小型断路器附件的功能及使用

李 希 高

(三信国际电器上海有限公司, 上海 200001)

小型断路器附件的功能及使用

李 希 高

(三信国际电器上海有限公司, 上海 200001)

分析了小型断路器附件的功能及使用注意事项。对各附件模块化的作用进行了阐述。指出电气附件与小型断路器拼装组合,可增加小型断路器的功能,扩展其使用范围。

小型断路器; 欠压脱扣器; 附件功能; 模块化

0 引 言

小型断路器(Miniature Circuit Breaker,MCB)是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器。MCB虽然是一种终端电器,但其应用量大而且面广,现在已有一些电气附件能与MCB本体拼装组合在一起,以增加MCB的功能,扩展其使用范围。

本文对MCB的附件功能和应用进行简要的介绍,希望对用户在使用和选用MCB附件时能提供参考。

1 实现剩余电流保护功能的附件

1.1 剩余电流动作保护器的功能

剩余电流动作保护器(Residual Current Operate Protective Device, RCD)与MCB组合一起,就能成为带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO),安装在配电箱内能防止线路发生单相接地故障时危及人身安全和有效抑制电气火灾。

1.2 RCD使用注意事项

(1) RCBO使用于不同的低压配电接地型式中,接线要求都有不同。凡带电载流导体必须全部接入RCD,而保护线PE则绝对不能接入RCD,PE线应与设备的金属外壳连接。为避免许多不必要的误脱扣,RCBO极数宜与该接入回路的载流导体数相等。

(2) RCD的额定剩余电流动作电流数值应根据 JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》第12.3.7.3条进行选择。从安全的角度考虑,RCD的剩余电流动作电流选择得越小越好。但实际上,任何供电回路的用电设备都有正常的剩余电流,如果RCD小于正常的剩余电流或者该回路的正常剩余电流大于50%In,则供电回路无法正常运行。故从供电的可靠性考虑,In选择值不能太小,主要受到正常剩余电流的制约。

(3) RCD的上下级配合问题。一般,RCD的额定剩余不动作电流In0(根据IEC有关的标准)等于50%In。如果干线和支线上的RCD动作电流值很接近,就有可能使几个支线的不动作电流In0之和大于干线上RCD的In,使干线上的 RCD误动,两者之间就失去了选择性。通常,上下两级RCD额定动作电流之比应大于2.5。当然RCD的选择性也可根据动作时间的差异来达到。一般对终端配电箱来说电源总断路器处的RCD主要为防止电气火灾,可选用In=100～300 mA、t=0.3 s左右的产品,支线上的RCD主要为防止人身电击,可选用In=6～30 mA(视具体使用场合)、瞬动型产品。

(4) 对于TT系统,装有RCD的支路与不装RCD的支路均不应使用公共接地极。TT制接地系统因中性点接地与中性线接地分开,中性线N与PE线无连接,供电线路一般较长,相线与大地回路阻抗较大,发生单相接地故障时,线路保护装置不能可靠地切断电源,容易造成电击和火灾事故。因此,该系统中装设RCD作单相接地保护是有效的措施之一。但个别装RCD的分支回路必须有单独的接地极与PE线,否则当未装RCD的回路有剩余电流时,会通过PE线传递到装有RCD的设备外壳上,但RCD不动作,从而造成电击事故。因此,必须有独立的接地线与PE线专供有RCD的分支回路用,其间不能有电气连接。

(5) 目前我国生产的RCD有两种形式:电磁式和电子式。电磁式RCD在工作时,要有一稳定的操作电压。市场上一般电磁式RCD均无独立的操作电源,该操作电源均由 RCD所控制的电源供电。电磁式RCD发生故障时,由于电网电压偏低或过高,导致其不能正常工作。因此,设计人员应对装设电磁式RCD发生事故时的电源电压进行验算。如果不符合产品的规定值,应考虑采取补救措施或选用电子式RCD。电磁式RCD进出线可以倒装,而电子式RCD进出线不可倒装。

(6) 对于一些特殊场合和一些特殊用途的电源,如化工、石油、各类保安电源、事故照明、消防设备电源、医院手术室供抢救用电源等,不应安装RCD,若有必要,可酌情安装剩余电流报警装置。注意RCD是防止电击事故的措施之一,某些场合还应当与总等电位或局部等电位联结等其他措施结合使用。

2 表示断路器状态的附件

2.1 辅助开关的功能

辅助开关与MCB主电路和机构机械上连动的触头主要用于MCB分/合状态的指示,连接在MCB的控制电路中。通过MCB的分/合,对其相关电器实施控制或联锁,例如向信号灯、继电器等输出信号。操作性能次数与MCB的操作性能总次数相同。

2.2 报警开关的功能

报警开关用于MCB事故的报警触头,且只有当MCB脱扣分断后才动作。当MCB的负载出现过载短路或欠电压等故障时自由脱扣,报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置,接通辅助线路中的指示灯或电铃、蜂鸣器等,显示或提醒MCB的故障脱扣状态。由于MCB发生因负载故障而自由脱扣的机率不多,因而报警触头的寿命是断路器寿命的1/10。报警触头的工作电流一般不超过1 A。MCB因线路故障(过载、短路)跳闸而接通声、光报警或其他附件,发热电流较小,一般小于3 A或更低。

