断路器设计范文1
在成套产品设计及应用中，针对影响低压断路器性能的因素，主要探讨了断路器的载流量、保护性能以及短路特性对断路器性能与安全的影响。结合相关企业实例，着重分析了影响断路器载流量的因素，为低压断路器在成套设备中安全使用提供依据。
关键词:
低压断路器;低压成套设备;载流量;保护性能;短路特性
0引言
随着低压断路器和低压成套设备越来越趋于智能化，以及通信技术在产品中的广泛应用，对于成套设备的核心器件———低压断路器在成套设备设计和应用中有了更高的要求。由于大部分低压断路器生产企业没有提供足够的技术数据，如温升和功耗方面的详细参数，同时低压成套设备设计人员在设计和应用过程中缺乏相关的经验和能力，对断路器的安全和保护性能没有充分的理解，使得低压断路器的功能达不到预期的目标。因此为了保证成套设备的高可靠性，必须全面地了解低压断路器在成套产品设计及应用时应考虑的因素。结合这些因素，设计生产质量和可靠性都满足使用要求的低压成套设备产品。目前对低压断路器和低压成套设备安全的应用主要依据GB14048．2—2008《低压开关设备和控制设备第二部分:断路器》和GB7251．1—2013《低压成套开关设备和控制设备第一部分:总则》。当断路器应用在成套设备中时，其中环境相比于自由空气时有很大的差别，因此断路器在自由空气中满足GB14048．2各项参数不一定能够满足成套产品标准。成套设备都有一个比较封闭的壳体，断路器在成套设备内部的工作环境会更加严苛，对断路器的安全和性能应有更高的要求［1］。低压成套开关设备和控制设备温升可以通过IEC60890∶1987《评估部分型式试验的低压成套开关设备和控制设备(PTTA)温升的外推法》进行理论上的计算，主要用于确定外壳内空气的温升。但这种方法要求满足的条件较多，如外壳内功率损耗近似均匀分布、内装设备布局使空气流通几乎没有阻碍、总电流等级不超过3150A、框架单元中的水平隔板不多于3个、承载大电流的导体和机构部件的布局使涡流损耗可以忽略不计［2-3］。由此可见该标准使用局限性较大，考虑的因素较为理想化，不一定能满足实际应用的需求，但是在理论分析与计算时可以参考使用。因此，本文将对低压断路器在成套产品设计及应用时应考虑的因素进行介绍与分析，为低压断路器在成套设备中安全使用提供依据。
1影响断路器性能的因素
影响断路器产品性能的因素有很多，大致可分为对断路器载流量的影响、对断路器保护性能的影响、对断路器短路特性的影响等因素。
1．1断路器的载流量
正常情况下，载流量是指断路器允许通过的最大工作电流，即断路器的额定电流。但是在一些特殊环境下，如环境温度过高，就需要调低额定工作电流，即调低载流量，使得断路器能在此温度下正常工作，调整后的具体电流值是在断路器产品设计及应用时需要着重考虑的。对于成套设备而言，成套设备中规定的额定电流就是其中主开关断路器的最大工作电流，与断路器的额定电流不一定相等。一般载流量最直接的反映就是断路器接线端子温升，国标中对温升有严格的规定。对于成套设备而言，最高温升限值不能超过70K，故载流量影响成套设备产品的性能［4］。载流量过低，导致成套设备中断路器利用率过低，经济效益欠佳;载流量过高则会使得器件发热温升过高，破坏成套产品的绝缘。因此确定影响载流量的因素对断路器产品在成套设备中的设计和应用有着非常重要的意义。
1．2断路器的保护性能
断路器的保护性能主要分为过载长延时保护、短路延时保护、短路瞬动保护、欠电压保护和单相接地保护(对地泄漏电流)等。断路器作为成套设备中重要的元器件，起到通、断电路的作用，是一种保护电路安全的器件，因此断路器的保护性能也是断路器一个非常重要的性能指标。其中，断路器过载长延时保护主要是指电路在超过断路器额定电流一定限值时断开电路的能力，规定的限值都是根据断路器额定电流而确定的系数。当断路器在成套设备中应用时，通常载流量会降低，因此在成套设备中设计及应用时必须考虑断路器的过载保护性能整定值与实际载流量的关联性，否则容易在回路过载时不能及时脱扣，引发安全事故，造成不必要的经济或财产损失。
1．3断路器的短路特性
低压断路器的短路特性是断路器的重要性能和安全指标。当电路发生短路事故时，断路器能否及时的断开电路是用电安全的一个重要保证，因此断路器在成套设备中设计及应用时需结合实际考虑断路器的短路特性，为成套设备的安全运作提供保障，以免造成不必要的财产损失。影响断路器的短路特性是多方面的，如安装方式的不同，GB14048中规定断路器一般为垂直安装，但是在一些特殊条件下，受空间限制、拉合闸的容易程度等条件的限制，需采用水平安装，因此此种情况下断路器的短路特性不一定能够得到充分保证。在高海拔时也容易对断路器的短路特性造成影响，由于高原地区空气稀薄，会对空气介质灭弧的电器灭弧性能造成影响，使断路器灭弧时间延长，触头烧毁严重，断路器通断能力降低。同时空间大小也会对短路特性造成影响，在成套设备中，断路器断开时有较大的能量释放，会破坏柜体结构，造成设备的损坏。因此当需要进行一些特殊工作条件下的产品设计时，必须了解对断路器的短路特性影响程度，必要时需要进行特殊工作条件下断路器短路特性测试，以确保设备的正常使用，避免造成安全事故。以上三个方面是断路器在成套设备中设计及应用时主要考虑的因素。因为载流量不仅关系到接线端子的温升值，而且会影响断路器的过载长延时保护性能，故将结合一些实例着重对载流量进行分析。
2影响断路器载流量的因素分析
载流量的影响主要体现在电流流过导体回路时产生的焦耳热。这些热量一部分通过热传导、热对流和热辐射等方式向外界传递，散发到周围介质中去，另一部分则被断路器本身吸收。断路器吸收热量后，温度升高;当产生的热量与散发的热量达到平衡时，断路器的温升不再增加达到稳定状态［5-6］。在GB14048．2—2008中条款7．2．2．1对断路器温升限值有着明确的规定，从而对载流量影响因素的分析就显得尤为重要。
2．1环境温度
在环境温度高于GB14048．2—2008条款7．2．2．2所规定的范围时，断路器承载额定电流可能会使得接线端子温度超过标准规定的限值，因此需要降低断路器的承载电流，使得接线端子温度符合标准规定［7-8］。在成套开关设备中，由于柜体空间比较狭窄以及对IP防护等级有着不同的要求，从而使在其中的断路器运行环境温度会高于正常使用条件，断路器的载流量要适当降低［9］。以某企业提供的万能式断路器为例进行分析，其在不同环境温度下的载流量如表1所示。由表1可知，随着环境温度的升高，并不是所有规格的断路器都会降容。在同一壳架等级电流下，一般最大的两个电流规格的断路器可能会选择适当降容。断路器降容后的载流量与额定电流的比值示。环境温度升高对断路器载流量的影响比较大，断路器降容后的载流量与额定电流的比值随环境温度的升高而降低，不同电流规格的断路器降低的幅度也各不相同。不同环境温度下载流量与额定电流比值如图1所示。由图1可见，不同电流规格的断路器降容系数相对比较接近，降容系数值大致在一条经过点45℃降容系数为100%和60℃降容系数为90%的直线周围，因此可近似的认为这4种规格的断路器降容曲线一致，且当环境温度为50℃降容系数一般为额定电流的95%，且环境温度每增加5K降容系数均减少2．5%。综上所述，环境温度的升高对断路器载流量有一定影响。在相同的壳架电流等级下，电流规格较大的断路器一般会随着环境温度升高选择适当的降容，而且不同电流规格的断路器降容幅度有差异。通过试验可以获得万能式断路器在不同环境温度下的载流量，画出载流量随环境温度变化曲线，也就是断路器的降容曲线，建立万能式断路器的降容模型，为万能式断路器在成套设备中选型与安全应用提供指导。同时也希望断路器厂商能够给用户提供一个比较详细的断路器在环境温度改变时的降容系数参考表，为用户和成套厂商在产品设计时提供一定的参考依据。断路器厂商可以到相关检测机构测试断路器在不同环境温度下的降容曲线。
