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新一代低压电器主要产品发展动向

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:大幅度提高新一代塑壳断路器运行短路分断能力,实现Ics=Icu。创新设计大容量塑壳断路器手动操作机构与电动操作机构,实现两者互换。大幅度降低塑壳断路器加装电操机构后的总体高度,以降低配电柜的深度。与上一代产品相比增加了很多功能。研发新一代电动机保护断路器产品。派生具有重合闸功能漏电断路器,适应新一轮农网改造、电信基站远程

新一代低压电器主要产品发展动向

1.万能式断路器发展趋向

新一代高端产品电流等级建议为1600A、2500A、4000A、6300A、8000A。在技术与性能方面将在下述方面取得重点突破。

(1)大幅度提高Icw。主要措施是采用多回路并联与电动力补偿相结合(也可采用双断点触头系统),通过触头灭弧系统优化设计,操作机构优化设计,提高合闸力。

(2)实现全电流选择性保护。达到Icw=Icu=Ics,其分断能力要大于配电系统的最大预期短路电流,采用选择性区域连锁保护技术。

(3)在性能明显提高的基础上,通过采用合理的结构布局以及集成度高的零部件,使产品进一步小型化。通过采用仿真技术研究导电回路的发热、冷却与散热情况并通过必要验证,实现超大容量(7000A以上)ACB的小型化。

(4)通过操作机构主要零部件受力分析、优化机构闭合力与反斥力配合,合理选材,大幅度提高机、电气寿命。

(5)通信模块(通信适配器)外置式变为内置式。

(6)内、外部附件及功能模块采用内部总线,便于智能控制器全面监控内、外部附件运行状态及故障情况,全面提高ACB运行可靠性

(7)智能控制器功能进一步扩展。更丰富的电力参数检测(如谐波监测、功率和电能显示);测量准确度进一步提高,可满足监测级要求;过载预警及动态寿命指示;可视化人机交互界面,使操作更加简便;多种曲线保护,满足不同应用场合(如发电机保护);增加剩余电流保护(A型/AC型)的智能控制器;可配置温度报警模块,实现本体及附件的多点在线实时监测和超温报警;可配置短消息通知模块,可实现断路器故障脱扣或报警信息无线监视;可通信,适合与多种现场总线及工业以太网系统连接。

(8)派生直流断路器。直流电压1000V或更高,可用于光伏发电、电力牵引、起重、应急电源等场合;可选配直流智能控制器,实现三段保护功能,电流测量准确度可达±5%;可选配电磁式短路瞬时保护功能,仅实现瞬时脱扣保护;可配置通信功能,便于组网和监控;隔离开关交直流两用。

(9)派生真空断路器。高分断、小体积(与同壳架等级的空气断路器尺寸相同)、无喷弧、具有良好的防爆、防腐蚀、防火且对电压的不敏感;高寿命:电气寿命达15000次,并且AC400、690V短路电流50~80kA开断可不少于16次;智能化、多功能、网络化,智能控制器与空气断路器智能控制器功能通用

对于新一代大众化、标准型产品,壳架等级电流建议:630A、1250A、2000A。产品适当降低分断能力并具有高性价比,小型化、高可靠、低成本等特点。

2.塑壳断路器发展趋向

新一代高端产品壳架电流等级建议:160A、320A、630A、1250A。产品技术与性能突破点:

(1)利用仿真和现代测试研究灭弧室结构对灭弧性能的影响,包括灭弧室磁场分布、气流场分布,电弧运动情况等,优化双断点触头灭弧系统结构、双断点触头平衡性和触头斥开卡住机构。进一步提高分断力包括提高690V分断能力和直流分断性能。

(2)大幅度提高新一代塑壳断路器运行短路分断能力,实现Ics=Icu。分断能力从第三代产品50~80kA提高到120~150kA。

(3)实现上、下级塑壳断路器选择性保护。主要措施是,进一步提高中、小容量MCCB限流性能;在不影响分断能力基础上,适当增加中大容量MCCB短时耐受电流;区域连锁模块在MCCB中应用。

(4)在产品小型化方面取得重大突破。除触头灭弧系统和操作机构进一步小型化外,重点研究小型化电流互感器结构与绕线方式,以及小型化智能控制器结构设计。提高测量准确度至±5%,进一步提高EMC性能。

(5)大幅度提高机、电气寿命。创新设计大容量塑壳断路器手动操作机构与电动操作机构,实现两者互换。大幅度降低塑壳断路器加装电操机构后的总体高度,以降低配电柜的深度。

(6)直流检测与剩余电流保护技术研究,派生B型剩余电流保护断路器。包括:对交流、脉动、直流剩余电流均能可靠动作;对各种不同频率交流故障电流可设定灵敏度;可以适置对自诊断功能进行检验。

(7)智能控制功能大大扩展。由于产品体积和结构上的原因,除与电压信号有关的功能外,智能控制器功能与万能式断路器基本相同。与上一代产品相比增加了很多功能。如接地保护、区域连锁、温度预警等。另外,新一代热磁式MCCB增加了特性面板可调,包括额定电流,瞬动电流倍数等。

