|
|
|
|
|
 |
万能框架式断路器维护 |
|
|
|
 |
万能式框架式断路器在正常低压线路中起保护作用，除正确选用外，还要稳妥地进行维护，才能保证断路器在线路中完成预定的工作任务。断路器在正常工作期间应做到如下各项工作。
1、断路器准备投入运行前，应将断路器每个部件检查一遍。如各部份的坚固螺栓是否坚固、传动部份是否正常、各磁铁工作面的防锈油脂是否擦净等，以免影响各系统动作值。
2、通过一节段的运行，应定期进行检修，清除落在断路器上面的灰尘或异物，应保持清洁干噪及保证良好的运行，传动部份可根据情况适当加润滑油。
3、万能框架式断路器灭弧室在因短路分断后，应及时清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和异物，以保持良好状态。
4、断路器在长时期运行和吸合后，应及时检查触头有没有毛刺和金属颗粒，如有应当予以清理，以保证足够的接触面积。
5、断路器在长期的使用后，如检查发现触头磨损少于原来厚度的1/3时，应及时更换触头。
6、定期检查脱扣器的电流整定值和延时值，特别是电子脱扣器，应定期用试验按钮检查其动作特性。 |
|
|
防雷和选择电涌保护器(SPD)和相关问题 |
|
|
|
|
[ 摘要] 本文介绍了综合防雷和选择电涌保护器(SPD)应考虑的因素、SPD的自保护和后备保护和安装时具体注意事项.
[关键词] 雷击电磁脉冲(LEMP)电涌保护器(SPD)
1.直击雷和雷击电磁脉冲防护
直击雷产生的电效应、热效应和机械效应常造成火灾，建筑物损坏和人身伤亡等灾害。人们为了对直击雷进行防护，多年以来采用Franklin避雷针(由接闪器、引下线和接地装置组成)实现直击雷防护，有效地保护了各种建筑物和工业设施，减少雷害的发生。伴随直击雷同时产生的雷击电磁脉冲(LEMP)的防护是随着微电子技术发展提出的，这是因现代电气和电子系统中广泛的应用的集成电路和其他微电子器件耐受雷击电磁脉冲的能力极低，用避雷针防雷不但不能保护电气、电子系统的安全，通过避雷针的雷电流周围产生的强电磁脉冲会导致电气、电子系统微电子器件劣化、损坏，严重时导致系统瘫痪造成经济损失和人身伤害。
电气和电子系统的雷击电磁脉冲的防护应采用直击雷防护、屏蔽、等电位连接、共用接地和右进出系统的各端口安装电涌保护器(SPD)等措施进行综合防护以防止和减少雷电入侵,雷击电磁脉冲造成的危害。
直击雷防护是给雷电流提供泄放通道，使雷击电流顺利的泄放到大地以保护建筑物。
屏蔽和接地系统结合就能阻止和减弱雷击电磁波侵入被保护电气和电子系统，通过屏蔽和接地系统连接把雷击电磁波感应的瞬时过电压、文电流泄放到地。
等电位连接与接地系统相结合为了减少侵入的雷击电磁脉冲在电气、电子系统所在建筑物金属物体与系统之间或系统与系统之间产生的电差，使电位均衡，防止电位差对系统产生的损坏。对无法进行等电位的电源线、信号线等功能性线路采用电涌保护器方法，实现准等电位连接以防制瞬时过电压来保护电气、电子系统正常工作。
直击雷防护、屏蔽、等电位连接、共用接地和安装电涌保护器各有其责，是全系统中的串联子系统，缺一不可。只有各措施做到位才能做好雷电防护工作。
2.电涌保护器(SPD)的作用和选择应考虑的因素
2.1电涌保护器(SPD)的作用
将电气、电子系统中不能用使用导体进行等电位连接的带电导体，如电源线、信号线等使用电涌保护器与接地系统连接。利用电涌保护器的非线性特性限制瞬时过电压和分流过电流形成准等电位连接，达到保护电气、电子系统的目的。
2.2选择电涌保护器应考虑因素