2．2连接接线端子的导体截面积
某两厂家断路器温升试验连接排规格以及断路器在成套设备中连接排规格。由表3和表4可见，温升试验时所用连接导体尺寸普遍大于在成套设备中连接导体的规格。这是由于成套设备空间和成本的限制造成的。为了使得在连接排导体与温升试验时导体的温升值大致相同，需对断路器的额定电流，即载流量进行降容，使得成套设备中连接导体温升值不会超过温升限值。在成套设备中使用不同的连接排规格，断路器在成套设备中对应的电流值也不尽相同。第一行数据，虽然在成套设备中连接导体截面积相对于温升试验中变小了，但是断路器在成套设备中对应的电流却并没有发生改变。因为成套设备中使用连接导体截面积变小了，而有效散热面积反而增加了，故消除了截面积变小带来的影响［10-12］。第二、三行数据，成套设备中连接导体截面积相对于温升试验中变小，断路器在成套设备中的电流也相应变小，并且截面积减少幅度较大的，电流值也相应下降比较多。
2．3安装方式
对于万能式断路器而言，安装方式包括型式与接线。型式主要分为抽屉式与固定式，接线一般有前后水平与后垂直两种。下面以某企业提供的万能式断路器为例。某万能式断路器功率损耗及输入/输出电阻;某万能式断路器在不同安装方式下的载流量;XX16A型万能式断路器不同安装方式下载流量与额定电流比值。在相同电流规格下，抽屉式断路器的输入/输出电阻比固定式大，导致抽屉式断路器的功率损耗比固定式高。在环境温度超过50℃时，型式与接线开始对断路器的载流量产生影响，对不同电流规格的断路器影响较大。由图2可见，固定式后垂直不用降容，固定式前后水平与抽屉式后垂直以及抽屉式前后水平方式的断路器在55～60℃的降容曲线基本为平行线，而抽屉式后垂直与抽屉式前后水平式断路器的降容曲线则基本为平行线，且温度每增加5K降容系数降低2．7%。不同型式对万能式断路器的载流量影响很大。在相同电流规格下，抽屉式的功率损耗比固定式大，导致抽屉式的温升比固定式高。在环境温度较高时，抽屉式的载流量要比固定式小。不同接线方式对断路器载流量有一定的影响。当环境温度较高时，断路器前后水平接线比后垂直接线载流量小。以上仅是定性分析不同的安装方式对载流量的影响，希望断路器制造商能够提供这方面的具体数据资料，对低压断路器在成套产品中设计与安全使用提供参考。对于塑壳断路器，有水平安装与垂直安装之分。在依据国标进行断路器温升试验过程中，断路器都是垂直安装，但在成套开关设备三号柜中，断路器多为水平安装，尽管断路器生产企业都允许水平安装，但水平安装与垂直安装对载流量的影响没有支撑性文件。因此需要断路器制造商提供这方面的资料。
2．4断路器功耗
断路器的功耗与断路器的载流量有直接关系，主要体现在断路器的内阻上。在加载电流不变的情况下，随着断路器接线端子温度的升高，断路器的内阻会有所增加，从而断路器的功耗也会有所增加。功耗的增加使得发热量变大，导致系统温度升高，对载流量有一定的影响。总体而言，断路器功耗是其自身性能指标的一部分，这里提出仅为了分析影响断路器载流量的因素。
2．5成套开关设备壳体
成套开关设备壳体对载流量的影响主要体现在壳体防护等级与壳体散热设计两大方面。其中，成套开关设备的壳体防护等级会影响到柜体的散热能力，从而直接影响柜体内部的环境温度，对断路器的载流量产生影响;成套开关设备的散热设计包括壳体外形尺寸、壳体通风口、内部水平隔板数量、顶部散热(如加装风扇)等设计。在满足既定的防护等级下，不同的壳体散热设计使得成套设备内部的环境温度会有些差异，从而影响断路器的温升性能，进而影响断路器的载流量。在实际应用中不一定能够满足IEC60890的适用范围但可作为理论分析与计算参考。
2．6海拔高度
随着海拔高度增加，空气密度逐渐降低，散热对流作用减弱，低压断路器的温升会随之升高。通过查阅资料和文献得知，在海拔高度低于2000m时，断路器在正常工作条件下，测得温升不会超过GB14048．2—2008中条款7．2．2．1所规定的限值;当海拔高度超过2000m后，每上升100m断路器的温升限值通常降低1%［13-14］。随着海拔高度的升高，高海拔地区环境温度下降，对断路器的温升有一定的补偿作用，万能式断路器温升与海拔关系对应图如图3所示。万能式断路器在高海拔地区的温升随海拔高度的增加呈上升关系，从温升值来看，当海拔高度超过4000m时，断路器的温升超过国家标准所规定的限值。因此当海拔超过4000m时，为了保证低压断路器的安全稳定运行，要适当降低断路器的载流量。
2．7其他因素
对于影响断路器载流量的其他因素有很多，其中包括母排材质、表面处理方式与空间布局、以及涡流与磁滞损耗。母排本身的材质，包括母排中铜的含量以及电阻率等，材质不同影响到母排的导电能力，使得母排功率损耗会有些差异，影响到断路器的温升性能，对载流量也产生一定的影响。母排表面有不同处理方式，如镀锡、镀银、涂黑以及使用热缩套管等。母排表面镀锡与镀银可以提高母排的导电率，同时防止母排表面被氧化，减小母排的功率损耗，对降低断路器的温升有利;表面涂黑有利于母排的散热，有利于降低断路器的温升;而使用热缩套管不利于母排的散热，导致断路器温升会有所增加，影响到断路器的载流量。母排的空间布局对载流量有一定的影响。在大电流的成套开关设备中，每相都是由多根母排并联运行，由于母排一致性问题、柜内母排长短不同以及安装工艺问题导致每条母排承载的电流不一样，进而会影响到连接端点的温度［15］。特别是大电流规格的断路器(5000A及以上)，自身每相有两个或更多对外接线端子(外接端子垂直出线方式)，因铜排间不均流出现的问题更为突出。低电流成套柜一般选用1片或2片矩形导体，因为矩形导体具有电流分布均匀、集肤效应小等优点。但随着导体片数增加，特别是超过3片后，集肤效应系数显著增大，连接排功耗增大，导致断路器温升增加，载流能力下降。由于交变磁场的作用，故会产生涡流和磁滞损耗，影响成套产品的内部环境温度，对断路器的温升不利，影响到断路器的载流量。在成套开关设备设计中可以通过以下方式减小涡流与磁滞损耗，如小电流开关柜通常是在金属隔板上开隔磁槽切断磁路;在大电流开关柜设计中对有电流穿过的金属件，如触头盒安装板、母线套管安装板、电缆穿孔板、母线连接螺栓和金具等采用无磁不锈钢材料，以隔断杂散涡流，减小损耗。
3影响断路器保护性能与短路特性的因素分析
本文主要对影响断路器的保护性能和短路特性的因素进行简要分析，在此仅分析断路器过载长延时保护与载流量之间的关系，并简单阐述影响断路器短路特性的因素。
3．1断路器过载长延时保护与载流量之间的关系
断路器过载长延时保护和其额定电流有着直接关系。额定电流通常与整定电流是比例关系，不同的产品可能有不同的比例关系。当电路中运行时的电流达到断路器整定电流的1．3倍时，并且断路器额定电流大于63A时，断路器需在2h内执行脱扣动作。可见断路器的过载长延时保护是和其整定电流直接有关，且整定电流与额定电流也存在着比例关系，因此断路器的过载长延时保护与额定电流或载流量直接有关［16］。断路器在非标准工况下时，往往需要对断路器的额定电流进行降容处理，此时断路器的过载长延时保护也应与降容后的运行电流相匹配，而不是还依照额定电流来设置断路器过载长延时保护;否则断路器的保护特性得不到正确应用。在电路发生过载情况下不能断开电路，容易引起回路设备过热，影响绝缘材料的性能，引发电路绝缘故障或着火等安全事故，造成严重的经济后果。
3．2影响断路器短路特性的因素
断路器短路特性一般根据断路器进线端的装机容量决定。根据不同的装机容量和当前的电压等级，设定好合适的短路保护电流。但是安装环境的变化对断路器的短路特性是否产生影响无法精确计算。为了能够准确的描述安装环境对断路器短路特性的影响，断路器生产企业应在检测机构开展相关的试验工作，掌握产品的短路特性受实际情况的影响规律，并能指导用户正确使用。
4结语
