Emax系列断路器电子脱扣器的优越应用

1.主要特征

1）Emax系列的断路器配置PR121/P、PR122/P及RP123/P三种电子脱扣器，适用于交流系统。

2）基本型PR121/P提供整套的标准保护功能和一个完善友好的户界面。

3）依靠LED显示器，它能区别故障脱扣的种类。

4）PR122/P和PR123/P采用了新的模块化结构概念，根据设计和用户的要求，可实现一套集完整的保护、准确的测量、信号指示或者对话功能为一体的断路器。

5）保护系统由以下几个部分组成：

①3个或4个新型的电流传感器（Rogowsky线圈）；

②外部电流传感器（例如外部中性线导体、剩余电流或SGR保护）；

③选择一个保护单元PR121/P、PR122/P或PR123/P，以及可选的具有Modbus通信协议的通信模块，或选择Fieldbus网络（仅适用于PR122/P和PR123/P），还有无线连接的通信协议；

④一个直接作用在断路器操作机构上的分闸线圈。

2.PR121/P型保护脱扣器

（1）主要特点

PR121/P是Emax系列的基本而完善型的脱扣器，具有完整的保护功能，宽广的门限值电流范围及脱扣时间的设定，适合各类交流电气装置的保护。此外，保护装置单元还提供了多功能LED指示。而且，PR121/P能够连接外部的装置，如远程信号和监控或遥控管理显示。

PR121/P型保护脱扣器的面板结构功能如图3-18所示。

图3-18 PR121/P型保护脱扣器面板结构功能

1—各种门限值电流I₁的DIP开关位置显示 2—各种门限值电流I₂的DIP开关位置显示 3—DIP开关-门限值电流I₃的设定 4—DIP开关-门限值电流I₁的粗值设定 5—DIP开关-门限值电流I₁的精细设定 6—DIP开关-门限值电流I₂的设定 7—L保护功能LED警报指示 8—S保护功能LED警报指示 9—DIP开关-脱扣时间t₁的设定（曲线的种类） 10—DIP开关-脱扣时间t₂的设定（曲线的种类） 11—各种设置时间t₁的DIP开关位置显示 12—各种设置时间t₂的DIP开关位置显示 13—保护脱扣器的系列编码 14—脱扣原因指示和脱扣测试 15—额定电流插件 16—各种门限值电流I₄的DIP开关位置显示 17—各种门限值电流I₃的DIP开关位置显示 18—DIP开关-门限值电流I₄的设定 19—G保护功能LED警报指示 20—I保护功能LED警报指示 21—DIP开关-脱扣时间t₄的设定（曲线的种类） 22—各种设置时间t₄的DIP开关位置显示 23—电网频率的DIP开关位置显示 24—DIP开关-电网频率和中性线保护设置 25—中性线保护的DIP开关位置显示 26—通过外部装置（PR030/B供电单元、

BT030无线通信单元和PR010/T单元）连接或测试脱扣器的测试连接器

（2）主要功能

1）保护功能。PR121/P提供下列保护：过载保护（L）、选择性短路保护（S）、瞬时短路保护（1）和接地故障保护（G）。

①过载保护（L）。反时限长延时的过载保护（L）的特性为I²t=k；25个电流设定及8条曲线可供选择，每条曲线均已标明电流为3倍门限值电流时（I=3I₁）的脱扣时间（I₁为设定门限）。

②选择性短路保护（S）。选择性短路保护S可设定两种不同的曲线，其中一条脱扣时间与电流无关（定时限）（即t=k），另一条为将允通能量定为常数的反时限（即t=k/I²）曲线。

15个电流设定值及8条曲线可供选择，可进行精确设定，但每条曲线都是基于下列条件定义的：

对（t=k）曲线，当I>I₂时的脱扣时间。

对（t=k/I²）曲线，当I=10I_n（I_n为断路器的额定电流）时的脱扣时间。

短延时短路的保护功能（S），可将DIP开关置于“OFF”即可使其功能关闭。

③瞬时短路保护（I）。保护功能（I）提供15个门限值电流，同时亦可设定将本功能关闭（将DIP开关置于“OFF”位置）。

④接地故障保护（G）。接地故障保护（G）（亦可使其失效），提供7个可供设定的电流门限值及4条曲线。通过设置t₄及I₄来对曲线进行整定。与S保护功能相同，脱扣时间可被选择定时限（亦即t=k），或允通能量定为常数（亦即t=k/I²）的反时限曲线。

