电子式塑壳断路器的设计特点和工艺

每次回家碰见同学和熟人的时候，作为电气工程师的我着实有些尴尬，每每提到我是干啥职业的，“设计断路器的”，断路器是啥东东，我只能苦笑着说“开关”，说心里话真有些“秀才遇见兵，有理说不清",是呀，堂堂电气工程师难道真说不清断路器是啥“东东”吗，今天就来跟大伙说说断路器的那些事。

打个比喻，输电线路比方说是隋唐时期挖的京杭大运河，断路器就好比是河道上的一道道闸门，漕运衙门需要有将粮食，食盐，布匹等物质运到京城，就好像我们要将三峡大坝将发的电输送到华北的千家万户，那么在运河上大大小小的船闸，就是大大小小的断路器，通俗的讲“开关”，形象而又生动。

那么闸门有总闸，分水闸，水龙头，开关有高压开关，框架开关，塑壳开关，微型开关和墙壁开关，总水闸就像高压开关，水龙头就像我们的墙壁开关和微型开关（终端电气）暂且不论，分水闸就像塑壳断路器（配电电气），分水闸有多种形式的控制方式，液压的，滑轮的 ，电动的；那么同样塑壳断路器同样有着各种控制形式；热磁式，全电磁式，电子式，都是依据控制形式分出来的。今天我们就以德力西电气的CDM6Ei电子式塑壳断路器为例来看看电子式塑壳断路器的设计特点和工艺。

首先我们看到其特性原理图如下：

特性动作原理：

电流互感器就就像是闸口的警戒标尺，当水位升到警戒线时，报告给上级，上级依据水情，需要实施分洪措施。而电流互感器是当电流达到过载值时，将这一情况报告给控制器，控制器会发指令给脱扣器脱扣，脱扣器带动机构解锁，触头打开，反之再扣，合闸。（特别注明一点，互感器同时担负起给控制器供电的功能。控制器是整个断路器的核心大脑决策机构，脱扣器是控制器的通信员，机构是断路器的执行机构，负责电流的通断。）当超大的百年不遇的洪峰爆发时，就相当CDM6Ei极限分断电流来临， CDM6Ei上设计有后备保护，是通过电磁力，迅速闭合，机构动作，这个时候控制器还没有来得及反应呢，事故已处理结束。

大家可以看到在这款断路器的下方多了好几个小红点，这属于功能调节旋钮。我们看下图

图五

可调参数：

过载保护电流IR、时间tR 短路短延时电流Isd、短路短延时时间tsd 短路瞬时电流Ii中性极保护电流IRN

这是一个变化的世界，过载左边第一和第二个旋钮，是过载长延时保护电路整定，和延时时间整定，也就是说，设定电路的电流可以调整，延时的时间可以调节，

例如：IR，125AF壳架，可调范围（50A,63A，70A，80A,90A,100A,110A,125A)，使用电流100A,后续负载增加可扩容到125A,线路和开关不需要再更换，预留了扩容功能。当然，导电线路按125A设计后续可直接更换。tR 也可以调整，调整范（12s,60s,80s,100s）依据使用类别，10A，10，20,调整时间，非常方便。这个已实现了我们热磁断路器中的热可调并且时间可调，厉害吧！接下来我们看看瞬时可调，就是 ** 断路器的右边第一个，4p断路器的右边第二个代号Ii，瞬时短路倍数可调，(4,5,6,7,8,9,10,11,12)Inm,例如100A的电流，配电保护10倍，那就选用保护倍数10乘以实际电流IR 除以壳架电流Inm 125A=8倍档位，实现配电保护。瞬时可调，满足了热磁可调中的磁可调，两个旋钮也能够实现热磁可调的功能，并且精度要高的多。重复性要好的多，在-40~70℃环境温度对动作特性更是没有影响，超无敌了！中间的两个旋钮的功能，后面给大家介绍供电系统中的选择性保护后大家就明白了。

配电系统的连续、安全供电和可靠保护，是衡量系统质量的标志。先进的系统能最大限度提供供电的连续性和合理的保护，为此，提出断路器的选择性保护为了满足可靠性的要求，是有必要的，在某些情况下则是必须的。《低压配电设计规范》GB 50054-95第4.1.2条 ： 配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。此条文明确了保护选择的重要性和采用原则，配电系统上下级保护电器的动作应具有选择性。最好能够做到智能保护，对安全供电和和精准保护，减少损失是十分必要的。

下面简单减少一些低压配电保护选择性的原理

保护选择性：

保护选择性是指自动保护装置之间的协调配合，使电网任意点的故障可以并仅由故障点的保护设备动作而上一级保护设备不动作。保护选择性包括完全选择性和部分选择性。

完全选择性：故障点的所有故障电流值，从过载到短路电流，无论故障电流值有多大，均由负载侧的断路器D2动作分断，而电源侧的D1保持闭合。就是说“铁路警察，各管一段”出任何的问题有你搞定。