本文通过对断路器在成套设备中的设计及应用时应考虑的因素分析，让断路器生产企业及成套设备设计工作者了解到这些因素的重要性。但是在实际情况中，由于断路器厂商给出的相关数据不够全面，可供参考的资料比较缺乏，导致成套厂商在产品设计时考虑的因素不够全面，设计出来的产品质量参差不齐。因此，国内断路器生产厂商提供产品的同时尽可能地完善提供产品技术资料，让用户在应用断路器产品时，有充分的技术支持材料，能够更加安全、规范及可靠地开展设计或应用工作。尤其是一些断路器应用时的关键数据，如环境温度变化时断路器的降容曲线、连接导体截面积对断路器载流量的影响等，必要时断路器厂商可通过理论分析与试验精确测绘出相关参数曲线。
作者：李亚星 陈昕 陈建兵 徐虹 单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院 中国质量认证中心 上海电器科学研究所(集团)有限公司
【参考文献】
［1］曹东明．试论低压成套开关设备的温升及其试验［J］．自动化与仪器仪表，2015(8):0223-0226．
［2］评估部分型式试验的低压成套开关设备和控制设备(PTTA)温升的外推法:GB/T24276—2009［S］．2009．
［3］黄勤．浅析《低压成套开关设备和控制设备》新老标准的主要差异［J］．电器与能效管理技术，2014(20):71-77．
［4］Guidanceconcerningthepermissibletemperatureriseforpartsofelectricalequipment，inparticularforterminals:IEC60943:1998［S］．
［5］夏天伟．电器学［M］．北京:机械工业出版社，1999．
［6］李英姿．低压电器应用技术［M］．北京:机械工业出版社，2009．
［7］GuideforapplicationofIEC62271-100andIEC62271-1．PART1-Generalsubjects［S］
［8］低压开关设备和控制设备第2部分:断路器:GB14048．2—2008［S］．
［9］IECStandardcurrentratings:IEC60059:1999［S］．
［10］低压成套开关设备和控制设备第1部分:总则:GB7251．1—2013［S］．
［11］张正，黄芳，顾枕月，等．新国标GB7251．1—2013低压成套开关设备和控制设备的温升试验方法解读［J］．电器与能效管理技术，2015(1):67-72．
［12］低压成套开关设备和控制设备第2部分:成套电力开关和控制设备:GB7251．12—2013［S］．
［13］季慧玉，邹其文，黄兢业．低压电器在高原环境中使用的适应性研究［J］．低压电器，2005(3):45-49．
［14］侯婉秋，焦俊平．高海拔对低压电器产品的影响与对应措施［J］．青海大学学报:自然科学版，2010(6):23-26．
断路器设计范文2
关键词:断路器;高海拔;外绝缘;海拔修正
风力发电是我国大力发展的清洁能源之一，风电输变电系统中每台风力发电机都需要一套35kV箱式变电站。目前国内基本以华变为主，其内高压部份的关键元件就是风电机组断路器。而据测算，我国1000m以上高海拔地区面积占全国总面积65%。因此，风电机组断路器如何满足高原环境使用要求成为我们必须解决的问题。本文以大唐四川普格采乃风电场为背景，就高海拔地区高压电器设备的设计要求、元器件制造等方面，浅谈高海拔地区使用的风电机组断路器的技术建议与选用思路。大唐四川采乃风电场位于四川省凉山州普格县境内的高原山区，海拔在3000～3550m之间，风场总装机容量99.2MW，2021年12月全部机组建成投运，并通过240h试运行。
1风电机组断路器的基本结构选择
采乃风电场每台风机塔筒外部的地面都安装1套风电箱式变电站(YB－37/0.69－3600kVA)，是将风机发电的低压电升至高压电再并网传输的设备，其接线原理图如图1［1］。从图1可以看出，风电箱式变电站(华变)高压室(双点划线框内)主要功能元件包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、避雷器等。其传统结构方案是断路器选用电力行业标准的固定式真空断路器，各功能元件组装为一个固定式开关柜(结构示意见图2)装于风电箱式变电站高压室来满足要求。目前，国内以四川宝光电器等少数断路器生产厂家根据风电箱式变电站(华变)接线原理图对高压室部份进行了科学的优化设计，把断路器本体、隔离开关、接地开关、电流互感器、避雷器等各种功能元件合并为一个高度集成化的整体，设计为“五合一”组合式风电机组断路器(结构示意见图3)，该型产品直接装于箱变内(不需要开关柜柜体)，其在风电箱式变电站(华变)内的安装示意见图4。传统结构方案需要风电35kV箱式变电站高压室的底面积必须大于6m2(固定式开关柜宽2m，深3m)，连接母线用量达14.2m;“五合一”组合式风电图4“五合一”组合式风电机组断路器安装示意机组断路器结构方案只需要风电35kV箱式变电站高压室的底面积4.1m2(安装后箱变高压室宽2.4m，深1.7m)即可(节约超30%)，连接母线用量也只需要3.6m(节约超70%)。“五合一”组合式风电机组断路器结构方案比传统结构方案在占地面积及母线使用量都有大幅下降，大大节约土建成本、运输成本及材料成本，更节约、环保，因此风电箱式变电站(华变)断路器推荐选用“五合一”组合式风电机组断路器。
2高原环境气象条件及影响
2.1高海拔地区气象条件的主要特征
1)气压和空气密度。随着海拔高度的增加，气压将逐渐减小，空气密度随之减小。2)空气湿度。随着海拔高度的增加，空气湿度将下降。3)空气温度。随着海拔高度的增加，太阳日照辐射强度大，昼夜温差也较大。4)大气污秽程度。一般说来，海拔较高的地区重工业较少，由此产生的大气污秽程度较轻(但在省市中心城市除外)。
2.2高海拔地区气象条件对风电机组断路器的性能影响
从高海拔地区气象条件的主要特征可以看出，高海拔地区与普通海拔地区的主要区别是空气密度、温度和绝对湿度。由于高压电器设备空气间隙的闪络电压取决于空气中的绝对湿度和空气密度;绝缘强度随温度和绝对湿度增加而增加，随空气密度减小而降低;湿度和周围空气温度的变化对外绝缘的影响通常会相互抵消［2］。因此，组合式风电机组断路器作为一种新型高压电器设备，高海拔气象条件对其的影响主要为空气密度的变化影响其外绝缘水平，海拔高度越高，空气密度越低(气压低)，组合式风电机组断路器外绝缘电气强度也越低，为确保组合式风电机组断路器在高海拔地区可靠运行，必须提高其外绝缘水平。根据国家标准GB/T311.1－2012海拔修正公式得出不同海拔高度的外绝缘修正因数如表1。由于产品的内绝缘不与空气接触，在任一海拔处，组合式风电机组断路器的内绝缘不需要采取特别措施［3］。
3高原型组合式风电机组断路器的设计要求及选用思路
经过前面高海拨地区对组合式风电机组断路器性能影响的分析，结合高压电器设备在大唐普格采乃风电项目等高海拔地区多年运行经验及制造单位的设计、制造经验，现对组合式风电机组断路器在设计、制造与选用的技术要求总结如下。
3.1增大高压带电体的空气绝缘净距
国家电网公司根据高压电器设备在高海拔地区多年的运行总结及各项试验数据，总结制定了《高海拔外绝缘配置技术规范》(Q/GDW13001－2014)［4］，风电机组断路器用于高海拔地区其空气绝缘净距要求可以参考国家电网公司该技术要求，具体要求见表2。基于此，组合式风电机组断路器的相间距在普通海拔基础上必须加大，这样才能满足高海拔对空气绝缘净距的要求。目前行业制造厂家为减少产品规格，相间距主要有三种:460mm(H≤2000m)、500mm(2000m＜H≤3000m)、520mm(3000m＜H≤4000m)。
3.2加大表面爬电距离
