智能断路器与过电流保护新技术

1、2014.032014.03智能断路器与过电流保护新技术智能断路器与过电流保护新技术上海电器科学研究院 何 瑞 华低压断路器在低压配电系统中主要任务？低压断路器在低压配电系统中主要任务？过电流（包括短路）保护？ 过电流保护技术发展回顾我国第一代低压断路器DW10、DZ10诞生于上世纪六十年代 ACB分断能力低，30kA 塑壳断路器没有限流性能 保护特性单一，没有选择性保护特征： 过电流保护技术发展回顾我国第二代低压断路器DW15、DZ20诞生于上世纪八十年代 ACB分断能力提高至50kA 塑壳断路器开始有限流性能 ACB三段保护特性，开始具有选择性保护功能特征： 过电流保护技术发展回顾我国第三

2、代低压断路器DW45、S、CM1诞生于上世纪九十年代 ACB分断能力提高到80-100kA 塑壳断路器分断能力提高到50-75kA ACB开始具有智能化功能特征：选择性保护现状选择性保护现状 实现选择性保护方法实现选择性保护方法1. 电流选择：上级断路器动作电流整定值大于下级断路器2. 时间选择：上级断路器动作时间整定值大于下级断路器3. 逻辑选择：当系统发生短路时，智能断路器控制器通过网络 使紧靠故障点的断路器处于瞬动状态，其它断路器 处于定时保护状态。4. 能量选择：利用上下级智能断路器I2t特性配合实现选择性保护 目前过电流保护技术现状利用ACB三段保护特性实现局部选择性保护tio过载长

3、延时短路短延时短路瞬动i局部选择性保护特征局部选择性保护特征3. 系统实现选择性保护时间长，一般要求1s 1. 过电流选择性保护是在一定电流范围内实现当短路电流 ii0 时，不能确保上、下级断路器不同时跳闸2. 实现选择性保护方法依靠短路电流大小和动作时间整定低压配电系统局部选择性保护是从什么时候开始的？低压配电系统局部选择性保护是从什么时候开始的？从我国第二代ACB投放市场开始上世纪八十年代中期全选择性保护是发展的必然趋向1980年以前 1980-至今没有选择性保护 局部选择性保护 如何发展？全选择性保护含义与特征全选择性保护含义与特征实现全电流选择性保护即配电系统中出现任何短路电流都能实现

4、选择性保护确保上、下级断路器不同时分闸，使短路故障限制在最小范围终端配电系统也能实现选择性保护在极短时间内实现选择性保护全选择性保护是低压配电系统过电流保护技术全选择性保护是低压配电系统过电流保护技术重大飞跃重大飞跃也将实现选择性保护过电流保护理念将发生根本变化ACBMCCBMCB将改变三段保护特性的传统思路将实现限流选择性保护全选择性保护对全选择性保护对ACBACB的基本要求的基本要求过电流脱扣器带有区域联锁功能 大幅度提高短时耐受电流ICW 不小于安装地点可能出现的短路电流12选择性保护ACB动作特性，没有三段保护概念 短路级断路器，瞬动,没有短延时非短路级断路器，闭锁不动(或延时动作)仅

5、作为短路级断路器后备保护它与原三段保护特性中短延时有根本区别 它的延时动作没有电流整定，即延时覆盖整个短路电流3实现全电流选择性保护有二种方法实现全电流选择性保护有二种方法采用区域联锁技术采用全电流延时技术区域联锁技术区域联锁技术区域联锁部件（或模块）作用区域联锁部件（或模块）作用 1.1.迅速判断短路点位置迅速判断短路点位置区域联锁模块区域联锁模块区域联锁技术区域联锁技术 区域联锁模块连接方法区域联锁模块连接方法1. 与上级断路器电流有关联的同级断路器区域联锁模块并联后与上级和前级断路器区域联锁模块串联2. 采用内部总线用同样方法连接区域联锁技术区域联锁技术区域联锁部件（或模块）作用区域联锁