2）用户界面。在脱扣参数准备阶段，用户可通过DIP开关直接与脱扣器进行沟通。多达4个LED可用于信号显示（根据不同类型）。这些LED在以下情况下被激活（每个保护各有一个）：

①保护正在计时，对于L保护，亦将显示预报警状态；

②某种脱扣保护（按Info/Test，相应的LED被激活）；

③连接电流传感器失败或分闸线圈分闸失败。在脱扣器单元供电的情况下，也可激活指示灯（通过电流传感器或一个辅助电源供电）。

④断路器插入了错误的额定电流插件。

即使断路器在分闸状态，也无需任何内在/外在的辅助供电电源，保护脱扣显示仍然能正常工作。在静态情况下，脱扣信息在48h内仍然有效，即使重合闸后也有效。如果要求在48h之后仍可有效，则可连接一个PR030/B供电单元、PR010/T或一个BT030无线通信单元来实现。

3）通信。通过BT030无线通信单元，PR121/P能连接到一个掌上电脑或一台个人电脑上。这将扩展用户的可用信息范围。特别是通过ABB SD-Pocket通信软件，用户可读取流经断路器的电流值，最后20次的中断电流值和保护设定值。

PR121/P能连接可选性外部PR021/k信号单元，这个信号单元用于报警和脱扣保护远程信号显示，也可连接HMI030，实现远程人机操作。

4）中性线的设定。中性线的保护，设定为相电流的50%、100%或200%，E1、E2、E3、E4和E6/f可选择超过50%的设定。特别是为了实现中性线的200%设定，考虑到断路器的载流能力，L保护设置必须设定为0.5I_n，当然，用户也可以关闭中性线的保护。当使用三相断路器带有外部中性线电流传感器时，超过100%的中性线设定不需要减少任何L设定值。

5）测试功能。测试功能可通过Info/Test按钮和装有一个底部带有接插线的PR030/B供电单元（或BT030）来完成，接插线装置连接到PR121/P脱扣器前面盘的测试连接位置上。将PR010/T配置及测试单元连接到测试连接器上后，可实现对PR121/P电子脱扣器进行测试。所有的脱扣功能可通过TS120测试工具得到彻底的检测，TS120可注入模拟电流值到脱扣器中来验证其准确特性。使用这个单元，脱扣器必须从断路器中断开。

（3）保护功能及参数设定

PR121/P型保护功能及参数设定见表3-10。

表3-10 PR121/P型保护功能及参数设定(www.xing528.com)

（续）

①最小脱扣时间是1s，不管设定曲线类型。

②以上误差适用于以下使用条件：在满负荷下的自供电情况（不包括起始阶段）；两相或三相电源供电情况；设定脱扣时间≥100ms。

3.PR122/P型保护脱扣器

（1）主要特点

1）PR122/P是一种基于微处理器设计和DSP技术的一种成熟而灵活的保护系统。并装有可选性内部PR120/D-M对话单元，可实现基于Modbus^®协议的智能保护、测量和通信。通过PR120/D-M、PR122/P也可被连接到ABB EP010适配器上，可实现与不同网络之间的连接。

2）由于具有宽广的设定范围，因此可使用在任何电气装置的保护上，从配电到电动机保护、变压器保护、驱动器保护和发电机保护。使用键盘及液晶显示器来读取资料和编程不仅操作简单，而且相当直观。为了最方便用户使用，这个界面对PR122/P和PR123/P均通用。

3）除保护功能外，还具有电流表及其他功能。如外加对话、信号、测量和无线通信单元，便可增加这些附加功能。

4）根据要求，S和G功能可设定为定时限（t=k）或反时限（允通能量曲线：I²t=k）。接地故障保护可通过连接PR122/P到一个外部传感器来完成，这个外部传感器安装在变压器星形点与地之间的导体上。所有保护功能的门限值和脱扣曲线均被存储在一个特殊记忆体内，即使电源消失亦可保存。