一般说来，风电安装的高海拔地区重工业较少，由此产生的大气污秽程度较轻，根据中压电器设备在高原多年运行经验表明，当海拔高度满足1000m＜H≤2000m时，风电机组断路器的一次元件表面爬电比距可以按照有机绝缘为20mm/kV进行要求;当海拔高度满足2000m＜H≤3000m时，风电断路器的一次元件表面爬电比距可以按照有机绝缘为22mm/kV进行要求;当海拔高度满足3000m＜H≤4000m时，风电断路器的一次元件表面爬电比距可以按照有机绝缘为23mm/kV进行要求。爬电距离=最高电压×爬电比距，风电机组断路器最高电压为40.5kV。基于此，对于断路器灭弧室，由于裸露灭弧室因结构设计因素表面爬电距离不会太大，基本只能满足海拔2000m要求。因此，在海拔2000m及以下地区可以选用灭弧室裸露结构;在海拔2000m以上地区，为满足高原环境对灭弧室断口间表面爬距的要求，通常把灭弧室通过环氧树脂浇注成固封极柱结构以增大其断口间的表面爬距，因此，在海拔2000m以上地区，建议选用固封极柱结构型式组合式风电机组断路器。对于组合式风电机组断路器的其它功能元件(如绝缘子、传感器、电流互感器等等)也需要结合高海拔对空气绝缘净距及表面爬电距离的要求进行加强绝缘设计。
3.3改进带电体形状，增大电极的曲率半径，防止尖端放电
一般说来，电极的曲率半径越大，周边的电场分布越均匀，气隙的击穿电压也就越高。因此，在设计和制造中，各导电铜排应尽量选用为边缘带圆角的R型排。同时还须尽可能地消除电极上的锐缘、棱角、焊缝、毛刺等，提高电极表面的光洁度，消除局部场强。
3.4外绝缘耐受电压要求
根据GB/T311.1－2012规定:“当高压电器用于1000m以上，但不超过4000m时，其外绝缘试验电压应为额定耐受电压乘外绝缘修正因数”。同时结合国家电网公司Q/GDW13001－2014高海拔外绝缘配置技术规范的要求。可以得到在普通海拔地区对高原型风电机组断路器进行外绝缘试验的工频耐压及雷电冲击要求分别见表3和表4。
3.5产品试验报告要求
高海拔地区使用的组合式风电机组断路器必须具有不低于使用地海拔高度的型式试验报告，同时由于风电断路器使用地冬天温度低，又安装于户外箱变内，因此风电机组断路器必须通过低温型式试验验证。
4结语
断路器设计范文3
关键词：断路器；载流量；保护性能
引言
随着对断路器及其成套设备研究的深入，其应用呈现智能化的特点，被广泛地应用到通信领域中。作为成套设备的核心器件，制造地区断路器的企业，并没有提供详细的技术数据，如温升、功耗参数，同时部分设计人员缺乏经验和能力，没有充分认识断路器的保护性能，使得这一器件的应用达不到预期目标。为了保证中低压断路器在成套产品的应用，需要全面了解该器件的各项性能影响因素。
1影响低压断路器性能的因素
所谓载流量是断路器允许通过的最大电流，也被称为额定电流。当短路在特殊环境下运行，如温度过高，就需要根据实际情况调低工作电流，使断路器更好地适应高温环境。额定电流值需要调整多少，需要根据断路器产品设计以及应用的条件考虑。成套设备规定的额定电流，即主开关断路器最大工作电流，与断路器的额定电流并不一定相等。通过断路器接线端子温升，能够发现其载流量。国标中对于载流量有严格规定，即成套设备中温升限制不大于70K，由于载流量的温升限制，断路器的性能未能完全发挥出来。同时过低的载流量也会限制断路器的利用率。过高的载流量致使成套设备器件温度升高，破坏产品的绝缘[1]。断路器设置的保护性能，主要分为短时延时保护、欠电压保护等，断路器视为成套设备的核心器件，在通、断电操作中发挥作用，是保护电路安全的重要器件。因此断路器保护性能，也是判断其性能的重要参考指标，当断路器过载长延时保护，超过器件本身设置的额定电流，则会自动断开电路，限制额定电流的系数。通常成套产品应用，其载流量设置会相对降低，这是考虑到断路器过载保护性能整定值、实际载流量的关联性，避免回路过载时不能及时脱扣造成的损失。所谓短路特性，它与保护性能一样是断路器的性能和安全指标，当电路发生短路事故时，断路器能否自动断开电路，是保障整个电力系统安全的关键。所以成套产品的设计及应用是为了保证设备运行安全，要充分考虑断路器的短路特性是否符合运行环境的需求。断路器的短路特性体现在多个方面，受到安装方式、空间限制以及拉合闸容易程度等条件影响。例如，在高海拔地区断路器的短路特性会受到一些影响，由于空气稀薄使得灭弧时间延长，在运行过程中触头严重烧毁，通断能力因此降低。同样空间大小也会对短路特性造成影响，断路器断开过程会产生大量的能量，释放过程会破坏柜体结构，导致设备损坏，严重影响使用功能。因此将断路器应用到成套设备中，需要对其短路特性进行测试，确保其性能符合运行要求，防止设备损坏造成的损失。
2断路器载流量影响因素
载流量影响主要体现在电流经过导体回路产生的焦耳热，热量通过热传导、热辐射向外传递能量，部分能量被断路器或其他介质吸收，温度升高后自产热量与吸收热量保持平衡。随着断路器温升的不断提升，其运行性能不能保持稳定的状态，因此着重分析断路器载流量显得尤为重要。断路器额定电流使接线端温度超过相关限值，根据GB140482—2008中条款7.2.2.1对于环境温度的要求，需要降低断路器的承载电流，从而将接线端温度控制在合理范围内。应用在成套设备中，由于柜体空间较小，对于IP防护等级也有相应的要求，为了避免断路器运行环境温度高于限定条件，需要适当降低其载流量。对某万能式断路器进行分析，发现随着环境温度升高，同一壳架等级电流下最大的断路器会适当降容。断路器在降容后，发现环境温度对断路器载流量的影响程度较低，同时降容后载流量与额定电流比值，随环境温度升高而降低，根据不同规格断路器的测试结果，其载流量都有所降低，区别在于降低的幅度。在不同环境温度下，不同规格的断路器降容系数相对接近，在45℃时降容系数为100%，60℃降时容系数为90%。当环境温度达到50℃时，降容系数的额定电流为95%，随着环境温度升高每5K，降容系数均降低2.5%。根据测试可以判定，环境温度升高会影响断路器的载流量，不同规格的断路器降容幅度有所差异。为了更好地在成套产品中应用断路器，需要厂家提供详细的环境温度降容系数参考表，提供设备安装和应用的依据。断路器的安装方式有型式、接线，前者又可细分为抽屉式、固定式；后者可细分为前后水平、后垂直两种。同样以某万能式断路器为测试对象，在采用抽屉式的安装方式，输入/输出的电阻比固定式大，功率损耗也比固定式高。当断路器环境温度超过50℃，型式与接线两种安装方式，对于断路器载流量的影响程度有所差异。采用固定式前后水平、抽屉式垂直、抽屉式前后水平，这三种断路器安装方式，在55~60℃范围内，降容曲线表现为基本平行的趋势，随着温度每增加5K，降容系数降低2.7%。断路器安装型式不同，在不同电流规格下功率损耗有较大的差异，抽屉式比固定式大，前者的温升也比后者的高。断路器环境温度较高时，关于载流量的表现，抽屉式明显比固定式小，接线方式不一也是载流量差异的重要因素。通常塑料壳断路器有水平、垂直安装方式两种，根据国标的要求以及温升试验，断路器采用垂直安装；但在成套开关设备柜中应用，则采用水平安装。至于采用哪种安装方式，需要根据厂家提供的技术参数以及应用环境综合考虑而定[3]。影响断路器载流量除了上述因素之外，还有其他因素，如母排材质中铜的含量使得电阻率有所差异，呈现的母排导电能力也有所不同，造成母排功率的功率损耗，继而影响到断路器的温升和载流量。此外，母排表面镀银、涂黑等操作，也会影响其导电率，为防止母排氧化以及减小功率损耗，需要对母排进行涂黑，实现高效散热，将断路器温升控制在合理范围内。
3结语
断路器在成套产品中的设计及应用，需要对载流量、保护性能、短路特性进行考虑，确定技术参数后，再以合理的安装方式应用到对应环境中，保证在运行过程中保持稳定的载流量、温升等，确保断路器发挥应有作用。
参考文献
[1]高三阳.低压断路器的选择、整定、校验与应用[J].现代建筑电气，2018（10）：49-53.
