塑壳断路器-随笔-0

塑壳断路器随笔PART1概述——塑壳断路器初步——塑壳断路器的逻辑结构——塑壳断路器的动作机构PART2分断——电弧与灭弧——限流技术与级联增强——关键参数之Icu与IcsPART3保护——故障电流——保护脱扣器——保护曲线——电动机保护专用塑壳断路器PART4型号与命名PART5塑壳断路器那些名词术语PART6直流塑壳断路器高电压塑壳断路器，PART7塑壳断路器的发展与展望——塑壳断路器的生产与效验开篇：塑壳断路器断路器做为低压系统最重要的元器件（没有之一），主要承担两个功能：a，正常工作条件下，合分回路，分配电能b，故障电流出现时，可靠断开回路，保护线路与设备。塑壳断路器，在IEC标准中称为MouldedCaseCircuitBreaker,一般称为MCCB。在国内的昵称包括：塑壳，空开。随着元件厂对细分市场的关注，由MCCB派生出一系列产品应用。在最新版本的IEC标准中，将断路器进一步划分出：ICB【隔离开关，带后备保护】RCCB【漏电开关，不带过载短路保护】RCBO【漏电断路器,带过载短路保护】塑壳断路器逻辑结构想让塑壳断路器做到两件事情，1，正常合分；2，故障断开需要这样一些逻辑结构a分断点—动静触头b执行部件—断路器机械动作部件c测量判断部分—断路器的脱扣器，电流是否正常？大多少？该瞬时还是延时指示执行部件动作？d错误捕捉程序—开断故障电流的副总用，是电弧，所以有了灭弧室。e封装—塑料壳子把这些零碎都装起来，简称塑壳。fI/O—就是进出线端子把连接导线，螺丝，铭牌之类的甩开，所有的断路器，从AC500kV到DC48V掰开看都是这6块。画个图壳断路器的发展之个人观察版本阶段一国内的塑壳断路器发展，个人观察基本经历了这样几个阶段阶段一：联合设计年代。仿造苏联老大哥的塑壳开关，产品主流是DZ5而后DZ10而后DZ20等等这一阶段，在国营体制下，有原机械工业部组织各个国营大厂的专家，搞联合设计。图纸定型，型式试验做完后，搞定点厂，发生产许可证，有资格的企业才能生产这些产品。个人一直以为，温州电器的崛起，某种意义上带有一种无奈，在那个年代，一方面，市场的呼声愈发高涨，另一方面这些心灵手巧极富商业意识的人，却被视为个体户，获得许可以正式生产产品，被视为妄想。一定程度上，是受这种体制压迫，才使得温州企业开始走上“回收旧货，翻新销售，仿冒制造”的原罪道路。直至今日，这些动辄数万平米厂房并包含顶级制造装备的企业，仍在为昨日的失足而赎罪。这个时代最后的辉煌，留给我的记忆是，在1997年香港回归的天安门庆典工程中，广场照明和金水河的电源设备中，采用的仍是DZ20的开关。阶段二：嘉兴电控与常熟尽管前者近年依然没落的近乎无人知晓，但说起中国的低压电器，这两个单位个人以为具有里程碑意义。前者的TOTG系列产品，引进自日本寺崎，在那个225壳架开关长达30多厘米的时代，这系列的产品，将尺寸近乎缩短了一半，这个产品敲响了仿苏联产品DZ20DZ10等撤退的金鼓。常熟，唐春潮老师带着仿制自日本三菱的CM1系列产品，南北东西的穿梭在设计院之间，当时的变压器容量开始逐步增大，相应地，对更高分断能力塑壳断路器的需求愈发迫切。经济的起飞，带来用电量的急速增长，这种趋势，成就了常熟，带来了国内的第三代塑壳断路器产品。顺便说一句，设计院在那时被推上了市场的前台。成为低压电器市场腾飞的主将之一。上图费....好像也是这时才开始的.阶段三：三菱系的天下三菱NF系列塑壳断路器，被国内一波波仿制，常熟、北京人民电器厂，天津低压电器厂，遵义长征九厂。以及后来的杭州之江等等。好像上海人民当时一直耽搁于生产ABB给许可的接触器和热继电器，然后又闷声不响的制造了类似施耐德的NS系列产品的断路器。市场大了，国外的施耐德，ABB，西门子，穆勒，海格、奇胜也就都来了。三菱，我是一直有些幸灾乐祸，这个日本单位好像一直没有怎么进的了正式市场主流。不过不能否认的是，他的产品像后期的PSS系列塑壳，在国际上，还是有点NB的。