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智能型低压空气断路器的原理及功能


《电气与电动》 / 2012-08-26

    智能型低压空气断路器的原理及功能


    (1)智能控制器组成及原理。智能型低压空气断路器的核心技术是智能控制器(智能脱扣器),它是利用微处理机芯片,对各极电流分别采样,把各电路信号转换成对应的数字量,用软件模拟电流的发热效应,并应用存储器积累电流的“电能量”当积累量超过设定量时WLCA2,微处理器发出控制指令,控制相应的硬件动作,实现诸如三段过电流保护、欠电压保护、接地保护及智能控制等功能。

   
    智能控制器由电源电路(包括自生电源和辅助电源两部分)、电流检测及可编程放大器、电压采样及放大(加滤波)、CPU(中央处理器)、显示电路和键盘及编码器、脱扣驱动机构、磁通变换器、空心互感器、速饱和互感器等部分组成。  

  
    工作原理:由速饱和互感器并联给各部件提供工作电源,其电压有5、12、24V,分别供给CPU、电流和电压采样及脱扣驱动机构。由三个空心互感器的二次侧作电流采样及程控放大,然后输入模拟路开关。由三个单相变压器(每相一个)进行电压采样及放大和滤波,然后也输入模拟多路开关。电流和电压每0. 5s检测一次。由键盘及编码器预先设置过载、短路短延时、短路瞬动和单相接地故障的电流值和动作时间,并将这些数值输送给CPU。
 

    当线路发生各种故障时,如故障电流或电压达到或超过键盘或编码器设定值时,通过选通控制输入多路开关,然后输出给CPU;CPU经过运算后,输向驱动电路,再输入磁通变换器。驱动电路输出的直流电流产生的磁通与磁通变换器的磁通相反3SE2 100-1GW,使断路器跳闸,切断故障电路。CPU还连接外扩EPROM[存储器将各种信息(故障电流、动作时间等)存储起来]、LED(数码管)显示电路(显示各相运行电流、故障电流)、辅助继电器以及通信接口(RS485串口)。


    当电源被切断时,为了保存信号,同时为了在主回路未通电时,对断路器进行试验,还设置了交流220V或380V的辅助电源。辅助电源以“或”的方式提供给控制器,以维持其正常工作和各种显示。


    (2)智能型低压空气断路器的智能化功能。智能型低压空气断路器在国内外市场大量出现,不仅有万能式,也有塑料外壳式。其智能化功能主要表现在以下方面:


    1)四段保护功能。该功能包括过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地等四段保护功能。过载长延时保护整定范围为1. 05~1.3倍的额定电流,其时间调整范围为15~480s。短路短延时保护整定范围为1.3~10倍的额定电流,其时间调整时间范围为0. 1~0.4s。短路瞬时保护一般为大于10倍的额定电流,接地保护功能的整定时间范围为0.1~0.4s。以上整定电流的调整方法是通过控制器内的“设定”键(“+”、“-”键)等来达到,时间的调整也在控制器内。


    2)显示及故障记忆功能。在断路器正常运行时,适时显示各种运行电流;显示最大相电流及整定、试验的电流值或时间值;显示各线电压(正常显示最大值)。


    故障发生时显示其保护特性规定的区段,并在分断后锁存故障,显示故障电流。在整定时,显示整定区段的电流、时间及区段类别,试验时显示试验电流、延时时间、试验指示及动作区段。由于跳闸后,仍可记住上次发生故障(过载、短路或接地故障)的状态和类别有助于线路的检修。


    3)试验功能。它是断路器还未连接线路前,对断路器可靠性的试验。主要检查脱扣器的各种保护特性SZL-WL-E。试验功能分“脱扣”和“不脱扣”两种,试验时使用控制器内的“设定”、“脱扣”和“不脱扣”键,控制器使用的是辅助电源(交流220V)。断路器主回路正常工作时,可使用“不脱扣”功能进行试验,以保证主回路不断电,此时脱扣器按保护特性整定值正常工作并显示。


    4)远端监控和自诊断功能。控制器具有本机故障诊断功能,当本机发生故障时能发出出错显示或报警,同时重新启动。断路器内部环境温度过高(达到80℃)、过载、短路、接地、负载监控、预报警、脱扣指示等信号通过触头或光耦输出发出报警。


    新型控制器在原有环境温度实时监测的基础上又增加了断线监测功能,能实时监测互感器、磁通变换器是否断线,实时监测断路器触头磨损及断路器的操作寿命、断路器拒动信息等。


    5)测量功能。控制器可实现的测量参数有三相相电流、三相相电压、频率、功率因数、有功功率等。这完全可以满足现场监视和一般测量的要求。由于能实现低压开关柜上各种表计功能。它对降低成本、简化布线、提高低压配电的可靠性大有好处。


    6)热记忆功能。智能脱扣器过载或短延时脱扣后,在脱扣器未断电之前,具有模拟双金属片特性的热记忆功能。过载能量30min释放结束,短延时能量15min释放结束,断路器在负载故障排除后再合闸。在30min和15min内如果再发生过载、短延时故障时,脱扣时间可变短。脱扣器断电,能量自动清零。


    7)负载监控功能。设置两种整定值,一种为反时限特性,另一种为定时限特性。控制两路负载时,当运行电流超过整定值时,延时发出指令信号,分断下级不重要负载,保证主系统供电;控制一路负载时,当运行电流超过整定值时,延时分断下级不重要负载,如果分断后主电路下降到整定值,持续60s后,脱扣器可再发出指令信号,用于接通已切断的负载,恢复整个系统的供电。


    8)通信接口功能。断路器具有串行通信接口,通过专用接口与计算机、可编程序控制器、打印机、语言系统等连接,可把断路器编号、分合闸状态、脱机器各种设定值、运行电流、电压、故障电流动作时间及故障状态等多种参数进行网络传输6GK1502-3CB10,实现遥测、遥调、遥控、遥信功能。通信波特率最高达1MHz,通信距离不少于1. 4km端口遵守RS485协议,支持双工、半双工通信方式。数据传输方式为串行同步及串行异步方式,支持8位、9位数据传输方式,支持奇偶校验及并行通信方式。通信协议属于应用层、数据链路层,各层协议专用。

    
    (3)智能型低压空气断路器的结构特点及应用。智能型低压空气断路器的结构特点主要有:    


  1)采用模块式结构,布置紧凑、美观、体积小、绝缘可靠。


  2)使用操作方便、安全可靠。


  3)装配调整容易,特别是可实现带电调整。


  4)飞弧距离小,对万能式可做到零飞弧,这对缩小开关柜、配电箱的体积有积极意义。


  5)技术先进,容量大(额定电流可达6300A),开断能力强(极限分断能力可达120kA)。


  6)保护性能完善,可实现过电流、短路、接地等保护。


  7)有通信接口,可实现遥测、遥调、遥控、遥信,并能显示与记忆。


  8)可实现机械或电气联锁。


  由于智能型低压空气断路器的以上特点,它完全适用于电站、变配电站G12 6GK1502-3CB10、工矿企业和高层建筑等的配电系统中,用来分配电能,保护线路和电气设备免受过负荷、欠电压、短路、单相接地等故障的威协,可准确地实现选择性保护,提高供电的可靠性。

 

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