[2]葛世伟，王兴利，杨红艺，等.低压电器在三相四线系统“断零”保护中的应用[J].电工技术，2018（14）：30-31；34.
断路器设计范文4
关键词:机电设备;电气断路故障;检测方式
发生故障后，机电设备运行不平稳，增加了维修难度，或对周围人员构成威胁，造成严重事故。因此，相关企业应更多地关注机电设备的故障，找出故障原因，开展专业检测工作，以减少风险因素，减少损失，提供解决方案。通过对机电设备运行特点的理解，阐述了电气开路故障检测在机电设备故障检测中的重要作用，对具体检测步骤进行了分析和优化，提出了电阻测量、电压测量、短路测量等检测方法，有效地提高了电气开路故障检测的质量和水平，保证了机电设备的平稳运行，为电气行业的发展打下良好的基础。
1保障机电设备电气线路通畅的重要作用
目前，广泛应用于各个领域的机电一体化设备有变压器、输配电设备、制造机电设备，它们在日常生产、销售和使用中发挥着重要作用。但由于机电设备功率和容量的影响，流经设备的电流和电压比较大，如果不能合理控制设备或线路指标不达标，将增加隐患的概率。此外，机电设备的电路连接复杂，在长时间运行时，容易发生老化、损坏等故障，从而造成短路、开路，对设备和周围环境构成威胁。鉴于此，加强机电设备电气回路故障的检测与维护，及时发现和排除电路故障，保证机电设备的正常运行。对于机电设备，它具有多样性和通用性。相应地，不同的设备，其容量和功率也有很大差异。实际电路运行中，通过机电设备的电流具有流量大、电压等级高的特点。在此基础上，机电设备的电路设置也十分复杂。如果经常处于满载状态，长时间运行，极易造成机电设备电气断线、损耗严重等不良现象，也给周围环境和人员带来一定的安全隐患。因此，要确保机电设备的线路始终处于畅通状态，就必须定期进行相应的故障检测，以便及时、有效地发现问题并进行维修，从而保证机电设备的安全运行［1］。
2机电设备电气断路故障的检测程序
2.1机电设备的电气系统结构图电断线故障发生后，要对故障区域进行检查、修复，这就要求工作人员准确把握机电设备电气系统结构图，掌握各种设备与线路的连接关系，准确定位故障位置，预测故障原因，进行检修维修。对机电设备的电气系统结构图有所了解，对其工作原理、接线、元件位置等有了较好的认识，便于维修工作的顺利进行。
2.2了解设备运行状况并分析故障原因
电器故障发生后，工作人员应首先了解设备的运行状态，掌握设备运行参数，通过对比分析和数据，判断机电设备电气故障的原因及可能出现的问题，从而采取合理的检测技术，进行相应的处理。机械电子设备的电气故障有很多原因，应进行初步分析，并注意故障判断的准确性。
2.3故障范围的确定
上述工作完成后，工作人员可根据机电设备的电气结构图和设备状态，划分故障区域，然后对各部件进行闻、看、听、摸等检测，确定故障所在位置，并进行维修工作。检查的时候，首先要检查外观。如果没有发现问题，应进行内部检查，确定故障状态，以免给出错误的解决方案，影响机电设备电气系统的正常运行。内部检查时，可以用测试的方法确定问题所在。检测时，不能进行相关测试;检测时要注意保证设备和人身安全，尽量切断主电路的电源，只在控制电路中进行测试;试验过程中，禁止人员接触电气元件，以免损坏次数增加;在测试中，首先要对故障部位进行测试，以便快速判断，提高工作效率。
2.4使用设备和仪器确定故障位置
为了提高故障定位与判断的准确性，采用了先进仪器设备进行故障检测。具体来说，首先通过测试方法来检测故障，判断出故障在哪条线路上，然后在专业仪器设备的帮助下，对这条线路进行测试，确定故障发生在哪一段，并进行维修。常用的故障定位设备和仪器有万用表、欧姆表、电流表、电桥等。应按一定顺序彻底检查机器和机械设备。确定故障位置后，应根据判断结果选择合适的检测方法。为了保证故障的全面诊断，需要用相关仪器对整个设备进行故障查询与检测，以保证故障诊断的科学性;最后，应采取相应的排除措施，有效解决故障。同时，要注意维护人员和设备的安全，详细记录机械设备故障的原因、分析和维护过程，进一步总结相应的维修经验，帮助维修人员掌握故障规律，提供科学有效的信息依据，从而有效地提高机电设备维护质量和效率。
3机电设备电气断路故障检测的应用方法
3.1电阻测量法
测量机电设备的电阻，具有广泛的通用性，即根据电阻的变化，可以有效地确定开路的特定位置。使用电阻测量方法时，必须确定机电设备处于暂停状态，完全切断电流，避免电流动作对电阻测量装置造成损坏。测试时，需要根据电器设备的实际情况，适当选择测量范围，大体上可以分为以下两种。1)分层测量。其实测内容与分段法相似，是通过判断电路的电阻值，进一步判定故障。在测量的时候，一定要完全脱离电源。在此基础上，实现了机电设备被测电路的有效隔离和测量。测量了不同电路的电阻值后，需要根据实际情况对各个阻值进行有效的比较。如果这些数值与电路图有很强的相似性或高度一致性，就能有效地在机电设备中显示无不良电路连接状态。打开等。但是，如果其电阻值与其他电路的电阻值相差较大，或者总处于零状态，则可以判定其电气电路存在开路故障，并可以采取相应的纠正措施。2)分段测量。电气图分段测量主要是根据电气原理图，用欧姆表分段测量机电设备电路。深层检测的是电路中所有关键位置的开路，并找到自然断点。实际应用时，电路图与机电设备电路的电阻值有机结合。如果发现其电阻值是无限大，则可进一步说明该电路存在断路故障，并且可以加深到某一特定点，然后再找出故障点的具体位置。此外，开路故障检测完成后，相关人员还要对检测设备进行零位调整，以确保安全。
3.2电压测量法
电压测量法在实际机电设备电气开路故障检测中应用较多，且检测人员专业技术水平较低，具有较强的实用性和有效性。电压表是一种机电设备，它主要用于有效检测电路两端电压，从而确定开路位置。实际操作时，要保证电路的开路位置始终保持闭合状态，同时加强与电源的连接，保证电流的连续特性。电压法可分为以下两种形式。1)分阶检查。它的具体方法是将检测装置和万用表连接起来，将检测装置固定在电路的一端，根据另一端的电路图有效地测量电路中各点的电压值。多用表读数来表示检测值，从而确定故障位置。当测量的电压值与电源电压一致时，表示无断路故障，而测点电压值为0，则表示有断路故障。这样可以提高工作效率，缩短检测时间，检测效果明显。2)对地电压测量。通过电路图中实际节点的位置，与实际电路图进行对比，确定线路点的实际位置，并在此基础上有效判别接地电压开断故障点。但是这种电压测量方法比较危险，要严格要求维修人员采取安全措施，确保测量范围科学合理，对保障人身和设备安全起到一定的作用。
3.3短接测量法