2.2.1电气和电子系统除天线和传感器工作在雷电防护区0e(LPZOB)，其主要设备应置高等级的雷电防区，例如：LPZl、LPZ2区，所以主要考虑对雷击电磁脉冲的防护，也就是说主要考虑建筑物内部防雷，这些区域的雷电流已经分流，电磁场强度已得到了衰减。
2.2.2因电涌保护器(SPD)是安装在电源线、信号线路上，所以应考虑SPD安装的位置，SPD的组合形式，SPD的通流量、负载能力、残压和响应速度等，以便与被保护设备适配。
2.2.3当用SPD组合时，要考虑各级之间能量配合，和SPD与被保护设备的配合，总之各级SPD要泄放的能量比SPD能承受的能量低，贴近设备的SPD的残压要低于被保护设备耐冲击电压。
2.2.4常规的多级SPD通流量是逐级减小的，以低压供电系统为例第一级选用大通流量SPD安装在LPZOB与LPZl界面处，第二、三级选通流较小的SPD安装在相应的防雷区界面处。这样安装的条件是雷电流脉冲一定是由LPZ0．区外侵入电源线进入的，另一方面各防雷区是严格按定义存在的，这样层层设防是正确的。
实际上很多建筑物不存在定义上的LPZl区，常常在LPZl区中存在LPZOB区，甚至存在LPZOA区。例如在LPZl区开放式部分，如门、窗。另一方面，建筑物由法拉第笼组成的屏蔽体系直击雷击在建筑物上时，强大的雷电流通过法拉第笼向地泄放时，在建筑物内整个空间会产生很强的电磁场，并产生谐振，这会在建筑物内各线路中感应很强的过电压、过电流。在常规民用建筑上安装的避雷针在直击雷击中时，也会产生很强的电磁场，以上分级安装的条件起了变化，电子系统所处的电磁环境变了，所以逐级防护就不能起到保护作用。2．2．5实际应用中应选较大通流量或热备份SPD。雷击时不只是单次雷击，往往是多次雷击，所以选择SPD时应将通流量选大一些。例如一个100KA(8／201xs)SPD和一个20KA(8／20txs)SPD，用10KA(8／201xs)的电流进行冲击实验，100KASPD经3000次冲击才损坏，20KASPD经30次就损坏了。所以根据所处的雷电环境通流量应选大一些。
应选有热备份功能SPD，用在重要部位当SPD被击坏之后，备份芯片仍能起到限压分流的作用，建议重要的设备应选用热备份性能的SPD。
3.多级集成电涌保护器(integrated multiSPD—IMP)
雷击事故调查显示，使用多级SPD或单级SPD时在雷击时SPD完好无损，被保护设备被雷击坏。分析其原因：一是SPD的残压高，开关型间隙放电SPD，残压2—5KV，限压型金属氧化物压敏电阻(MOV)残压1．2-2．8KV；二是响应速度慢，开关型间隙放电型为lOOns，限压型MOV为25ns；三是安装位置远离被保护设备，空间强电磁场侵入SPD与设备之间供电线路。
针对以上问题建议选用多级集成电涌保护器(1MP)，IMP的特点：三级集成，前二级用MOV第三级用半导体瞬态电压抑制器(TVS管)，因此级间互为备份，残压低≤800V，半导体TVS嵌位，响应速度快，TVS与被保护的设备同一响应速度，TVS在前，提前响应，响应时间约10ns。IMP特别适用于重要设备的保护，紧贴被保护设备安装，也适用于2．2．4所提的特殊电磁环境的防护。
以上主要介绍是供电系统SPD选择。信号系统SPD的选择也应根据防护等级、工作频率范围、接门形式、传输速率、功率选用插入损耗小，电压驻波比小，通流量大的适配的SPD。
4.电源SPD自保护和SPD的后备保护
电涌保护器(SPD)是保护电气、电子设备的器件，其本身的安全性和可靠性是非常重要的.
