低壓柜斷路器的選型

■滕曉龍 ■中國民航西南空管局，四川 成都 610300

1 低壓斷路器選型的基本要求與原則

1.1 低壓斷路器的分類

低壓斷路器是低壓配電系統(tǒng)中的重要元件，主要作用是同段控制與保護(hù)，一方面，低壓斷路器能夠接通、承載、分擔(dān)一般電路中的電流，另一方面，低壓斷路器還能在故障電路中短時(shí)間內(nèi)起到接通、承載、分?jǐn)嚯娏鞯淖饔?。根?jù)配電系統(tǒng)的不同，低壓斷路器的結(jié)構(gòu)、使用類別、隔離情況都有所差異。若根據(jù)低壓斷路器的結(jié)構(gòu)可分為塑殼斷路器、空氣斷路器和小型斷路器;根據(jù)低壓斷路器的動(dòng)作速度可分為一般型斷路器、快速型斷路器;根據(jù)低壓斷路器的用途又可以分為電動(dòng)機(jī)保護(hù)斷路器、配電斷路器、滅磁斷路器以及漏電斷路器。

1.2 低壓斷路器選型的基本要求

低壓斷路器應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)的容量以及控制要求進(jìn)行選型，一般情況，低壓斷路器的選型應(yīng)滿足以下基本要求:(1)低壓斷路器的選擇必須滿足系統(tǒng)線路的負(fù)載要求，需要根據(jù)配電系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行控制的具體要求來選擇具備不同性能的斷路器。(2)低壓斷路器的選型必須綜合考慮交流、頻率、直流、電壓等因素，并以回路額定電壓和電流作為斷路器選型的主要依據(jù)。(3)低壓斷路器的整定電流應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流值來確定。(4)低壓斷路器的選型必須考慮系統(tǒng)的工作環(huán)境，溫度、適度、海拔、空氣狀況都是斷路器選型的重要依據(jù)，另外，還必須環(huán)境污染、沖擊振動(dòng)等外界影響因素。(5)低壓斷路器的通斷能力及熱穩(wěn)定能力應(yīng)根據(jù)回路短路的準(zhǔn)確參數(shù)值來確定。(6)低壓斷路器的上下兩級(jí)匹配必須考慮配電系統(tǒng)的選擇性保護(hù)要求。

1.3 低壓系統(tǒng)各級(jí)斷路器的選型原則

低壓斷路器的選型是一項(xiàng)關(guān)系到配電系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性的重要工作，各級(jí)斷路器的選型必須遵循以下原則。一是低壓斷路器的選型必須滿足線路負(fù)載性能與故障出發(fā)類別的基本要求;二是低壓斷路器的額定電壓與頻率應(yīng)與線路的標(biāo)稱電壓與頻率保持一致，且斷路器額定電流必須大于各回路負(fù)載電流值;三是低壓斷路器的選型必須考慮周邊的環(huán)境因素;四是低壓斷路器在短路情況下必須滿足和動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求。低壓斷路器的選型應(yīng)滿足自身上下兩級(jí)間的選擇性動(dòng)作，在具體的應(yīng)用過程中，上級(jí)斷路器多位選擇性斷路器，而下級(jí)斷路器則多為非選擇性斷路器，必須保證上下級(jí)斷路器的正常配合，從而有效提高電影配電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

2 低壓開關(guān)柜斷路器的選型

2.1 受電回路和母聯(lián)回路

受電回路與母聯(lián)回路是低壓配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)回路，在斷路器的選型中可以考慮帶有通信功能的框架式斷路器，從而實(shí)現(xiàn)回路的遙測(cè)、遙感、遙控與遙信控制，但是對(duì)于某些容量較小的配電系統(tǒng)則可以選擇塑殼斷路器。當(dāng)前的框架式斷路器的智能化趨勢(shì)愈加明顯，通過引入內(nèi)置智能控制器，來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理、運(yùn)行保護(hù)、回路測(cè)量、運(yùn)行維護(hù)以及故障報(bào)警等功能的統(tǒng)一。除了能夠?qū)崿F(xiàn)短路保護(hù)功能外，智能型框架式斷路器還能參與配電管理的相關(guān)控制中，電流卸載、ZSI 區(qū)域選擇性聯(lián)鎖、自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等都可以借助框架式斷路器來完成。在具體的斷路器選型過程中，可以為受電回路與母聯(lián)回路配置短消息通知模塊，從而使斷路器在電力參數(shù)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.2 饋電回路