2.3 附件使用注意事项

附件和MCB拼装后指示MCB状态,为有源接点,禁止作为干触点使用而接入其他弱电模块。

3 实现MCB欠电压保护功能的附件

3.1 欠压脱扣器的要求及功能

欠压脱扣器是一种保护性附件。根据相关标准规定:当电源电压高于欠压脱扣器额定电压的85%时,欠压脱扣器能保证断路器正常工作。当电源电压下降(甚至缓慢下降)到额定工作电压的70%～35%,欠压脱扣器应能动作;欠压脱扣器在电源电压等于脱扣器额定工作电压的35%时,欠压脱扣器应能防止断路器闭合;电源电压等于或大于85%欠压脱扣器的额定工作电压时,在热态条件下应能保证断路器可靠闭合。因此,当受保护电路中电源电压发生一定的电压降时,欠压脱扣器能自动断分断路器,切断电源,使该断路器以下的负载电器或电气设备免受欠电压的损坏。

总之,欠压脱扣器主要功能是保护,主要体现在两个方面:

(1) 当供电电压降低到一定程度时, 如果线路电压降低到额定电压的70%(崩溃电压),将使电动机无法起动,照明器具暗淡无光,电阻炉发热不足;运行中的电动机,当其工作电压降低至50%(临界电压)时就要发生堵转(拖不动负载,电动机停转),电动机的电流急剧增大至6In,如果时间略长,电动机将被烧毁。另外,在电压恢复的瞬间,已经停转或快要停转的批量电动机会同时起动,导致线路电压重新大幅度下降,这是配电系统不允许的。当电源电压下降到额定电压65%时,欠压保护动作切断负荷电源,防止因电压过低损坏电气设备。

(2) 当电源停电时,欠压保护分断电源开关。当电力系统恢复正常时必须人工合闸,防止电源恢复时开关合闸,引起电动机自起动或其他事故,从而保证设备本身或操作人员安全。

3.2 欠电压保护的使用及注意事项

现在低压电网由于种种原因常低于其额定电压。当电网呈现电压不足时,将对发电机、电动机、家用电器以及线路运行带来极大的危害。解决该问题的根本办法是扩大电网容量,同时在用电超过供电时,对一些不重要的用电场所采用欠压脱扣器等来断开电源,以保护重要的用电设备。使用时,欠电压脱扣器线圈接在MCB电源侧,与MCB拼装在一起。欠电压脱扣器通电后,MCB才能合闸,否则MCB合不上闸。

4 实现断路器操作功能的附件

4.1 分励脱扣器

4.1.1 分励脱扣器的作用

分励脱扣器是一种用电压源激励的脱扣器,其电压可与主电路电压无关。分励脱扣器常用于远距离自动断电的控制,当电源电压等于额定控制电源电压的70%～110%时,就能可靠分断与之拼装的MCB。现在用得最多的就是消防控制室切断非消防电源。

4.1.2 分励脱扣器的使用及注意事项

分励脱扣器脱扣线圈电压种类有交流和直流,电压大小有各种电压等级。切断非消防电源时用DC 24 V消防电源作分励脱扣线圈电源是最方便的,也是最简单的。分励脱扣器是短时工作制,分励脱扣线圈只能短时间通电,线圈通电时间一般不能超过1 s,否则会被烧毁。所以,在控制回路中要串接一个辅助接点(现分励脱扣器自带辅助接点),MCB脱扣后切断分励脱扣线圈的电流,避免了线圈烧损情况的发生。

4.2 电动操作机构附件

4.2.1 电动操作机构附件的功能

电动操作机构附件也是一种远距离操作断路器的机外附件,能在遵守安全规程的前提下实现已脱扣断路器的复位。借助手柄仍可实现对断路器的本地控制,既可用来实现MCB的远距离分闸操作,也能实现MCB的合闸操作。

4.2.2 电动操作机构使用及注意事项

电动操作机构用于故障后的重新闭合,检查并清除故障后应首先采用本地手动方式;采用本地手动复位时,控制回路中应串入报警触头,以免自动远程重新闭合MCB;在符合安全规程的情况下,允许远程重新闭合MCB,但复位必须经预定延时。

4.3 重合控制附件

4.3.1 重合控制附件的功能

重合控制附件、故障报警触头和电动操作机构一起用于实现断路器故障动作后重新闭合,特别适用于不易监控和接近并且具有较高供电连续性要求的设备和系统。

4.3.2 重合控制附件的使用及注意事项

重合控制附件必须串入报警触头才能与电动操作机构组合使用,报警触头用于向重合控制附件发送“故障脱扣”信息;重合控制附件的动作情况与故障类型(暂时性故障/永久性故障)有关。当发生暂时性故障且被消除后,允许MCB自动闭合一次;当发生永久性故障时,重合控制附件将锁定电动操作机构附件,以避免MCB重新闭合;用于提高供电可靠性。

5 结 语

随着人们生活水平的不断提高,在城市智能建筑、乡村城镇化建设、工业自动化控制等方面,低压电器产品的发展趋势必然是系列化、模块化、智能化、网络化。因此,对MCB及附件种类和功能提出更高的技术要求,才能满足用户需求,从而促进我国低压电器总体水平的提高。

[1] 邹城华,王卫国,卢权胜,等.一种小型断路器附件的选用[J].电工电气,2011(12):39-41.

[2] GB 14048.1—2006 低压开关设备和控制设备 总则[S].

[3] 张兰晶.小型断路器发展与研究的探讨[J].低压电器,2013(12):1-4.

Function and Instruction of Minature Circuit Breaker’s Accessories

LIXigao

(Sassin International Electric Co., Ltd., Shanghai 200001, China)

This paper analyzed the function and instruction of minature circuit breaker’s(MCB)accessories,and elaborated the modularization role of accessories.It is pointed out that the assembling combination of electrical function accessories and MCB,can increase the functions of MCB and extend the application range of MCB.

minature circuit breaker(MCB); accessory function; undervoltage release; modularization

李希高(1978—),男,工程师,从事家用断路器方面的研究。

TM 561

B

1674-8417(2015)02-0035-03

2014-10-28