（2）主要功能

1）基本的保护功能。PR122/P脱扣器提供以下保护功能（根据脱扣器的类型）：过载保护（L）；选择性短路保护（S）；瞬时短路保护（I）；接地故障保护（G）；相不平衡保护（U）；超温自我保护（OT）；L和S的热记功能；S和G的区域选择功能；配外部传感器时的剩余电流保护（Rc）；有外部传感器的SGR保护。

2）中性线的设定。在PR122/P和PR123/P中，标准类型的中性线保护电流设定为相保护的50%，但对于E1、E2、E3、E4/f和E6/f也可设置为100%。当安装位置有高次谐波发生时，中性线的电流将高于三相的电流。因此，有必要设置中性线保护为三相保护设定值的150%或200%。在这种情况下，也必须相应的减小L保护设定值。

在断路器类型和门限I₁设定值之间，中性线设定值存在各种各样可能的组合。

3）起动功能。在起动阶段，起动功能允许S、I和G功能在更高的脱扣门限下运行。这将避免由某种负载（电机、变压器、电灯）的高冲击电流导致的脱扣。

起动阶段以0.05的间隔从100ms持续到1.5s。PR122/P脱扣器自动识别如下：当自供电脱扣器的断路器合闸时；如果脱扣器由外部电流供电，当最大峰值电流超过0.1I_n时。电流降到门限值的0.1I_n以下后，将可能产生一个新的起动阶段。

4）相不平衡保护（U）。相不平衡功能U是当脱扣器检测到有两相或更多相电流不平衡时，就发出一个报警信号，这个功能也可被关闭。

5）超温保护。PR122/P脱扣器在不正常高温下运行时，可出现暂时性或持续性的误动作情况，为提醒用户，脱扣器上有以下两种信号指示或动作：

①当温度高于70℃时，“警告”LED灯亮（微处理器仍然能够正常工作）。

②当温度高于85℃时，“紧急”LED灯亮（这时脱扣器不能保证正常工作）。同时断路器脱扣并在显示器上显示，此功能同其他保护功能一样，需要在脱扣器设置阶段进行设置。

6）S或G保护功能的区域选择。区域选择性是最先进的协调保护的方法之一：有效地利用这种保护，与预置的时间选择性比较，它能使离故障点最近的断路器保护动作时间缩短，可见区域选择性保护是一种进步。区域选择性可适用于保护功能S和G，是PR122/P上的标准功能。区域是指两个串联断路器之间的电气部分。区域选择性保护是将选择性区域内所有脱扣器输出端与供电侧脱扣器输入端相连接，区域内脱扣器的输出信号立即上传到供电侧脱扣器的输入端。

检查到故障的每一个断路器均可通过一个简单的连接线将信号传递到供电侧断路器，故障区域就是指检查到故障，但又不会从其负载侧断路器中得到任何信号的断路器负载侧区域。此时，此断路器将立即分闸，不需延时时间。

ABB公司提供了一些有用的计算工具来简化设计者在协调保护装置方面的工作。例如，滑动尺工具、DOCWin和CAT软件包和更新的协调表。

S或G功能的区域选择性功能可通过键盘激活或关闭。

7）自身诊断。PR122/P脱扣器拥有自身诊断的电子线路，周期性地对内部连接的可靠性进行检测（分闸线圈或每个电流传感器，包括SGR）。当功能失效的时候，一个报警信号将直接出现在显示器上，同时也通过LED警报显示。

8）剩余电流。一体化的剩余电流保护有不同的解决方法。基本的选择是使用带有一个附加PR120/V模块的PR122-LSIG来实现。使用这个配置后，剩余电流保护功能就附加在这种功能强大的单元上，它将具有PR122-LSI的功能和所有PR120/V模块所描述的附加功能，例如电压保护功能和先进测量功能。剩余电流保护是依靠来自外部专用电流测量线圈来完成的。

