利来保护企业的品牌。

 从目前中国低压空气断路器的发展特点来看，与国外著名公司在研发设计的思路上基本同步，但由于企业财力及人员素质上的差距，因此国内企业自己独创的产品为数不多，断路器的企业发展也和国外有一定的差距。

因此，我们所设计的断路器的要求和目的是为了我国的技术发展和培养我国的技术人才达到一定的水平，同时也可以为我国的电力事业得到发展。

为电器行业早日实现自动化和智能化而能力。

二、课题发展现状和前景展望：

近年来已有很多的智能化断路器面市，其中高压领域典型的是日本东芝公司C-GIS和ABB公司的智能化GIS，他们的特点都是采用先进的传感技术和微计算机处理技术，使整个组合电器的在线检测与二次系统在一个计算机平台上。

在中压领域较典型的有九十年代初的富士公司的智能式真空断路器及ABB公司近年来推出的VMI型真空断路器。

前者包括三功能：

自动保护功能，早期维护功能和消息传递功能。

其中保护功能是指断路器本体可对过电流和短路故障进行检测与判断并发出指令，使断路器可靠分断；早期维护功能是指断路器在真空度降低，电接触部位温升异常以及脱扣线圈断线时都能发出报警，提示操作人员将断路器退出运行并维修；消息传递功能是指除正常外部加入的控制信号外断路器的信号输出。

该断路器比较有特色的是其光/温度开关。

温度传感元件为双金属片。

当前，世界上先进的工业国家差不多都看好了在电力系统的高压领域，智能化高压电器的发展前景和潜在的效益，加大了研究的投入和开发的力度，比较典型的有ABB公司推出的CAT，即有