(8)研发大电流壳架产品。储能式电操与手操操作机构互换,明显降低带电操机构产品的厚度,为缩小配电柜厚度创造条件;提高短路分断指标,与双断点产品高分断指标基本匹配;提高短耐指标,与下级产品有明显梯度,提高选择性脱扣可靠度。

(9)研发小体积高性价比产品。缩小相间距和产品厚度,节约材料降低成本;短路分断指标适应大部分使用场合需要(适用主干线及分支线路),高性价比;减少壳架等级:一般设置125A、250A、630A三个等级,也可向下、上适当延伸;不降低操作可靠性指标;减少零件数量和简化零件形状,适宜自动化、半自动化大批量生产。

(10)研发新一代电动机保护断路器产品。适当减少额定电流壳架:0.1~25A、16~63A、32~80(100)A;技术指标先进:提高690V短路能力与操作性能指标、高可靠、高防震性能;结构模块化、小型化,注重与系统中其他产品一体化,结构紧凑,组合方案多样、灵活,组装简便;附件齐全、多功能:除传统常用附件外,可安装软起动器、智能检测、控制、通信模块(与新型接触器通用)。

(11)派生直流专用产品。提高工作电压:DC800V、1000V及更高,可用于光伏发电、电动汽车充电设备、应急电源等场合;提高热磁式保护精度;研发电子式脱扣器;研发B型剩余电流保护断路器,适应平滑直流等场所使用需要;隔离开关:交直流通用;提高短耐指标。

(12)派生分布式光伏并网专用产品。严酷环境条件下的适用性:提高耐湿热、盐雾、防紫外线等严酷环境能力;使用可靠性:增强关键零部件强度和耐腐蚀能力,提高机构及导电系统的可靠性;宽范围可调式延时型欠电压脱扣器:延时范围0~30s,最小调整步长≤1s。

(13)派生重合闸漏电断路器。派生具有重合闸功能漏电断路器,适应新一轮农网改造、电信基站远程控制需要。

(14)接线方式。除板前、板后接线方式外,增加插入式、抽插式(板前、板后)等。另外,增加产品安装与母排连接一体化方式及相关附件。其解决方案如下。

1)专门设计电器安装在母排上母线适配器(或称母线连接器),作为MCCB附件一起提供给用户。

2)由专业化生产厂进行标准化设计和专业化生产,包括标准化母线、母线固定件、母线绝缘罩壳、母线连接器等。额定电流从几百安到几千安,全部制成标准化配件供用户选用。

3.双电源自动转换开关(ATSE)发展趋向

(1)向大电流(4000~6300A)电源级ATSE发展:额定短时耐受电流Icw≥电路预期短路电流,短耐时间≥同级ACB的短延时时间(0.4s),短路接通能力Icm不小于2~2.2Icw;使用类别为AC-33i(6In)。

(2)配电级ATSE向高额定限制短路电流(Iq)发展:额定限制短路电流(Iq)≥电路预期短路电流,I2t>同级短路保护电器的I2t;使用类别为AC-33(10In)。

(3)负载级ATSE向高机械/电气寿命发展:操作性能:高于同级MCB机械/电气寿命值,满足各种负载操作性能;使用类别:AC-33(10In)。(www.xing528.com)

(4)开发专用静态转换开关(STS):适用于通信设备、轨道交通、机场及军事设施等重要领域;负载断电时间不能大于5~10ms。

4.小型断路器发展趋向

(1)向产品体积更小化方向发展。单极MCB宽度为9mm,1P+N+RCD一体式为18mmIn:6~32(40)A;Un:230或240V,Icm:4.5kV或6kA,电气寿命为10000次,机械寿命为20000次;剩余电流保护:电子式,AC型或A型,I△m:30mA;节材(产品与配电箱)效果明显,市场广阔。

(2)研发直流专属产品。提高直流工作电压:400(500V)(单极),800V、1000V(多极)适用于光伏、通信HVDC电源、电动汽车充电设备直流侧保护等;无极性:应用于光伏发电系统直流回路等;研发B型RCCB或RCBO:适应配电系统中变流装置、电动车充电设备等多相整流电路产生平滑直流故障的保护需要。

(3)研发齐全的内外附件,能实现远程监控。远程控制附件、重合控制附件,可与MCB、RCBO、RCCB拼装组成具有自动检测、查询漏电电流功能;重合闸漏电保护装置等;主要应用于电信基站、铁路信号站等无人值守或无人远程控制的区域,在遭遇短暂电故障时实现远程控制合闸或自动合闸。

(4)研发具有选择性保护的SMCB产品。

(5)研发高准确度、高可靠CBE产品。进一步提高过电流保护准确性、一致性;具备高可靠、节能环保等特征。

(6)优化零部件设计,实现自动化生产。进行零部件功能分析,采用多功能零件,减少零部件数量;进行零部件工艺性优化设计,简化零件形状,从而适宜自动化装配、检测。

5.电弧故障保护器发展趋向

(1)电弧故障检测+漏电故障检测+过电流保护灵活组合。多功能;组合灵活。

(2)结构一体化、体积小型化。电弧故障检测、漏电故障检测、过电流保护一体化,可缩小产品体积。

6.低压浪涌保护器(SPD)发展趋向

(1)新一代产品应全面符合最新国际标准,性能更安全。配电类产品:IEC61643.11-2011\GB 18802.1:201X;信号类产品:IEC61643.21-2009\GB 18802.21:201X;光伏发电专用产品:EN50539-11:2013。