9）测试功能。当在“Control”菜单中选中“TEST”功能时，测试过程便开始，包括微处理、分闸线圈及断路器脱扣机构的系列测试活动。在“Control”菜单内，可以选择测试显示器、LED信号、电磁信号和PR120/K电气触头的运行是否正确。利用脱扣器前端的多针连接器，可使用PR010/T测试单元对PR121/P、PR122/P及PR123/P进行测试和检查。所有的脱扣功能可通过PR120/T测试工具得到彻底的控制，PR120/T可注入模拟电流值到脱扣器中来验证其准确性。使用这个单元，脱扣器必须从断路器中断开。

10）用户界面。人机界面（HMI）是通过图形显示、LED及浏览按钮来完成的。这个界面被设计成能提供最大限度的简单化。有多种语言可供选择。像上一代的脱扣器产品一样，“阅读”或“编辑”模式是通过密码来进行管理的。默认密码是0001，当然，用户可自己更改密码。保护参数的设置（曲线和脱扣门限值）可通过人机界面直接完成操作。保护参数的改变只能在“编辑”状态实现，但脱扣器中的信息和设定参数都可在“阅读”状态进行检查。当连接了通信装置（内部PR120/D-M和PR120/D-BT模块或外部BT030装置）时，只需要简单地将参数下载到脱扣单元上（通过PR120/D-M网路，依靠使用SD-Pocket软件和通过为PR120/D-BT和BT030配备的掌上电脑或笔记本电脑）。参数设定可正确无误地直接从DocWin传递到脱扣器上。

11）LED指示。脱扣器前面盘的LED分别担任“预报警”及“报警”的指示，显示器上指示的信息可明确指出发生了何种事件。

预警报（“WARNING”LED）指示的事件：相不平衡；过载预报警（L1>90%）；超过第一段温度设定（70℃）；主触头磨损超过80%；相序逆反（配有PR120/V）。

报警指示的事件：过载（按照IEC 60947-2标准，1.05I₁<I<1.3I₁）；保护功能（L）已处于计时状态；保护功能（S）已处于计时状态；保护功能（G）已处于计时状态；超过第二段温度设定（85℃）；触头磨损100%；逆功率保护已处于计时状态（配有PR120/V）。

12）数据日志功能。PR122/P和PR123/P已标配提供数据日志功能，它们可自动地存储大量的记录。此缓冲存储器可记录所有的电流和电压的瞬时值。通过使用一个蓝牙技术的SD-Pocket或TestBus2，数据能很容易地从脱扣器单元中下载，同时，它也能传到任何个人电脑上，便于详细分析。

不管脱扣什么时候发生，都能被记录下来，因此能够很容易并详细地分析故障情况。SD-Pocket和TestBus2也能阅读和下载所有其他脱扣信息。

①信道数：8；

②最大采样频率：4800Hz；

③最大采样时间：27s（在采样频率为600Hz时）；

④可追踪64个事件。

13）脱扣信息和分闸数据。当脱扣发生的时候，PR122/P和PR123/P存储所有需要信息：脱扣保护；分闸数据（电流）；时间标志（确保在48h内辅助供电或持续自供电）。按“Info/Test”按钮，脱扣器可直接在显示器上显示所有的数据。不需要辅助供电电源，在断路器分闸或没有电流流通的情况下，用户也可48h获取信息。可存储最近20次脱扣的信息。如果要求信号在48h后仍然保留，就必须连接一个PR030/B供电单元或一个BT030无线通信单元。

14）负载控制。在过载保护（L）脱扣之前，负载控制功能能够控制负载侧单个负载的接通与分离，因而避免了供电侧断路器不必要的脱扣。PR122/P通过对PR120/K或PR021/K内部触头的控制，从而进一步对接触器或隔离开关进行控制（通过外部连线与脱扣器相连）。可执行以下两种不同的负载控制功能：两个独立负载的隔离，设置两个不同的电流门限；一个负荷的连接及隔离，通过设置滞后曲线完成。门限值电流和脱扣时间比保护功能（L）的值低，这样可预防过载脱扣。负载控制要求内部PR120/K或外部PR021/K附件单元。这个功能只有在辅助供电电源存在时才能被激活，辅助供电电源可选CP-24/1.0。