低压断路器的节能关键点及措施
在低压配电系统中,节能技术在目前的设计过程往往是一个重要的议题。而且,节能设计也确确实实在现实的应用中发挥了不可或缺的作用。比如大型体育场和体育馆变压器容量和数量的设计以及变压器负载的分类设计都有相当的技术含量;比如照明节能技术,先不考虑电器行业内涌现的诸如各种类型的LED照明节能灯管,在照明的系统设计过程中,节能技术也是贯穿在整个设计过程中;还比如,低压配电系统中功率因数的提高设计,降低回路中无功电流发热………
似乎让我们觉得,除了少数电器设备能够很明显的体现它的节能能力外,节能只是跟系统的设计有着密切的关系。
然而,低压电器(这里主要指框架断路器,塑壳断路器,10KA重载型小型断路器,后面的低压电器以此均代指)设备本身跟节能技术挂钩却让人百思不得其解。
先让我们来看看低压断路器的发展历史!
1中国低压电器发展过程
20世纪60年代至70年代,是我国低压电器产业的形成阶段。我国在模仿苏联的基础上,设计开发出第一代统一设计的低压电器产品。第一代低压电器产品的结构尺寸大,材料消耗多,性能指标不理想,品种规格不齐全。
1978-1990年,我国更新换代和引进国外先进技术,制造了第二代产品。产品技术指标明显提高,保护特性较完善,产品体积缩小,结构上适应成套装置要求,成为此后很长一段时间内我国低压电器的支柱产品。
1990-2005年,我国自行开发试制了智能化的第三代产品,以DW45等产品为代表,其性能优良、工作可靠、体积小,具有电子化、智能化、组合化、模块化和多功能化,总体技术性能达到或接近国外20世纪80年代末、90年代初水平。
第三代产品较之第二代产品,有三个突出的特点:高性能、小型化和智能化。所谓的高性能是指控电量提高了一倍。从体积看,跟第一代产品相比又小了很多,体积大概是第一代产品的四分之一。另外,电磁技术与芯片技术得到应用。这使得低压电器开始带有智能化的功能,所以第三代产品又叫“智能电器”。
原定2010年开发出炉,投向市场的国内第四代低压电器产品,投产时间挪到了2009年,引起了低压电器行业的全面关注。而观察家认为,随着这代产品的出炉,我国低压电器行业的新一轮洗牌也将开始。
第四代产品与第三代产品有质的区别。随着微机处理器在低压电器领域的大量应用,网络化、可通信已成为国外第四代产品的主要特征之一。此外,智能型、小型化等已经成为低压电器的发展趋势。
第四代产品与前三代产品的“机械式”相区别的这些特点,无疑在高筑行业壁垒,将加速老低压产品的淘汰速度。其中最具代表性的就是断路器的智能脱扣器。
2低压断路器节能关键点
在低压电器的历史长河中,无疑让我最关注的就是在保证设备的各种参数的同时实现设备的智能化,并通过模块化设计来大大降低产品的体积。那么先撇开低压电器设备智能化带来的节能红利。低压电器的节能关键点就落到了降低产品的体积。
低压电器体积的减小带来的节能体现在以下几个方面:1、产品体积减小,构成产品的原材料将大幅减少,降低原材料损耗2、产品体积减小,减少了加工耗时3、设备体积减小,装载设备的非标箱或低压柜体积将大大降低,降低了安装空间损耗,以及安装箱体损耗。4、产品体积减小,降低了储存空间损耗,降低了运输成本损耗5、产品体积减小,降低了安装人力损耗………
3低压断路器节能同时保证高性能的措施
3.1小型化的模块设计措施
产品小型化既是低压电器技术水平的体现,也是成套设备及系统小型化的需要。对推进电器产品节材、节能具有重要意义。低压断路器小型化主要借助于新技术、新工艺应用以及产品结构上创新,新一代产品与第三代产品相比,体积平均缩小20%~50%。
低压断路器模块化水平也是低压电器设计与制造能力体现,是实现低压电器多功能、提高产品使用与维护性能的需要。低压断路器零部件、附件模块化水平一定程度上反映了一个国家低压电器研究与制造水平。断路器模块化水平包括:功能附件模块种类、标准化程度、制造工艺性、维护方便性以及模块小型化等。
3.2高分断性能保证措施
随着电网容量不断增加,对低压断路器分断能力要求不断提高,对低压断路器分断性能提出了更高的要求。为了提高系统运行可靠性,新一代万能式断路器一般均达到Icu=Ics=Icw,在提高Icu、Ics同时,重点提高Icw。新一代塑壳断路器要求Icu=Ics,重点提高Ics。为了提高分断性能,主要采取以下措施。
a、 采用双断点触头灭弧系统
双断点触头灭弧系统过去在控制电器中应用较为普遍,其主要目的是缩小产品体积。低压断路器分断能力高,触头灭弧系统较为复杂。如采用双断点系统,产品结构更为复杂,有一系列关键技术需要解决。其中最主要的两个技术难点是设计可靠的卡住机构,又不侵犯专利,以及两个触头闭合与断开时同步性问题,且制造工艺要求高。为此对双断点触头灭弧系统是不是低压断路器发展方向存在明显分歧意见。随着现代设计技术不断发展与应用,上述技术难点已经得到有效解决。作为高性能MCCB产品双断点触头系统肯定是发展方向,是单独点结构无法比拟的。他使塑壳断路器具有更好的限流性能,更高的分断能力,较好实现了Icu=Ics。并为实现限流选择性保护,以及为产品小型化、高寿命、高可靠、环保等创造了更好条件。
作为高性能ACB产品,双断点触头灭弧系统也四发展方向之一。它为ACB分断性能进一步提高,提供了更大的空间。为在极短时间内实现全电流选择性保护创造了更好条件。但是,作为普通型(标准型)ACB产品也不宜采用双断点系统。
b、 运用其他辅助手段进行快速灭弧
采用气吹灭弧、磁吹灭弧等辅助手段使电弧快速、可靠进入灭弧室。同时,有效控制游离气体扩散途径,避免相间、相对地飞弧,使飞弧距离控制在最小范围。
3.3高度集成的智能化措施
为了提高低压配电与控制系统运行可靠性以及自动化程度,实现系统网络化是发展的必然方向。一旦系统实现网络化,低压电器必须具有双向通信功能,经通信适配器能与各种现场总线系统连接。工业以太网技术发展与应用,使配电系统通信网络变得更简洁、更高校。配电系统实现网络化,低压断路器实现可通信后,将使断路器智能化功能得以充分发挥,并促进智能化断路器发展情况看,将保护、测量、故障预警、自诊断、见空、能量管理等功能集中于一体。
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