(2)新一代产品应适应电信、铁路等领域更高性能要求,专项市场产品能满足风电、光伏新能源发电系统使用要求。Ⅰ类开关型:在不增加残压的前提下,通流容量大,放电电流达到35kA,断续能力好,255V电压下可分断50kA;Ⅰ类复合型:断续能力好,255V电压下可分断50kA;并且具有与后级SPD零距离配合的能力;Ⅱ类带过电流保护的限压型:标称放电电流可达30kA,且无需后备保护装置,适用于TN、TT和IT配电系统,安全性能更高;Ⅱ类限压型:具有较低的电压保护水平,采用了定时、定量和定温焊接工艺的热脱扣机构设计;Ⅲ类复合型:对终端设备提供共模/差模保护,多种工作电压等级,适用于不同终端系统的保护。

(3)新一代产品应具有更高的可靠性。Ⅰ类产品:高限流、高续流分断能力(可将预期短路电流25kA限制到幅值为1000A以下,可分断预期短路电流50kA),且零飞弧;Ⅱ类过电压、过电流一体式产品:在10A~Ip宽范围内实现过电流瞬动保护;具有防模块脱落功能(防振,按VDI3834-2009标准);在动作负载试验中,冲击电流的冲击次数、热稳定试验高于标准规定;所有产品具有劣化指示,可选远程指示装置。

(4)新一代产品应具有灵活地组合方案。可插拔式模块化的设计,可以组合成适合各种接地系统的SPD;符合欧洲RoHS2.0指令,可回收。

7.接触器(CTT)发展趋向

(1)更加注重系统的协调配合。更注重并完善与系统中其他产品的配合,向上可与断路器、向下可与过载继电器性能上协调配合;在结构上实现模块化,并与系统中其他产品一体化,结构紧凑,组合方案多样、灵活,组装简便。

(2)机、电气寿命明显提升。以500A规格为例,其AC3/400V电气寿命由原先普遍不足100万次提高到150万次。

(3)发展直流接触器。随着风能太阳能、潮汐能、地热能等分布式发电的发展,直流电器的需求日益增加,直流接触器需求增长迅猛。

(4)发展大容量真空接触器。随着风电的不断发展,真空接触器以容量大、无飞弧、寿命长、电压等级高等特点适应风电系统的并网需要,并可适应恶劣环境。

(5)附件品种更加丰富,功能更加完善(新功能大多在附件中实现)。寿命指示功能模块:将产品的使用寿命、主要是触头的磨损情况反映出来告知用户,预先计划维护或更换,增加系统的安全性和可靠性;电源与控制方式多样化:电源和控制输入分离;只有内部控制电源和控制输入;具有多个外部控制电源;通过总线接口进行控制等;增加PLC控制模块:如电流监控器使得电动机远程监控更简便,还可通过AS-i和I/O与自动化系统方便连接,实现电动机组合的状态反馈及诊断;增加镜像触头:不能与接通主触头同时处于闭合位置的分断辅助触头,常被用于实现电气连锁。

8.控制与保护电器(CPS)发展趋向

(1)更加注重系统的有效监控:功能模块更加多样化、功能更加完善;电机参数测量和监视功能;故障状态的预先分析功能,使电机运行的非正常中断最小化。

(2)产品结构整体式和紧凑型并重:组合灵活,功能多样,适合各种保护需要。

(3)更加注重节能:应用优化电磁系统静态结构设计和智能动态控制技术,进一步降低电磁系统功耗;应用软硬件结合的智能电子技术,进一步降低电子系统功耗。

(4)进一步提高短路电流耐受能力与机、电气寿命:大功率电机的紧凑型结构中断路器短路分断能力高,应相应提高其短路电流耐受能力;具有轻微熔焊诊断/自恢复的功能,提高产品的机、电气寿命。

(5)高可靠性:电子产品的抗干扰能力、检测判断准确度和响应速度、软件运行可靠性方面,需全面提高,使产品运行稳定性、电磁兼容性,环境适应性等方面得以提高。

(6)安装、维护、接线更加简便:安装、维护、接线更加简便,便于产品使用。

9.软起动器发展趋向

(1)控制性能更高,可实现远程通信与控制:电压、力矩控制使软起动控制更好地适应不同复杂工业现场环境使用的需要;通过工业现场总线或工业以太网,实现远程监控。

(2)高可靠性:采用板间防呆插设计;提高整机高低温运行能力、EMC等能力,延长电力拖动系统整体的平均无故障运行时间。

(3)安装、维护、接线更加简便:优化产品结构设计,使安装、接线、维护更加简便。

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