6、部件（或模块）作用 2.2.迅速闭锁非短路级断路器过电流脱扣器，防止其瞬动迅速闭锁非短路级断路器过电流脱扣器，防止其瞬动 为此，对应用于全电流选择性保护为此，对应用于全电流选择性保护ACBACB瞬动时间应比具有瞬动时间应比具有三段保护特性三段保护特性ACBACB瞬动时间稍长一点瞬动时间稍长一点，它的瞬动时间决定，它的瞬动时间决定于于短路故障判定时间短路故障判定时间，瞬动时间通过，瞬动时间通过软件设定软件设定全电流延时技术全电流延时技术采用区域联锁技术不是实现全电流选择性保护唯一方法实现全电流选择性保护也可以采用全电流延时技术延时电流覆盖系统全部短路电流为此对ACB Icw指标有特殊要求何谓全电

7、流延时技术？全电流选择性保护二种方法比较全电流选择性保护二种方法比较优点区域联锁技术 短路级断路器能立即瞬动，减少短路电流对系统的影响 对开关电器、成套设备、系统动、热稳定要求降低 有利于设备与系统节材、节能 增加区域联锁部件（或模块），适当增加成本 当上、下级断路器安装位置距离较长时，如何确保区域联锁信号可靠传输负载级断路器区域联锁模块连接线较多缺点：全电流选择性保护二种方法比较全电流选择性保护二种方法比较优点全电流延时技术 无需区域联锁部件，简化过电流脱扣器 省略上、下级断路器区域联锁部件之间连接线，简化线路 当系统发生短路时，无论短路电流多大，断路器必需经一段时间延时动作 实现选择性保护

8、时间相对较长 增加短路电流产生的动、热效应对设备与系统的影响缺点：小结小结用于全电流选择性保护用于全电流选择性保护ACBACB应具备以下条件应具备以下条件 1. 大幅度提高ACB Icw尽可能实现Icu=Ics=Icw当然,三者相等不是实现全电流选择性保护必备条件其必备条件是Icw不小于ACB安装位置可能出现的最大短路电流 2.选择性保护方法必须根本改变 区域联锁技术 全电流延时技术 两者结合的方式： 即电源级与配电级断路器采用区域联锁， 配电级与负载级断路器采用全电流延时全电流选择性保护对全电流选择性保护对MCCBMCCB的要求的要求小结小结1. 对250A以下MCCB大幅度提高限流性能，采

9、用双断点MCCB是最有效途径2. 对400A以上MCCB适当提高Icw，可适当牺牲分断能力，只要Icu=Ics 不小于安装位置短路电流，使其具有限流选择性保护功能。3. 必要时带有区域联锁部件新一代双断点新一代双断点MCCBMCCB发展前景发展前景对于新一代高端MCCB，双断点必然是主要发展方向1. 高分断能力，有利于发展660伏，直流产品4. 模块化，有利于批量生产2. 高限流性能，有利于实现限流选择性保护3. 小体积，有利于减少系列壳架等级5. 是交流接触器最理想的SCPD配合产品全选择性保护对全选择性保护对MCBMCB的要求的要求在终端配电系统中发展并尽快选用带选择性保护SMCB！ SMCBSMCB工作原理工作原理 SMCBSMCB应用范围应用范围以防止家庭及类似用途终端回路发生短路时，仪表箱开关同时跳闸以防止终端箱支路发生短路时，终端箱总开关同时跳闸。仪表箱开关终端箱总开关低压断路器发展总体趋向低压断路器发展总体趋向新一代低压断路器必需满足全选择性保护要求 继续向高端与大众化两个方向发展新一代低压断路器必需满足智能电网发展要求电能管理、故障预警、寿命指示、新能源系统适应城乡电网、信息系统改造与发展需要一体化、智能型、重合闸剩余电流断路器塑壳断路器应满足交流接触器SCPD配合要求 总总 结结 配电系统实现全选择性保护是过电流保护技术发展的配电系统实现全选