在机电设备开路检测中，如果设备故障点的线路负荷较小，应根据实际线路情况，采用短路测量法，有效地进行电路故障检测。首先备好长导线，同时具有良好的绝缘性能，在可能发生故障的范围内将导线两端短路。如果电流在线路正常运行时形成一回路，则可以判断线路在此范围内有线路断路故障，并根据实际情况和同一方法有效地确定故障的具体位置，从而有效地实现故障检测的目的和效果。在此基础上，可以将短路测量方法分为分段测量和局部定位。1)分段测量主要是利用电子元件的特性，对设备线路进行有效的短接，从而确定故障范围和具体位置，比较适合电气线路部件多、复杂程度高、检测难度大的特点;2)局部定位主要是指对整条直线的局部位置进行直线测量和定位。此法虽然简单，但由于工作量大，只能在小型机电设备上使用，因而具有很强的局限性。
4机电设备电气断路的优化措施
电路改造过程中，为了避免实际运行过程中出现断路故障，影响机电设备的工作质量和效率，需要将线路按线路本身的性质和工作原理进行分类，分为信号线和电力线两类。与此同时，为避免两条线路相互干扰，应分别设定检测方案，根据线路的特殊性设定检测方案，保证良好的电流电压关系。根据线路运行环境和内部流量对线路进行有效的电流设计，在此基础上，进一步增强线路的绝缘性能。此外，线路在封闭环境下运行时，更要注意线路的散热，并根据实际情况制定相应的方案，以确保线路在通风良好的环境中能够持续运行，避免因线路过热而造成断路，保证线路布置的有效性。归根结底，在机电设备运行过程中，运动部件在运行过程中会出现磨损等不良现象。因此，根据实际情况，在线路上增加适当的保护层，以避免线路的损坏和磨损，既可防止线路断线，又可延长线路寿命，确保机电设备长期安全稳定地运行。
5结语
综上所述，加强对机电设备电气故障检测的重视，是现代社会发展的必然趋势，也是保障机电设备正常运转的重要保证，因此，相关人员必须明确故障检测的实际意义，提高检测方法的针对性，才能实现经济和社会效益的和谐统一。机械电子设备的电气故障检测有多种方法，工作人员可以根据实际情况科学选择、按规定流程进行检测作业，给出专业的数据结果，从而加快机电设备的正常运行。
参考文献:
断路器设计范文5
1．1高压直流电网的技术发展
欧洲专家介绍了近海岸直流电网示范工程的研究结论，这项研究工作包括近海岸间歇性能源，直流电网经济，控制保护等问题。两个著名硬件设备开发商参与了该项目，完成用于测试控制技术开发的低功率模拟器，并证明保护算法可用于直流电网，开发出了基于电力电子和机械技术创新的直流断路器；另有专家提出了利用有限的直流断路器操作，设计具有故障清除能力直流网络，模拟研究表明使用直流断路器可迅速隔离直流侧电网故障，即可在点对点的电缆方案中使换流器继续支撑交流网络。针对此问题，中国专家发言指出可采用全桥型子模块拓扑结构来清除直流侧故障，实现与电网换相换流器（LCC）相同的功能。德国专家提出了关于采用电压源换流器（VSC）的交直流混合架空线运行的特殊要求，虽然混合运行可提高现有输电通道的容量，但存在一系列挑战，包括利用可控、有效的方式实现多终端的操作管理，交直流系统的耦合效应，直流电压和电流匹配原则以及机械特性差异等。韩国专家提出了用于晶闸管换流阀的新型合成运行试验回路，该回路可向测试对象施加试验用交、直流电压和电流脉冲，并配置了可在试验前给电容充电的可控硅开关，以及为试验回路中晶闸管门极提供触发能量的独立高频电源。
1．2可再生能源的并网
美国专家提出了近海岸高压直流输电系统设计方案的可靠性分析方法，研究了平均失效时间和平均修复时间等可靠性指标，并结合概率（蒙特卡洛）技术来评估风速波动对风电场的影响，且评估不同的系统互联、系统冗余以及使用直流断路器与否等技术方案的能量削减水平，提议将能量削减作为量化直流电网可靠性的指标。为设计人员选择不同的技术方案、拓扑结构和保护方案提供依据。近海岸直流输电换流站选址缺乏相关的标准、项目参考及工程经验，难以给项目相关者提供合理的建议，并且可能会在项目的开发过程中引入风险。挪威专家针对此情况提出了一种从石油和天然气行业经验总结得出的技术资格要求，将有助于更加快速、高效、可靠地部署海上高压直流输电系统。
1．3工程项目规划、环境和监管
哥伦比亚和意大利专家提出了哥伦比亚与巴拿马电气互联优化设计方案，初步设计方案额定容量为600MW／±450kV，经过综合比较，方案优化为300MW／±250kV，400MW／±300kV的双极结构，并使用金属回线作为最佳的技术和经济解决方案。线路长度由原来的600km变为480km，但考虑到哥伦比亚输电系统的强度问题，决定保留原来的输电路线。贝卢蒙蒂第一条800kV特高压直流输电线路项目规划构想了额定参数为2×4GW／±800kV双极结构，直流线路长2092km，连接巴西北部与南部的直流输电工程方案；印尼第一条Java－Sumatra直流输电工程，额定参数为3GW／±500kV，双极结构，直流线路包含架空线和海底电缆，考虑采用每极双十二脉动换流器和备用海底电缆来提高系统的可靠性和可用率；太平洋直流联接纽带介绍了延长太平洋北部换流站寿命的最佳方案，将原有的换流器变为传统的双极双换流器结构，但保留多余的2个换流器阀厅，现以3．8GW／±560kV为额定参数运行。
1．4工程项目实施和运行经验
新西兰和德国专家提出“新西兰直流工程新增极3的挑战和解决方案”，该工程不仅要保证设备能承受较高的地震烈度，保障其在弱交流系统中安全稳定运行，还要设计合理的设备安装地点，以及新建极与原有极的一体化控制保护系统；巴西互联电力系统的Madeira河项目中SanAntonio发电厂对400MW的背靠背中第一个模块及额定参数为3．15GW／±600kV双极中的第一极进行充电，工程因交流系统没有足够的短路容量而延迟工期，后通过安装500kV／230kV联接变压器得以解决。印度的Champa－Kurukshetra±800kV／3GW高压直流工程首次在特高压输电工程中采用金属回线返回方式运行，输电线路长1035km，远期增加容量3GW，双极功率传输容量可达6GW；法国与西班牙东部互联案例中采用双回VSC－HVDC馈入交流网络，研究认为VSC－HVDC是首选的技术解决方案。
2FACTS装置及技术应用
2．1可再生能源并网
丹麦专家开发了多电平静止同步补偿器（STATCOM）通用电磁暂态模型，并基于伦敦Array风力发电厂多电平STATCOM现场测量和电磁暂态仿真结果对比研究进行了验证，仿真结果与现场测量结果比较相符，并显示出良好的相关性。
2．2提高交流系统的性能
加拿大专家提出了用于工程规划的通用VSC模型，开发了基于PSS／E的稳态和动态模型。验证了该模型部分交流侧和直流侧故障，结果表明具有良好的相关性，可在新的工程规划和规范研究中应用。伊朗专家提出了分布式发电并网中基于自适应脉冲VSC的新型控制方法，与另外两种控制方法相比，谐波补偿和电能质量改善比较表明，分布式发电中谐波含量减少，从而减少谐波注入交流网络。“智能电力线路（smartpowerline，SPL）实验研究项目”引入了在架空输电线路嵌入微型变电站的概念。电源交换模块，保护模块和在线监测系统可使输电线路变得更智能，该技术还可以用于管理功率潮流和额外参数测量。