无论我多么厌恶大洋彼岸的那个岛国，但国内直至今日，主流的国产塑壳断路器基本是自三菱产品仿制而来，这点无法否认。那是个生意好做的年代。祖国幅员辽阔，导致产品的升级换代是从经济发达地区向不发达地区梯次推进。这种梯度，让依靠终端，做二、三、乃至四五级城市的温州企业，抓住了那个更长的长尾市场，飞速的积累资金，壮大企业。国家发文停用DZ10乃至后来的DZ20，他们却继续热火朝天的生产制造这些产品，原因很简单，因为辽阔的祖国大地，有2/3是山地，有10亿以上人口，并不富裕。上纲线点说，是他们缩小了东西部和城乡的用电水平差距。相较于坐在空调豪华大办公室的政策制订者，反而是这些温州企业没有遗忘那些滞后于经济进程的地区。基于此，我要向这些离乡经商者致敬，不管激发他们做这事的动机是什么。有点煽情，也有点跑题。原本想说的是：正泰的NM1,德力西的CDM1,环宇的HUM系列，全是仿制自日本三菱。阶段四：元件厂：没有饱和，只有更多更多的元件厂，更多的产品，更多的产品，更激烈的同质化比拼，此章节无话阶段五：智能化，就是现在啦。【先说明下，这里不是讨论智能化及其趋势之类的大话题。】智能化，感觉并不是由市场需求驱动的，时至今日，大多用户对智能化塑壳断路器的应用，仍基本停留在参数可调、显示电流电压功率值等最表层功能至上。尽管断路器运行期间参数的调整几率可能不足万分之一，尽管断路器的互感器大多是只有1~2级精度的保护互感器。而智能断路器的“参数状态通信传送”“构建可更精细管理的配电网络”“”等真正发挥智能化价值的特性，在真实的应用中，仍是一片浮云。DCS自低压配电系统中取得的，仍大多是节点信号，而非数据。取数据，也让断路器走开，那是仪表的事情。智能断路器就像一个拘囿于厨房之中的擎天柱，一身功夫，却无人领会他存在的价值。这不能怪大厨，他只是想做一盘京酱肉丝罢了，你却给了他一把带蓝牙功能的菜刀，元件厂为什么干智能化塑壳断路器？因为竞争对手做了。最早的那个国产企业为什么做智能化塑壳断路器？因为国际上有这样的产品了，这是跟踪前沿技术。由于一直干市场，并且始终不能混上当家的角色，所以无法以战略眼光理解这一产品开发动因。最终思考的结果是：这是提升产品势能：我能做高端的智能化产品，可以使客户相信我做的普通产品做的好，值更高的价格，比竞争对手的产品更适合这个工程，买我的吧，这有点像郎咸平先生说的,NOKIA靠宣传9系列NB手机确立市场位置，进而依靠这种高端势能卖1系列黑白手机挣大钱。智能化，有点动手储备过早，用力过猛。这是我这个目光短浅者的看法。智能化，好则好矣，只是用时最好想下自己花这钱是否值得。买了产品价值，还是买了工程面子。智能化，需要的不单是产品，还应考虑整个系统智能化水平，系统运行维护的只能化水平。--------ENDOF塑壳断路器的发展之个人观察版本--------塑壳断路器的动作机构塑壳断路器的动作机构这原本是个无趣的话题，只是因为后面想介绍的脱扣器，灭弧原理等几个环节，又跟这里着实有点关系，所以只能尽量简短清晰地写下。断路器的动作机构，核心是四连杆机构，绝大部分单断点的塑壳断路器，动作机构基本如图所示：脱扣器把TRIP信号，传递给动作机构，透过一系列弹簧的力量，断路器在2~7ms内将动触头与静触头分开。断路器性能的高下，很大程度上取决于：动作机构尺寸的动力学特性：主要是，你能动多快。这基本上决定了，你的分断能力是多大。设计和可靠性设计：按一分钟多少次的频率，你寿命有多久等等。电弧开篇煽情小记该说电弧了。有一年，有一个省电力局的专家去一个厂家考察，，升压器把电压升到900V左右，有个刚毕业不很久的的小伙子被一个老头安排去干活，小伙子带着绝缘的手套，站在胶皮地板上，合分对比两个厂家的微型断路器，弧光从断路器的拼缝处迸出，一种是淡青色的，一种是橙红色的。那是第一次看见光晕，除了插座上有时看见的弧光，那是第一次真正近距离的接触电弧。裤腿微有潮意。再有一次，是去一个试验站（现在已经关停）参观断路器的极限分断试验。