SPD都应在SPD劣化时有热脱扣装置，在升温到120℃时应脱扣从并联线路中断开，保证不发生火灾、爆炸等事故。
目前有多种脱扣装置，应选择脱扣性能经过严格检测的SPD.
SPD的后备保护措施有熔断器、断路器和漏电断路器：二种。
熔断器作后备保护是一种常用的方案，其特点是熔断体为易熔金属，呈电阻性，电阻为R。电感量很小，可以忽略。当雷电流(8/20us)冲击时，在线路两端的限制电压为：U熔=Ri+L(di/dt) L为连接导线电感，限制电压主要由L(di/dt)决定，R上压降较小。
断路器作后备保护，因断路器线路中有双金属热敏元件和串联的电磁脱扣器，呈感性阻抗，电感为lAB。当雷电流(8／20us)冲击时在线路两端电压为
U断=L(di/dt)+LB(di/dt)
其中L为连接导线电感，LB为断路器电感，一般情况LB>L0.IB附加电压要大于连接导线上的压降。
熔断器的限制电压要小于断路器的限制电压，对保护下游设备有利。
U熔<U断这是因为Ri<<LB(di/dt)所致。
上海电器科学研究所测得：对同一型号SPD进行测试：
h=20KA Imax=40KA时，
串联RTl4—63熔断器，在19．8KA大电流冲击时(8／20us)，熔断器断开。测得限制电压U熔为2674V。
串联DZ47—63断路器，在18．29KA大电流冲击时，断路器脱扣断开。测得限制电压为u断为5014V，其中断路器附加电压为3KV。
从上述分析和实验表明：用断路器作后备保护时，线路上的限制电压要高于用熔断器作后备保护的线路上的限制电压，故大多数专业SPD供应厂家都采用熔断器作后备保护的原由。
另一方面由于断路器电感的存在，其响应时间长，这也是系统不希望的。漏电断路器不能用于MOV SPD。
5.电涌保护(SPD)安装施工应注意的事项
5.1尽量缩短引接线的长度，有些标准中给出每只并联SPD引接线总长不宜超过0．5米，串联型SPD的接地线也应尽量短，SPD的接地线应就近接人保护接地PE线或PE母排。
这是因为当SPD对雷电流脉冲分流时，引线中必存在一个附加电压，附加电压的大小不是取决于引线的电阻值的压降VI<，主要的是引线的电感所产生的压降。电感上的压降设为VL，VL=L(di/dt)，因雷电流脉冲前沿很徒di/dt变化率很大，所以V>>VRo由此可见只有减小引线长度才能减小我们不希望的附加电压。
例如某公司用6KV/3KA对SPD测试冲击，如下图。SPD的残压为600V，当引线长度为25cm并进行绑扎，测得UAB为630V，当引线长度为2m并进行绑扎，测得UAB为1200V，当引线长度为25cm未绑扎，测得UAn为810V，当引线长为2m，未绑扎时，测得UAB为2300V。
结论为引线越短，UAB电压越小，有利于保护被保护设备。
5.2引接线相互紧密绑扎
对SPD的引入和引出线应用电缆扎带、胶布带将它们相互尽可能紧密绑扎在一起，这样可以十分有效地消除感应磁场。对于流人和流出雷电流脉冲方向相反，其磁场方向也相反，当两根引接线紧密靠近时，其相反的磁场会相互抵消，因而相互紧绑的引接线可以降低压降。如上例所述。
5.3防止交叉耦合电缆布线
雷电流脉冲在未通过SPD前和通过接地引线到地的过程中，它是一个强电磁场辐射源。所以应将流入SPD入口端的线路和地线电缆不能布设在靠近SPD洁净的(没雷电流的)出口端线路是十分重要的，否则雷电流脉冲在SPD以后线路上也会形成二次侵入。