部分选择性：如果在较大短路故障电流情况下，不能满足完全选择性，但是可能在某一较低短路故障电流值（选择性极限电流值）时，上、下级断路器具有选择性，则称为部分选择性。 选择性极限电流值为负载侧保护器与电源侧保护的时间-电流特性的相交点，当大于此值时，在负载侧保护器动作完成前，电源侧保护器动作，因而不能保证选择性。如果当过载或短路故障发生时，D1和D2断路器均跳闸，那么此保护就无选择性。

这个的意思是在我能力范围内的我一定搞定，超出我能力范围的，我汇报上级。上级要组织大家开会，会耽误大家的工作，这就是你一处的问题影响到大家，这个叫做部分选择性。

那么选择性总归是有理由的吧，接下来给大家介绍，电流选择性，时间选择性，能量选择性和逻辑选择性。用一张图来说明，

图七

电流选择性是整定电流的选择，—用于过载长延时保护，如果配电断路器脱扣器长延时整定电流之比大于1.6，保护满足选择性。时间选择性是瞬动倍数的选择，—用于低短路电流保护，在此情况下，上级断路器的脱扣应稍微延时，以使下级断路器先脱扣。如果短路保护电流整定值之比大于1.5的话，能保证保护的选择性。

能量选择性短路和限流的选择，—用于大短路电流保护，此原理结合断路器的限流能力和能量脱扣技术，当两个断路器检测到大短路电流时，下级断路器快速限流，上级断路器产生的能量不足以引起能量脱扣，这就保证了完全的选择性，当断路器的壳架额定电流比值大于2.5时，能确保能量选择性。

以上针对A类断路器，没有短延时功能，只能靠壳架整定电流，和限流选择来完成选择性。

那么对于有短路短延时功能的B类断路器又有那些变化，对于A类断路器（MCCB），在过载区，可选择到上下级脱扣曲线不重合或不相交。但在瞬动区不能避免交叉或重合。可以理论实现，但不可靠。所以，实现时间选择性，上级必须用B类断路器（B类断路器------具有短路短延时和短时耐受电流能力的断路器）。时间选择性配合见图3.也就是我们CDM6Ei了，能够实现精准保护，实现时间选择性。

也就是我给大家介绍的中间两个旋钮，短路短延时电流Isd、短路短延时时间tsd ，同时这两个旋钮又是可调的更能够搞定时间的选择性了。满足上下级断路器的自然的完全选择性的必要条件见下表：

在CDM6Ei的左侧面有个暗门，知道吗？这就是为断路器的通讯留的出线口，CDM6Ei通讯型+通讯包+电操+附件，可以实现遥调，遥测，遥讯，遥控四遥功能，见图十，这个是逻辑选择性的基础。讲到智能电网就不得不提逻辑性，那啥是逻辑选择，让我们来看看

逻辑选择性—用于具有ZSI（区域选择性联锁）功能的智能型断路器，上下级断路器之间设置逻辑联锁，当下级断路器保护区发生故障，电流大于脱扣器整定值时，给上级断路器发出逻辑等待命令，使上级脱扣器延时动作，依次类推，以保证各级按顺序延时动作。由发生故障处的断路器切除故障。这样可保证完全的选择性。上下各级断路器通过信号线连接以传递动作逻辑指令。逻辑选择性（区域选择性连锁）

是基于上下级断路器都具备某些智能化功能和通信功能，可以实现逻辑选择性。图5为逻辑选择性的工作示意。

通过区域选择性联锁(ZSI)的工作程序为：

1）下级断路器B检测到故障并向上级

断路器A发送不脱扣信号；

2）上级断路器A接收到B的信号，保持不脱扣.；

3）B断路器切除故障区的电源；

4）A断路器保持闭合，或在设定时间内B仍不脱扣时，A才脱扣。

这就是智能电网的基础，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。特点：坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动 。

人机互联和工艺

1.生产中的人机互联，在最左边有个USB接口，这个是CDM6Ei与外界信息交换的接口，是给CDM6Ei赋予生命的纽带，所有的信息写入是通过它来完成见下图十二，

2.参数的查询及维修，

通过手机下载CDM6Ei手机APP或扫产品二维码，安装注册APP，可以看到产品信息，校验旋钮的位置是否正确，在出现故障时，可以查询故障的原因。

http:// ** .delixi-electric.com/productopen_50c3ae0329763ed1.aspx (二维码自动识别)

智能电网是时代发展的产物，打造可可感知的低压电器元器件，是智能电网的基石。