2．3FACTS工程项目规划、环境和监管
印度专家进行了动态补偿装置在印度电力系统的配置及选址研究，以易受故障扰动影响的印度西部地区为重点研究区域，并提出了无功功率控制补偿器的最佳位置和动态范围。
3电力电子设备的技术发展
3．1直流断路器、直流潮流控制器和故障电流限制装置
Alstom进行了120kV直流断路器的开发和测试研究，该断路器包括电力电子元器件，超快速机械断路器，串联电容器和避雷器等重要组成部分，可在5．3ms内开断电流。ABB提出混合型直流输电工程断路器为未来高压直流系统的解决方案，描述了混合直流断路器的详细功能、控制方式和设计原则，混合断路器的核心部件同样为超快速机械断路器。ABB的专家还提出了低损耗机械直流断路器在高压直流电网中的应用，其可替代混合直流断路器，开断参数最大为10kA／5ms。断路器包含电磁制动器、并联谐振电路，已完成一个额定参数为80kV的断路器样机，并成功通过了开断目标电流的试验。
3．2新型半导体设备和换流器拓扑
断路器设计范文6
1.1主接线的设计原则
变电所中的电气主接线是电力体系有关接线的首要组成构造。它表明了发电机、变压器、路线、断路器等的数目、连接形式和能够的运作系统，进而完成发电、变电、输配电的使命。主接线的确定是十分重要的，它的确定直接影响着所有电力体系运作以及配电装置的安插，对于主接线规划涉及领域非常广泛。要遵循国家有关技术经济政策的有关规定，争取做到技术一流、经济合理、安全可靠。
1.2主接线设计的基本要求
变电站的电气主接线应根据变电站所在电力系统中的主要位置，变电站的计划容量、负荷性质、路线、变压器连接元件总数、装配特色等条件确定，并应斟酌思考供电可靠性、运行矫捷、操作检验便利、投资借鉴和过渡或扩建等要求。
1.2.1主接线可靠性的要求。
可靠性的主要事情是对用户提供稳定的电源。评测可靠性的标准是进行运作实施。主接线的可靠性是通过对其组成元件，包括一、二次部门在运作中可靠性的综合评估。因而，还要考虑一次装备对供电可靠性所产生的影响以及继电保护二次装置的故障对供电所产生的影响。评测主接线可靠性指标为：（1）断路器检验能够导致停电；（2）线路、断路器、母线故障和检查时，停运线路的回数和停留时间的长短；（3）变电站全停电的几率。
1.2.2主接线灵活性的要求。
主接线的灵活性有如下要求：（1）对于调度的要求主要是对电力运行矫捷以及变压器、线路、分派电源和载荷的剔除，在系统发生事故时，符合其事故运作状态下、检验体系下以及特殊运行体系下的调度要求；（2）对于检修要求主要针对便捷地停下断路器、母线以及继电保障设置进行有关安全检验，不太影响用户的供电。
1.2.3主接线经济性的要求。
在达到技术要求的情况下，做到经济正确：（1）投资省：主接线简单便捷，能够减少断路器利用、断绝开关等装备的投资；（2）占地所需面积小：电气主接线规划要为配电设备安插提供环境，以节俭用地、架构、导线、绝缘子和安置费用；（3）电能损耗少：经济选择主变压器型式、容积和数目，制止两次变压而增加电能损失。
1.3主接线的拟定方案
主接线方式有两种方案：第一种方案是有汇集母线的接线方式；第二种是无汇集母线的接线方式。两种方案的主要区别在于第一种单母线、双母线、单母线分段、双母线分段以及增设旁路母线或者旁路隔离开关，而第二种方案是变压器一路线是单元接线、桥形接线等。
2主变压器的确定
2.1主变压器台数的确定
为保障供电的可靠性，变电所大体会选取配备两台主变压器。
2.2调压方式的确定
按照设计计划中体系110kV母线的电压选择合适的调压尺度，为了能够确保供电水平，电压要保持在可控范围内，保证电压的稳固，因此应选取有载调压变压器。
2.3主变压器容量的确定
对于一些主变压器的容积主要依照变电所建设后5～10年的计划负荷选取，也可按照变电所的电网布局或者所产生的电量多少来决定主变压器的容量，有的变电所会配备两台主变压器，每个变压器容积应依照Sn=0.6PM选择，对于常规的变电所来说，会考虑变压器发生事故后会产生的负荷容积的多少来具体确定主变的容量，其由Sn=0.6PM来确定。当主变生事故停止时，其他的变压器所产生的容积量要满足70%～80%的供电负荷，对于其他的变压器发生事故也要满足40%的供电负荷，因为一般电网变电所会有25%的供电负荷是没有的。
3确定主接线方案
3.1主接线方案的可靠性对照
3.1.1110kV侧。
方案Ⅰ：采取内桥接线，对于内桥接线来说，设备的某个线路出现问题或者需要撤掉要对此变压器的运作不造成影响；对于内桥断路器停止工作时，两回路可以继续工作并且连续供电，这种接线方式简单，而且对供电的影响不大。唯一的缺点便是变压器二次配线和倒闸操作繁琐且易犯错。方案Ⅱ：采取单母线来分段接线，对于此方法某个线路出现问题或者需要撤掉要对此变压器的运作不造成影响，别的回路可以继续工作，这种接线方式简单，而且对供电的影响不大，操作简单不易犯错。
3.1.235kV侧。
方案Ⅰ：单母线采用分段来接线，设备某个线路出现问题时，该回路要停止运行且分段线路也停止运作时两端的母线继续运作。当该设备母线的某段出现故障时，需要自动解除断路器分段的障碍令，其他正常的母线不会停电。方案Ⅱ：单母线分段和其他路接线，检测某一台断路器时，可采用旁路断路器取代；当某一母线检查故障时，其他路的断路器只可取代回路的运作，本段母线上别的线路要停止运行。10kV侧：由于两方案接线方法类似，因而不进行对比。
3.2主接线方案的灵活性比较
3.2.1110kV侧。
方案Ⅰ：进行操作时，主变的剔除和投入较繁杂，线路的利用和剔除简单便捷；方案Ⅱ：调度操作时可以矫捷地使用和剔除线路和变压器，方便扩展。
3.2.235kV侧。
方案Ⅰ：运行体例繁杂，调度操作简略灵活，便于扩建，但当开关或二次检验时线路要停运，影响供电；方案Ⅱ：运行体例繁杂，调度操作繁杂，但可以矫捷地投入和切除变压器和路线，便于扩建。10kV侧：两方案相同。通过综合分析评测，决定选第Ⅰ方案为最终方案，即110kV体系采取内桥接线、35kV采取用单母分段接线、10kV体系为单母线分段接线。
4结语
断路器设计范文7
1.1过载及短路保护
在传统的低压供电系统中，应该对过载、短路保护方面进行强调，从而达到保护用电设备和供电线路不受损坏的目的。
1.2电气接地质量问题
在高层建筑电气的设计以及施工过程中，低压配电系统的接地形式有混用的现象，但供电系统没有进行任何安全有效的接地处理，或者么有按相应工作规范要求进行接地，导致电气接地的质量出现问题，没有对关键性电子设备进行等电位连接设置，从而造成大量触电等不该发生的人身伤亡事故。
1.3保护装置不到位
由于正在运行的低压配电系统中，保护接零和过流保护装置等相关安全保护措施设置出现问题，乃至其无法科学有效地对漏电情况进行控制，导致高层建筑经常性出现火灾事故，造成严重的人身伤亡和财产损失。
1.4漏电保护器使用问题