一扇厚厚的木门上嵌一扇窗户，透过很厚的有机玻璃可以看见里面的试验台。试验台就是一块绝缘胶木板，上面挂一个断路器。断路器接好线，处于分闸位置，手柄上栓一根绳子，向上穿过一个滑轮，绳子另外一头在木门的外边......至今想起还是想笑，那次试验准备时候，我吆喝了一声卧倒，做实验的大姐笑喷了。65kA,电的力量。尽管之后去参观过高压、超高压的一些试验设备，但是总感觉那种不似电弧，反而不如低压的电弧那么让人敬畏。嘿嘿。好吧，我承认自己短浅。这里是煽情小记。我所有的电弧知识电弧，尽管去看了很多东西，查了不少资料，可若干年下来，发现只要知道以下几点，对于理解低压电器就够了。其实也是没怎么记住。电弧就是空气介质的击穿。击穿空气，产生很高的温度（有数据称：3500度左右）。高温会气化触点、触点依附的铜触桥、触点周围的塑料，氧化层，蜘蛛丝..这些混在一起，按照其温度，呈现出可见光的颜色。这就是电弧了。电弧，是“一股”通过电流的“导体”（这说法仅供交流中避免使用术语的场所大家意会使用）导体，就会有电阻（弧电阻），两端就有电压（弧电压），当然还有个参数电流。这个电流从0升高至最大值的过程，是暂态过程，上升形态呈指数曲线形式。电弧会产生磁场。电弧会被磁场驱动。作为“导体”，符合左右手定则。就是这些了。灭弧之纲领下面来说灭弧吧。一个干了一辈子开关的老爷子跟我说：灭弧有两个办法，一个是尽快给丫拉断喽，一个是给丫冻灭喽。我记本上了，拿出来跟大家分享。有三种主要因素，基本决定了断路器的分断能力。1，机构的动作速度2，动触头与静触头的最大间距。3，灭弧室的性能。当然还有其他的因素，比如元件厂敢往样本上写的勇敢程度、样本印制的精美程度、费用等等。灭弧之快速断开：摇篮中的扼杀当回路某处发生短路时，电源容量和到该点的Z值是确定了，这就可以计算出来一个理论上的短路电流值。比如说35000A如果要是导线不断、保护不动作，这个短路电流值是可能达到的。称为：【预期峰值】。如前面所说的，电流从正常工作电流，比如说20A，增长至15000A，是需要一定时间的（这个时间与回路的感抗等参数有关系，有一个相关的参数叫做时间常数，是表征相关回路性质的。）我们的目标是，在短路电流爬升至其目标值之前，把他拉下马。越早给他拉下来，他能爬至的高度越低。短路电流实际爬升所到达的最高点，就是我们所说到：【实际短路电流值】。用实际短路电流与预期峰值相比，所得，就是断路器的：【限流系数】。断路器说自己能分断100kA,还是120kA，在实际的试验报告中，峰值一般就是都只有10%~20%，正是限流能力的提升，才使得断路器的分断能力出现飞跃。相关花絮内容Q=I*I*R*t把这个式子换成积分公式，就是断路器在做分断试验时候会积累多少热量，会不会炸的依据。有些企业会提供这种方面的曲线。[多半是国外企业，国内企业有的，70%是扫描别人的，25%是推算的，5%是做了几个，然后举一反三坐标纸上自己构思的，国外企业，这几年要说谁的曲线靠谱，我还是选西门子，没什么实际依据，纯属个人揣测]动的越快，同等条件下，分断能力越高。依稀听到过一句叫什么反向过电压的的问题，好像是说断路器过于快会发生的现象还是错误，记不清了，不想去翻笔记，应该不是很重要，反正谈恋爱用不到，我记住大概是因为这个词听起来比较唬人。动触头与静触头的最大间距动触头与静触头的最大间距。电弧拉的越长，电弧直径最大值越小，电弧内的正负电荷相遇中和的可能性越大。粗看起来，仿佛导线一般，线径越细，电阻越大。弧电阻越大，维持电弧所需能量越大，相应地电弧越容易熄灭。所以拉长，是有助于灭弧的。动静触头开距大，有助于拉长电弧。当然也有助于增加耐压值，带隔离功能的塑壳断路器，一定会比不带隔离功能的开距大。这里要提一个东西了，双断点。看图就知道了，别人拉开一段电弧，这哥们拉开两段，长2倍啊。这种双断点的触头一般都做成分立的结构，每极分别装在一个单元盒之中相对封闭起来。具体可见为施耐德，三菱，GE的相关产品这种结构还有其他的若干优点，比如更大的