选择好、用好电涌保护器只是雷电防护的一个环节，只有根据实际情况做好综合防雷才能防止或减小雷害。 |
|
|
负荷开关与限流型熔断器配合问题 |
|
|
|
|
摘要： 大家都知道限流型断路器的分断能力很高，可以达到150-200KA，但这里给出的数据往往是预期短路电流值，并不是实际通过限流型断路器短路电流值，因此在采用限流型断路器保护的配电系统校验动热稳定时，要注意所选择的短路电流参数。有些厂家声称他们的低压断路器全部是限流型断路器，大家在了解限流型断路器的限流原理后,就可以分辨真伪。
关键词： 限流问题 负荷开关 熔断器
1、限流型断路器的原理
大家都知道限流型断路器的分断能力很高，可以达到150-200KA，但这里给出的数据往往是预期短路电流值，并不是实际通过限流型断路器短路电流值，因此在采用限流型断路器保护的配电系统校验动热稳定时，要注意所选择的短路电流参数。有些厂家声称他们的低压断路器全部是限流型断路器，大家在了解限流型断路器的限流原理后，就可以分辨真伪。低压断路器的限流问题是为了分断低阻抗大容量变压器及不断发展的配电网络所引起的很大的故障短路电流而提出的,它要求断路器的分断时间短得足以使短路电流在达到其预期峰值前分断。50年代末,法国首先研究限流分断问题,并研制出了限流空气断路器,使空气断路器的短路分断能力达到100ｋＡ。几十年来,有许多种成熟的、效果好的限流技术在低压断路器中得到广泛的使用,如去离子栅灭弧、限流电阻、自复式限流元件、磁吹、电动斥力、ＶＪＣ以及固体绝缘屏幕限流技术等。目前,在先进的塑壳式断路器的设计中,充分利用了空气 电磁原理和限流原理,使其分断能力达200ｋＡ。近年来,随着计算机技术、控制技术、新材料技术以及电力电子技术的引入,使得限流技术有了更新的发展,如超导限流器、以ＧＴＯ为基础的限流器、可控阻抗变换器及故障检测技术等,这些限流分断新技术的研究会大大提高断路器的分断能力和限流能力。
传统低压断路器限流分断的原理是当故障发生时,触头快速打开产生电弧,相当于在线路中串入一个迅速增长的电弧电阻,从而限制短路电流。这个迅速增长的电弧电阻,通常称为“动态电弧电阻”。 与一般的断路器的灭弧室不同,低压限流断路器的灭弧室采用多个灭弧栅片。在开断过程中,首先动触头和静触头分开产生电弧,在电磁场和热场,流场的作用下运动至灭弧栅片。当电弧进入栅片后,由于被分成的多个短弧的近极压降,使电弧电压迅速上升,从而达到限流的目的。为了有较高的电弧电压,限流断路器灭弧室的栅片数比一般的断路器要多,并且排列得更紧密。电弧电压上升得越快,限流效果就越好,最终,电弧电压超过电源电压的值,使得电源电压无法维持电弧,从而完成熄弧限流分断。要使电弧电压迅速升高,传统的有两种方法:(1)磁吹线圈。这种情况下,电弧将会被迅速拉长,它不仅增加了电弧的长度,而且也增加电弧的热传导面积。(2)使用引弧道来迅速升高电弧电压。当触头打开时,沿着引弧道上的电磁力将拉长电弧,当电弧被驱动到灭弧室,就会进一步分割、冷却,这种方法的前提要求:①电弧必须能被强迫脱离触头(在触头间的间隙大于约1ｍｍ时,它才会发生);②电弧必须非常快地脱离触头区,这样就减少了触头材料的损耗,同时,触头间隙恢复;③电弧必须以非常快的速度沿着引弧道运动(约100ｍ/ｓ),然后进入去离子栅片以提高最终的电弧电压值。
在限流断路器的设计中,有以下4个基本的原则:
a 触头迅速打开
b 迅速提高电弧电压
c 使最终的电弧电压值高
d 快速的介质强度恢复。
常用的限流技术分三类:
1)人工零点法。利用电弧去产生人工零点,使得弧隙中的电流为零,从而使电弧熄灭。
2)提高电弧静态伏—安特性法。通常采用去离子栅法、绝缘栅法、窄缝法及VJC法等。去离子栅法就是利用金属栅片把电弧分割成若干个互相串联的短弧,利用短弧的压降来提高电弧电压而使电弧熄灭;绝缘栅法:即栅片是绝缘的,其作用是导出电弧的热量,以提高电弧的弧柱压,同时,栅片将电弧分割成若干段的短弧,每一栅片就是短弧的电极,同时产生许多个阳极压降和阴极压降,对直流电弧而言,利用近极处的电弧电压降加弧柱的电压降一起灭弧;窄缝法,通常采用多重窄缝,这样,可以减少电弧进入上部窄缝的阻力,因而在驱动电弧运动的电磁力给定时,可以采用比单窄缝灭弧室更小的缝隙,一方面可将电弧直径压缩,使电弧同缝隙壁紧密接触;另一方面,也使电弧面积增加,长度增长,这些都进一步加强了冷却和去游离的作用,使电弧熄灭;VJC法主要是在电极的四周覆盖一定厚度的绝缘物或高电阻金属材料,从而对电弧弧柱进行控制,以达到升高电弧电压的目的。固体绝缘屏幕法是利用一固体绝缘屏幕快速插入到分断故障电流的触头中,使触头间燃烧的电弧被屏幕隔开而迅速熄灭。以上这些方法通常综合使用,如VJC及多窄缝法,以取得更好的限流分断的效果。
3)提高触头分断速度法。通常利用巨大的断开弹簧或其他加速装置将触头拉开,或利用储能的电容器对斥力线圈放电在铝盘中感应出涡流来产生巨大电动斥力,将动触头打开,与此同时,尽量加快脱扣器的动作及机构的动作,以达到高速分断的目的,这样,分离时所需时间越小,则限流作用就越大。在六十年代,电力电子器件就被引入到电器中。现在,已有无触头的晶闸管断路器、触头—晶闸管并联的混合式断路器在某些国家得到开发、并有一定程度的应用,但由于电力电子器件存在导通压降大造成的能耗高、分断电器不能形成间隙绝缘距离、过载能力差、工作参数缺乏相应的各个电压等级以及费用高,这些使其构成的无触点电器不能大量应用。当然,无触点电器本身具有操作率高、开关速度快、控制功率小、噪音低、寿命长的特点,适合某些特殊的工作场合使用。在限流中,主要采用带触头的混合式,如触头—晶闸管并联的混合式断路器,具有触头正常导通时压降能耗小的特点,再利用电力电子器件的开断时间短的特点,进一步缩短电流的开断时间,从而实现限流分断。在断路器设计中,使用电力电子器件,主要要考虑器件的电流和电压的参数。早期使用晶闸管,但它不能自关断,需要换流关断,造成电器的体积增大。目前,通常考虑自关断的器件,如IGBT（绝缘栅双极晶体管）,GTO（可关断晶体管）等。
2.高压限流型熔断器与低分断能力电器之间的选择性配合。
在这种使用情况下，限流型熔断器在大故障电流下动作，低分断能力电器之间只能分断它所允许分断的小电流，因此需要根据两者不同的时间-电流曲线配合实现。1/以曲线相交点为分界，限流型熔断器承担大故障电流分断，其他电器承担正常电流和小故障电流开断。2/如果其他电器不随熔断器撞击器联锁脱扣，则相交点必须大于高压限流型熔断器的最小动作电流。3/曲线相交点电流必须小于其他电器的开断能力。4/当用高压限流型熔断器开断电路时，其他电器必须具有足够通过短路电流和关合短路电流的能力（校验该电器的热稳定、动稳定对应采用其开断电流、关合电流），这些能力应与高压限流型熔断器截止电流和I2t值相适应。5/如果其他电器随熔断器撞击器联锁脱扣，例如负荷开关，则要求负荷开关允许的转移电流值大于熔断器的最大转移电流值。
|
|
|
|
|