漏电保护器的使用范围随着各种电器设备的广泛应用而日益普及，漏电保护器是目前存在的一种能够有效控制和防范接地故障，避免人触电击和电气火灾发生的有效保护电器，但由于目前漏电保护器的选用和接线方面的问题，漏电保护器往往没有发挥其完整的作用，从而供电系统的可靠性与安全性被降低。
1.5越级跳闸导致巨额经济损失
越级跳闸导致巨额经济损失是高层建筑低压配电系统设计中的一个多年存在的难题，当下级配电回路有较大短路电流的短路故障出现时，即使该上级配电回路带有保护装的短延时，也就是三阶段保护断路器设置，也无法进行选择，往往无选择性越级跳闸，导致大面积断电情况，某些情况下也会导致不应发生的巨额经济损失。由于我国技术问题难以得到突破，此问题长期未能完全得到解决。
2解决与改进方法分析
在传统的低压供电系统中，主要对过载、短路保护方面进行强调，从而达到保护用电设备和供电线路不受损坏的目的，随着科学技术的发展，人身与消防安全的观点逐渐普及。所以现阶段关于小康住宅及高层建筑的电气设计，最首要考虑的问题就是人身与消防安全，设计主要围绕安全用电相关问题。以下就低压供电系统电气设计中一些可能的漏电人身触电及火灾问题的应对措施进行分析。
2.1供电系统负荷分级设计
可根据《民用建筑电气设计规范》确定高层建筑的负荷等级，《民用建筑电气设计规范》表明，建筑物的使用性质与建筑物在其内部设施的负荷等级划分有较大联系。
2.1.1变压器设计
变压器的位置与数量选择要综合多方面进行考虑，不仅要要考虑到建筑的功能、建筑中负荷分布、负荷容量等因素，而且需要在满足当地供电局的要求的基础上进行专业间的协调。在变压器的容量选择过程中，应该先进行计算，并以得到容量为依据。一般情况下变压器的负荷率在80%左右，供电半径低于200米。以下两种情况需要增加配电所的设置，一是实际需求的供电距离超过200米，二是供电容量大于500千瓦。在条件允许的情况下，在负荷中心附近建设配电所，达到简化配电系统的目的，而且能够增强低压配电系统的安全性与稳定性，同时降低电压在线路中流通过程中的损耗。
2.1.2电压设计
在高层建筑电气中低压配电系统的设计过程中，应该在满足在设计规范方面的相关规定的基础上，围绕供电负荷等级，有针对性地选择相应的供电措施。通常情况下，低压配电系统，其供电电源的电压往往是380/220V。
2.2漏电断路器的选择方法
在高层建筑接地保护设置中，漏电断路器是必不可少的，以下针对漏电断路器的选择的相关注意事项进行分析。其中选择漏电断路器的额定动作电流时非常关键的一步。选择漏电断路器额定动作电流时，首要任务就是针对配电系统中末端所接用漏电断路器的电击能量，对其安全界限确定一定的标准，要重视电气系统中的正常泄漏电流设置，必须低于漏电断路器的额定动作电流，避免造成电路电压的损坏。要遵循一定的原则来确定漏电断路器的动作电流，在电气设计过程中，不仅要在分支线、线路末端用电设备使用漏电断路器，而且要电路支线、干线使用漏电断路器，这样才能更好地保护电路电网。
2.3低压配电系统的接地保护
高层建筑电气设计的接地保护设置要结合建筑工程本身的特点及其电气设计的特点进行设计，通常是根据以下三方面进行考虑：一是建筑配电系统的接地形式；二是建筑电气设备的使用情况；三是电气回路中保护线额截面情况。在进行高层建筑的电气设计时，应该以避免人身以及财产受到威胁为目的，以保证建筑用电安全为宗旨。为达到这些要求，就要进行接地保护，也就是设置自动切断故障电路保护措施，从而保护建筑用电的安全性，达到保障建筑供电系统运行的目的。在建筑接地保护设置中，每一种接地保护形式均要与总等电位进行联结，达到防止外部危险电压对建筑电路造成安全威胁的目的。若建筑电网线路较长、电网线路导线截面不大时，可采用漏电保护器兼做保护设置和接地设置。若建筑电网线路较长、电网线路导线截面不大时，可采用漏电保护器兼做保护设置和接地设置。IT、TN、TT三种模式是建筑工程的电气设计常用的接地保护模式。TT系统往往设置在外漏的导电区域，达到保护电气断开故障电流回流的目的。IT系统通常也设置于电网的外露导电部分，采用IT系统的接地保护，若外露导电区域的故障电压达到一个定值时，IT系统接地保护不会中断供电保护，而是警报装置报警来进行故障电路的选择和排除。TN系统接地保护中，接地故障往往是由于金属性短路、故障电流大等，此时就可以采用电流保护器针对电路负荷以及电流短路进行保护，达到低压配电系统的接地故障保护设置的目的。
3结语
断路器设计范文8
可逆起动器具有两个型号相同、电源进线接线相序相反的接触器（现在常见的为真空接触器），两接触器可分别控制电机正转和反转。为防止两接触器同时接通而导致短路故障，可逆起动器中两接触器之间具有互锁的电路。可逆接通与分断及可逆转换试验是交替分别测试两个接触器的接通与分断10倍（额定工作电流≤100A）或8倍（额定工作电流＞100A）可逆起动器主回路额定电流的能力。在试验过程中必须严格控制两接触器的接通和分断顺序，防止同时接通而发生短路。试验流程为：根据可逆起动器主回路可逆接通与分断及可逆转换试验需要电流和电压值及功率因数要求，计算在试验电路中需要投入的阻抗的大小；通过阻抗调节控制柜投入计算阻抗；主电路送电，调试出所需功率因数及电流；试验系统主回路接入可逆起动器主电路；采用设计的可编程逻辑控制器控制系统控制可逆接触器两接触器的接通与分断。
2设计要点
2.1可编程逻辑控制器性能
本次设计采用西门子S7-200CN型可编程逻辑控制器，本机集成8输入/6输出共14个数字量输入/输出点，可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。24V直流输入，24V直流输出，100～230V交流电源，24V直流输入继电器输出。
2.2PLC外接电路设计
该附加系统外接电路需接入线圈电压为DC24V的继电接触器两个，起动按钮一个及停止按钮一个。其中K1、K2为两个外加线圈电压DC24V的继电接触器，线圈电路中分别串联K2、K1常闭触点实现互锁功能，防止程序时间间隔设计或操作过程中的误操作而导致K1、K2同时接通,出现试验系统主电路短路事故。试验中，通过控制接触继电器K1、K2线圈的通断电，利用其常开触点的接通与分断，控制可逆起动器接触器线圈的通断电，实现可逆起动器接触器的接通与分断。启动按钮给可编程逻辑控制器提供触发信号，可编程逻辑控制器开始运作。停止按钮实现中止功能，可随时中止试验。
2.3试验系统与可逆起动器的连接
可逆起动器主电路与控制电路分开。在原接通通断试验系统变压器与阻抗柜（电阻、电感调节控制柜）的基础上调试试验所需电压及电流，接入可逆起动器主电路。试验系统提供与可逆起动器的断路器线圈电压相对应的电源单独给断路器线圈供电。KM1、KM2为可逆起动器两断路器线圈，分别串联于接触继电器K1、K2常开点，通过控制接触继电器K1、K2常开点的交替合分实现可逆起动器两断路器线圈的交替接通与分断。
3试验操作