低壓柜饋電回路中斷路器的選型應(yīng)根據(jù)具體的控制與檢測(cè)要求來配置元件。當(dāng)配電系統(tǒng)的容量較大時(shí)，饋電回路的斷路器選型與受電回路相似，主要以實(shí)現(xiàn)“四遙”為目標(biāo)，配備智能化框架式斷路器，并引入智能控制器來實(shí)現(xiàn)配電控制功能，特殊情況下可以考慮配置電流互感器及智能電力儀表。而當(dāng)饋電回路的容量較小時(shí)，可以選擇智能化塑殼斷路器、普通塑殼斷路器，然后根據(jù)實(shí)際情況來配置其他元件。如在測(cè)量精度為0.5 級(jí)及以上的配電系統(tǒng)中，需要配置電流互感器以及智能電力儀表，采取電動(dòng)操作架構(gòu);而在最簡單的配電系統(tǒng)中，則只需實(shí)現(xiàn)遙信功能，可以配置手動(dòng)操作的塑殼斷路器以及網(wǎng)絡(luò)I/O 模塊。

2.3 電動(dòng)機(jī)回路

低壓柜電動(dòng)機(jī)回路斷路器應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式來確定，直接啟動(dòng)、可逆啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)等控制方式的斷路器選型存在差異。需要注意的是，電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器必須選擇功能強(qiáng)大的CD4 等型號(hào)，從而保證電動(dòng)機(jī)控制遙測(cè)、遙感、遙控與遙信的實(shí)現(xiàn);另外，電動(dòng)機(jī)保護(hù)期還必須具備參數(shù)檢測(cè)、多路開關(guān)輸入、電量檢測(cè)等功能。而對(duì)于僅限于啟?？刂频暮唵慰刂葡到y(tǒng)而言，則只需要配置I/O 模塊來實(shí)現(xiàn)遙控、遙信兩種控制功能即可。近年來，伴隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了具備斷路器、接觸器、熱繼電器、隔離器等多種功能的電動(dòng)機(jī)控制與保護(hù)開關(guān)電器，既能實(shí)現(xiàn)基本的控制功能，還具備可靠的保護(hù)功能。

2.4 無功補(bǔ)償方案

低壓柜斷路器無功補(bǔ)償方案的選擇主要分為以下兩種:一是智能無功補(bǔ)償控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)遙測(cè)、遙感、遙控與遙信功能;功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償控制采用循環(huán)投切、過零投切與共補(bǔ)分補(bǔ)相結(jié)合的方式;測(cè)量參數(shù)則主要包括三相電壓與電流、功率、功率因數(shù)、頻率以及諧波等;控制器本地顯示投切參數(shù)及電量參數(shù)。二是無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器、DI 模塊、可通信三相電流表相結(jié)合的無功補(bǔ)償方案，該無功補(bǔ)償方案僅能實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信功能;其中，可通信三向電流表負(fù)責(zé)三向電流的檢測(cè)，DI模塊負(fù)責(zé)總開關(guān)與接觸器的狀態(tài)采集，副屏與主屏實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

2.5 控制電源

低壓柜的控制電壓應(yīng)與主電源隔離，并需要滿足以下幾點(diǎn)要求:一是各類控制功能的順利實(shí)現(xiàn);二是通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;三是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)供電應(yīng)選擇專用回路;四是必須滿足配電系統(tǒng)容量以及供電時(shí)間的要求;五是系統(tǒng)故障時(shí)提供應(yīng)急照明電源。在具體的電源選擇中，操作電源應(yīng)選擇AC220V 電源，通信電源則采用DC24V 電源，以方便二次元件的選擇，當(dāng)有兩臺(tái)變電壓器提供電源的情況下，可以配置自動(dòng)切換裝置。若10kV 系統(tǒng)與0.4V 系統(tǒng)處于配以變配電所時(shí)，應(yīng)選擇直流屏加滯留變換器的形式，從而有效降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，CW、CM、CD、CR2 等系列元器件均能達(dá)到以上控制要求。

3 結(jié)語

低壓斷路器是低壓電力系統(tǒng)的主要元件之一，對(duì)于保證控制系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性都有著重要意義。在低壓斷路器的選型過程中，必須考慮線路負(fù)載性能、電壓與電流參數(shù)、環(huán)境因素、短路參數(shù)、選擇性保護(hù)要求等因素，確定低壓斷路器的配置要求。低壓柜斷路器的選型分受電回路和母聯(lián)回路、饋電回路、電動(dòng)機(jī)回路、無功補(bǔ)償方案、控制電源分別考慮，根據(jù)配電回路對(duì)遙測(cè)、遙感、遙控、遙信等功能需求情況的不同，選擇合理的斷路器配置元件，對(duì)于檢測(cè)精度要求較高的配電系統(tǒng)則可以選擇配置電流互感器與智能電力儀表。

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