我国低压断路器发展涉及的关键技术简析

　　1大电流电弧分断技术

　　随着电网容量不断增加，对分断能力要求不断提高，对低压断路器分断性能提出了更高的要求。

　　为了提高系统运行可靠性，新一代万能式断路器一般均达到Icu=Ics=Icw，在提高Icu、Ics同时，重点提高Icw。新一代塑壳断路器要求Icu=Ics，重点提高Ics。为了提高分断性能，主要采取以下措施。

　　（1） 采用双断点触头灭弧系统

　　双断点触头灭弧系统过去在控制电器中应用较为普遍，其主要目的是缩小产品体积。低压断路器分断能力高，触头灭弧系统较为复杂。如采用双断点系统，产品结构更为复杂，有一系列关键技术需要解决。其中最主要的两个技术难点是设计可靠的卡住机构，又不侵犯专利，以及两个触头闭合与断开时同步性问题，且制造工艺要求高。为此对双断点触头灭弧系统是不是低压断路器发展方向存在明显分歧意见。随着现代设计技术不断发展与应用，上述技术难点已经得到有效解决。作为高性能MCCB产品双断点触头系统肯定是发展方向，是单独点结构无法比拟的。他使塑壳断路器具有更好的限流性能，更高的分断能力，较好实现了Icu=Ics。并为实现限流选择性保护，以及擦黑年品小型化、高寿命、高可靠、环保等创造了更好条件。但是，作为经济型MCCB产品，考虑制造成本不宜采用双断点系统。因此，对新一代高性能MCCB如何合理构成系列产品是值得探讨的问题。传统的系列型式高分断型、较高分断型、标准型、经济型结构型式基本相同，在新一代MCCB中可能是不适宜的。

　　作为高性能ACB产品，双断点触头灭弧系统也四发展方向之一。它为ACB分断性能进一步提高，提供了更大的空间。为在极短时间内实现全电流选择性保护创造了更好条件。但是，作为普通型（标准型）ACB产品也不宜采用双断点系统。

　　（2）运用低压电器现代设计与测试技术对触头灭弧系统进行优化设计，并采用气吹等辅助手段使电弧快速、可靠进入灭弧室。同时，有效控制游离气体扩散途径，避免相间、相对地飞弧，使飞弧距离控制在最小范围。

　　2过电流保护新技术

　　低压断路器主要承担低压配电系统过电流保护以及其他各类故障保护，目前性能基本满足了系统故障保护要求。但是，就配电系统国电流保护看，目前保护方式是不完善的。主要存在以下问题：

　　（1） 目前选择性保护一般局限于低压断路器断延时电流以下范围。当故障电流达到上级瞬动电流时，容易造成上、下级断路器同时跳闸，甚至越级跳闸。

　　（2） 由于终端过电流保护用小断路器目前均为限流顺动型，所以终端配电系统基本没有选择性保护。

　　（3） 目前系统短路时选择性保护通过短延时实现，短延时时间一般为0.2～0.4s。对三级供电系统，主开关短延时时间可达0.6～1s，秒甚至更大。所以，目前低压配电系统实现选择性保护时间较长，对低压电器、成套装置及系统动、热稳定要求高。

　　（4） 配电系统运行可靠性难以保证

　　新一带低压断路器采用过电流保护新技术达到的目标要求主要包括两方面内容：

　　实现低压配电系统全范围、全电流选择性保护。

　　在极短时间内实现选择性保护，整个选择性保护时间从原来1～1.2s缩短至0.2～0.5s。

　　为实现上述目标，新一代低压断路器应达到以下要求：

　　新一代ACB实现全电流范围选择性保护。

　　新一代MCCB应具有限流选择性保护功能。

　　开发具有短延时保护功能MCB。

　　新一代ACB、MCCB均应采用区域选择性保护技术。

　　过电流保护新技术采用后达到的主要效果如下：

　　从根本上避免低压配电系统越级跳闸和故障断路器正常分断后，上级断路器同时分闸。使配电系统短路故障限制在最小范围，大大提高配电系统供电可靠性。

　　大大缩短实现选择性保护时间，降低电器设备动、热稳定要求，有利于节材、节能和产品小型化。

　　本项技术研究与推广是低压电力系统保护与可靠运行的一次重大飞跃，具有很好经济效益和社会效益，值得引起电器行业和电力行业关注。

　　3可通信与综合智能化技术

　　为了提高低压配电与控制系统运行可靠性以及自动化程度，实现系统网络化是发展的必然方向。一旦系统实现网络化，低压电器必须具有双向通信功能，经通信适配器能与各种现场总线系统连接。工业以太网技术发展与应用，使配电系统通信网络变得更简洁、更高校。

　　配电系统实现网络化，低压断路器实现可通信后，将使断路器智能化功能得以充分发挥，并促进智能化断路器发展情况看，将保护、测量、故障预警、自诊断、见空、能量管理等功能集中于一体。

　　4低压断路器小型化与模块化技术

　　产品小型化既是低压电器技术水平的体现，也是成套设备及系统小型化的需要。对推进电器产品节材、节能具有重要意义。低压断路器小型化主要借助于新技术、新工艺应用以及产品结构上创新，新一代产品与第三代产品相比，体积平均缩小20%～50%。

　　低压断路器模块化水平也是低压电器设计与制造能力体现，是实现低压电器多功能、提高产品使用与维护性能的需要。低压断路器零部件、附件模块化水平一定程度上反映了一个国家低压电器研究与制造水平。断路器模块化水平包括：功能附件模块种类、标准化程度、制造工艺性、维护方便性以及模块小型化等。

　　5低压断路器可靠性与环抱技术

　　提高断路器可靠性以及环保技术的应用是新一代低压断路器研发工作的主要任务之一。低压断路器可靠性是低压配电系统运行可靠性的必要条件。主要包括以下内容：

　　（1） 动作可靠性：包括低压断路器操作可靠性和系统发生故障时保护可靠性。通过操作机构运动与受力仿真分析研究、优化零部件设计，能有效提高低压断路器机械寿命与操作可靠性。

　　通过智能控制器可靠性分析研究，以确保断路器接受故障信号后动作可靠性以及动作特性一致性等。

　　（2） 分断可靠性：运用现代测试技术分析断路器分断过程电弧运动与熄灭过程，通过优化设计使断路器熄弧性能与可靠性：包括气候环境变化如高、低温下动作可靠性，电磁环境变化即EMC性能全面符合标准要求。

　　（3） 承受环境变化可靠性：包括气候环境变化如高、低温下动作可靠性，电磁环境变化即EMC性能应全面符合标准要求。

　　（4） 内外部附件工作可靠性是目前低压断路器运行可靠性存在的主要问题，也是新一代产品和其他新产品研发时急需解决的问题。

　　附件可靠性，包括附件自身工作可靠性与整机配合可靠性以及附件之间的协调性等。

　　低压断路器环保技术，包括产品制造过程，投入系统后运行过程不污染环境，产品寿命终了时便于回取等。