万能断路器结构及原理.docx

万能断路器结构及原理.docx

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万能断路器结构及原理

前排左一：

控制器

前排中：

储能机构，上部—绿色为欠压脱扣器，蓝色为合闸线圈（合闸电磁铁），赭石色为分励脱扣器

前排右：

电动机，上部——绿色部件为与欠压脱扣器联合使用的：

欠压延时控制器。

后排断路器本体（导电机构，灭弧室，进出线排），上部浅灰色部分为二次接线端子。

框架断路器分为这样几个大的版块：

1、触头导电部件

由于承载电流多数在630A以上，最高可至6300A，出于支承，绝缘，以及预期短路电流较大，电弧能量强等方面因素的影响，触头导电部分，被密封在一个腔体内。

外壳材料由专用的DMC材料压制而成。

各相导电触头上，分别装设有专用的速饱和互感器。

将该相的电流信号，传递至控制器。

2、储能操作机构

利用一系列复杂的机械机构，拉伸一根大直径弹簧储能，利用脱扣机构，将主弹簧自拉伸位置解锁释放，进而执行合闸或者分闸的操作。

主弹簧，及相连接整合在一起的这些连杆，弹簧，称为储能机构。

主弹簧的拉伸，一方面可以通过一个手柄，可以人力完成。

更多地，通过一个电机和相连的减速齿轮机构，依靠电机为主拉簧储能。

电操，储能电机，MOE，叫法有点混乱。

三（四）极触头，均分别与储能机构相连接。

储能机构

操作机构，是机械产品。

基于所学专业原因，觉得这部分比之控制器更重要，所以多看了好多。

【四两拨千斤是什么看看这些较弱的塑料件就知道了。

】

【下面这些红字，是说，红字所代表的附件与储能机构在此连接】

【千斤：

主拉簧】

【最后：

操作机构正面标准照】

3、关于控制器

（1）取_信号

电流：

A相互感器，B相互感器，C相互感器，N相互感器，变压器中心点接地互感器；

返回：

电流值集合  IA/IB/IC/IN/Ig/IΔn

电压：

A相电压,B相电压，C相电压

返回：

电压值集合UabUacUbc

频率：

返回：

f

（2）数据预处理

这部分用来根据电压电流信号，计算出功率，功率因数，有功功率，无功功率

运算出三相电流不平衡度，公式保密。

这部分还用来统计谐波，【该计算统计，为程序员娱乐行为】

计算_参数 

P,Q,SCOSΦ

有功电能，无功电能，视在电能

谐波，频率

三相不平衡度，过压百分比，欠压百分比，过频百分比，欠频百分比

连接RAM故障规则数据库。

过载

如果（Ia>2In）2In6300A-1600A.

各种锁（按钮，抽屉，分闸位置锁，M锁N钥匙,门联锁）

按钮锁，就是按钮前面加个罩子锁上，然后不让人摁住按钮。

抽屉锁，就是锁住抽屉不让改变当前位置。

门联锁，合闸时候，别想开门。

这个得用抽屉式断路器。

分闸位置锁，断开的断路器，锁上之后，无法合闸。

（锁的是机构里面）

M锁N钥匙，M一般大于N，锁住之后，钥匙才能拔下来，这也算是一种联锁啦。

接地互感器（3PT3PNT4PTW）

N相互感器

漏电矩形互感器（矢量和，变压器中性点接地）

3..0智能控制器----写在前面。

这部分写的很纠结。

关键是头绪梳理的有点乱，手边有大概70本万能式断路器的样本，筛出来了10本。

本部分内容主要参考资料包括：

【样本】

常熟开关厂：

CW1CW2CW3

天津百利：

TW30,TW40

施耐德电器：

MT，MTE

ABB：

Emax

西门子：

3WL,3WT

【参考文章 引用内容经过少量改写，未与作者联系。

如有引用本部分内容，请尊重原作者劳动，注明参考文章】

1，《低压电器》2008年第2期  应用IDMTL提高建筑配电系统供电可靠性

  赵天意上海交通大学，何巍伟施耐德电气（中国）投资有限公司 

2，北京人民电器厂有限公司《营销公司培训教程>>B_DOC_acb_2010_MCR与HSISC》

3,中国专利信息中心，相关专利文献。

【关于几个问题的说明】

1，以下的内容，不建议大家去深究，基于应用的角度了解感觉就可以满足绝大部分的工作了。

2，第一条的说明，是给自己打圆场，这部分想写简单了很难，想写深入了，能力不足，所以大家把这个当且只能当另一个新人的读书笔记来看。

3，关于参考资料：

土木上传时候，由于没有权限，分压缩包太麻烦了。

有需要这些样本的请留言。

控制器功能概览

个人觉得:

理解记忆控制器的功能可以首先将之分成几个大的部分：

1,  保护功能：

过电流/接地、漏电保护/其他......

2,  测量功能：

电流电压频率功率...

3,通信与协同：

控制器将信号与不同的设备交互，实现不同的功能。

比如：

与上位机通信，实现现场数据的远程监控，现场参数的远程调节，远程控制与其他ACB通信，当短路电流来临时，上下级断路器通信约定动作逻辑，实现【ZSI】（ZoneSelectiveInterlock）区域选择性联锁与双电源控制器通信，这个未必有数字信号的交互。

但是透过一个控制器，实现了两台断路器，【两路电源的投切】。

所以更适宜叫做协同。

与下级负载通信，当监测到回路电流故障时，透过中间层继电器模块，断路器可以向较不重要的负荷回路发出切除信号。

当回路恢复正常后，可发出复位信号。

【负载监控】与手持调试设备的通信，可以自手持终端去调整万能断路器的参数，这个有可能可以改变一些透过面板不能修改的参数数据。

4，自检与用户界面，自检用以监视控制器自身工况（温度，软件错误handle等等），用户界面是用户对控制器参数进行操作的接口

3.1.1过电流保护

必须得写在前面：

保护并不全都意味着断开回路。

保护，是针对异常情况的做出的响应举措。

断路器跳闸  和发出报警信号，是常见ACB保护措施

a）LSI N 这个是四种过电流保护。

 Long-timedelay长延时；

Short-timedelay短延时；

Instant短路瞬时；

b）N极保护  中性线保护

需求

当负载不平衡或者3次谐波含量比较高的时候，中性线上可能有较大的电流:

一方面我们有时会将中性线导线截面设定为相线截面2倍。

一方面需要为中性线设定专门的保护参数

职责承担

万能式断路器的智能控制器

按照保护参数设定划分为（这里列出的是正常的工况下，N极设定的额定电流）：

OFF（无保护）；

0.5In；

In；

1.6In；

 2In

安装使用方法

如果，在安装3P断路器的场所，需要中性线保护:

采用：

3P断路器+外接中性线互感器

需要断路器控制器中性线保护功能【LSIN】

中性线互感器接入控制器。

如果，在安装4P断路器的场所，需要中性线保护。

采用：

有中性线保护功能的控制器、

保护参数设定

设定方式

—远程设定（中控室到配电室4km）

—断路器上直接设定：

旋钮/菜单【旋钮便宜，菜单贵】

—外置编程器，以串口，红外接口，RS485/232等形式将手持设备连接至控制器，设定参数【这有点装腔调】

设定值

—N极保护参数最少有两档可以调节：

OFF和In。

关于接地保护G，向后放一些。

放点测量，电流电压功率因数，功率，电度表。

为此当干一大杯。

这些职能，虽然深藏配电室后宫，为各种多功能NB电度表的光辉所掩盖，但是还是一样热情洋溢的出现在所有企业的样本之上。

祈祷某日，ACB得宠，将电度表粪土于世上。

这里放一张电流测量的样子吧。

其他U,f,P，kW什么的都差不多。

几种说出来缩写的意思显得NB的内容

MCR和HSISC

MCR  makingcurrentrelease  合闸短路分断

HSISCHighSetInstant  ShortCircuit超大短路电流分断

一点便于理解的基础知识。

ACB的脱扣，需要经过这样一些过程

1，互感器感应到电流信号，控制器运算，发出动作指令。

2，动作机构动作，脱扣断开。

【关于MCR】

0,在断路器合闸的瞬间，控制器就像电脑开机一样，有一个加电，自检之类的过程。

1,情境

  设想，如果万能式断路器合闸的一瞬间，回路中有短路点存在。

  此时如果等控制器反映过味来，然后发出指令，起码要几百毫秒，对于金属性短路的故障，此时很可能造成烧大母排或者拱高压侧保护。

2，解决

  MCR功能用以解决这个保护真空期。

  MCR，合闸短路脱扣，指的就是不经由控制器管理的保护性脱扣。

  MCR一般在万能式断路器合闸后的100mS内有效。

在此时间内的短路电流，由一些更为直接的硬件回路直接控制。

  一旦有短路故障，则硬件回路瞬时给出脱扣信号，断开回路。

时间一般可以控制在10mS以内。

    下面是搜集到的一些参考信息，没怎么看懂

    带有ＭＣＲ和ＨＳＩＳＣ功能实现电路的断路器。

它包括有智能脱扣器，在智能脱扣器带有的ＭＣＲ和ＨＳＩＳＣ功能电路中还包括分压电路，它的输出端与ＭＣＲ和ＨＳＩＳＣ功能电路中的跟随器的输入端相连；分压电路包括串联的三个电阻，其中一端接地的电阻与三极管集电极和发射极并联，它的基极通过三个电阻以外另一电阻接单片机的Ｉ／Ｏ端口，由集成运算放大器及其周边电路构成跟随器、反向器和窗口比较器，电源电压通过断路器的辅助触头和另一电阻接于单片机的Ｉ／Ｏ端口。

由于单片机响应极快，进行接通分断和越限跳闸保护的过程可以认为全部由硬件实现，避免了软件运算，节约采样和计算时间，可高速瞬时保护。

保护的整定值可通过调整分压电路的电阻来改变，因此具有可调性。

【HSISC】 HighSetInstant  ShortCircuit

随着单体变压器容量的提升，性能的提升，计算短路电流日益骇人。

所以ACB的分断能力，也就从50,65,85,100,150kA一路飙升。

在此过程中，应用到了多种手段以提升ACB的分断能力。

HSISC是一种应用于超大电流分断情况下的技术。

HighSetInstant  ShortCircuit

一般地，HSISC的阈值设定在Icw短时耐受电流值附近，当遭遇极大短路电流值时，不经由控制器，不运算，不等待互感器信号，直接分断。

MCR和HSISC是厂商价格表中常见的可选功能。

相比之下，MCR几乎家家有，而HSISC出现的不是那么多，见到的，可以在下面跟着帖子说说都谁有。

DMTL

【IDMTL】 InverseDefiniteMinimumTimeLag  反时限最小延时保护【之前写的有笔误，抱歉】

变压器的两侧，一边是高压熔断器，一边是低压的框架断路器，这两个保护器件之间，存在着选择性配合问题。

按照常规的保护曲线，如果将断路器的过载动作值设定过高，易导致高压熔断器越级熔断。

设定值太低的话，电工忙不过来，生产连续性要求高的场所，更是要出事。

IDMTL，是在ACB中内置调节功能，调节【过载长延时】保护特性，使之与高压熔断器匹配，避免出现上述两难困境。

这个东西用的不是很多，可参考CW3样本和下面的这篇文章【应用IDMTL技术提高建筑配电系统供电可靠性】

 应用IDMTL提高建筑配电系统供电可靠性.pdf KB） 

作者：

上海交大赵天意施耐德电气  何巍伟

文章写的蛮清楚的

PAL

【PAL】prealarm过载预报警    （这个缩写没有去细查过，不过玩魔兽的管这个叫帕拉丁...电视制式也有个PAL）

PAL不只是出现在万能式断路器中，也出现在带有电子脱扣器的塑壳断路器里，电动机保护器也有...

设计时：

  假定一个回路额定电流为1000A（根据计算得到）

运行中：

  当电流在1000A的90%以内，认为是正常状态

              当负荷超过900A时，电力管理部门就需要注意，负荷有过载的可能性。

PAL功能是应这种需求而设计的。

设定一个预报警门限值，例如额定值的90%，设定一个延时时间，例如120S

以上面的数据为例子，当回路电流持续在900A以上，超过120S时，万能式断路器可以提供一个报警节点信号，用以提示运行部门注意负载状况。