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摘要：介绍了万能式断路器特点、用途、现状、选用的一般原则、选用万能式断路器时应注意断路器用途与上下级电器保护特性配合要求等，并详细介绍了选用时注意事项等，对用户及设计人员正确选型提供建议和参考，以保证用电安全。
关键词：万能式断路器；应用；选择
0 概述
万能式断路器又称为框架式断路器、ACB，产品符合GB14048.2标准。万能式断路器额定短路分断能力、额定工作电压、额定电流都较高；具有一定的额定短时耐受电流，具有短路短延时保护功能，通过上下级线路的有效配合，可实现选择性保护；附件多，保护功能齐全；有数量较多的辅助触头，以满足继电保护及信号指示的需要；价格较高，体积大，其外形及安装尺寸较大；具有模块化结构、操作方式较多、固定式和抽屉式安装方式、安装维修方便等特点。
万能式断路器主要用作供配电系统中低压总保护开关、大容量馈线开关、母线联络开关和大型电动机控制开关等，作为过电流保护、欠电压保护等以及线路不频繁转换之用。
1 万能式断路器现状
目前在国内市场上万能式断路器四代产品并存，主要生产的企业包括天正电气、上海人民、常熟开关、杭申电气、江苏凯帆、正
泰电器、德力西电气、ABB、施耐德等，生产企业有100多家，年产量约120万台。第一代主要是以DW10为机型改进的DW16型万能式断路器；第二代主要是DW15、DW17、日本寺崎AH（船用）、西门子3WE等产品；从2000年前后开始各公司陆续推出了第三代万能式断路器，如国内天正TGW45、上海人民RMW2、常熟开关CW1、杭申HSW2、正泰电器NA1、德力西电气CDW1等，跨国公司如施耐德NT（NW）、ABB公司Emax（New）、西门子WL、寺崎AR、AH（船用）、三菱AE-SW、GE公司M-PACT等。近几年一些公司也逐渐推出第四代产品，如常熟开关CW3、杭申HSW6等。目前国内低压电器元件产品在高、中、低各个档次产品品种规格基本齐全，第三代及第四代产品从技术水平和国外产品差距不大，能满足国内各档次市场需求。从近两年市场反馈来看，第一代和第二代产品主要是维修更换老配电柜等使用，市场需求量逐年减少，第三代及第四代产品需求量越来越大。
2 万能式断路器选用的一般原则
只有正确选择万能式断路器，才能提高供配电线路用电的可靠性，避免造成误动或拒动，起到应有的保护作用，选用时必须按给定的参数进行分析，考虑产品的额定电流、额定电压、额定通断能力及保护特性等是否满足需要，再决定选用的型号和规格。在选择时应遵循的一般原则主要有以下几方面：
1）断路器的额定电流、额定工作电压不能低于线路及负载的额定工作电流、额定电压。
2）断路器的额定短路分断能力要高于线路中可能出现的最大短路电流，考虑到分断短路电流后断路器作为主保护开关要继续使用，因此在选用时主要以断路器额定运行分断能力为主。
3）为保证在负载出现短路电流时能可靠动作，负载末端单相对地短路电流不能低于1.25倍断路器瞬时（或短延时）脱扣器整定电流。
4）断路器欠电压脱扣器额定电压、分励脱扣器及电动传动机构额定电压要与线路额定电压、控制电源电压相等。
5）校核断路器的进线方向，一般只能上进线的是DW16-630和DW（X）15-630，其它万能式断路器均可上下进线。母联开关进线方向可能随时改变，要选用可上下进线的断路器。
3 按用途选用
选用万能式断路器还应注意产品用途，如配电用、电动机保护用等。
3.1配电用断路器的选用
配电用断路器主要用于分配电能和线路过电流保护，在选用时要注意：
1）断路器的长延时动作电流整定值不大于导线容许载流量。采用电线电缆可取其容许载流量的80％。
2）3倍长延时动作电流整定值的可返回时间不小于线路中最大起动电流的电动机的起动时间。
3）短延时动作电流整定值和瞬时电流整定值应根据线路中负载电流大小、负载中电动机额定电流大小、电动机起动电流倍数等确定。
3.2电动机保护用断路器的选用
直接控制保护电动机用断路器应按照被保护电动机的型号、容量和起动条件选用具有电动机保护功能的产品，使其既能躲过电动机起动电流又能起到相应的保护作用，选用时要注意：
1）断路器长延时电流整定值与电动机额定电流相等。
2）根据笼型电动机和绕线式电动机不同起动特点特点选用不同瞬时动作电流整定值的断路器。
3）按电动机起动时负载的轻重选用不同脱扣级别的断路器，电动机实际起动时间应小于断路器7.2倍长延时电流整定值可返回时间。
4 断路器与上下级电器保护特性配合要求
万能式断路器选择时应从总体上满足供配电系统对选择性保护的要求，考虑与系统中上下级保护电器保护特性的协调配合。其配合须考虑以下条件：
1）断路器的应在被保护对象达到损坏之前分断电路，其长延时保护特性应低于被保护对象允许过载特性。
图2 断路器与被保护对象过载特性配合
2）当万能式断路器作为低压侧主开关时应视高压侧保护继电器的型式其短延时保护特性与高压侧过电流保护断路器应具有一定的配合级差，其过电流保护特性应低于高压侧熔断器的熔化特性。
3）当万能式断路器与熔断器配合时，应选择交接电流小于断路器的短路通断能力的80％，当短路电流大于交接电流时，应由熔断器动作，由熔断器作为后备保护。
4）上级断路器短延时整定电流不小于1.2倍下级断路器短延时或无短延时时瞬时整定电流。
5）上下级断路器的保护特性不能交叉，在级联保护方式保护特性交叉时交点短路电流应为下级断路器的80％。
5 万能式断路器选用注意事项
5.1 使用温度和海拔
万能式断路器生产厂家一般都规定了产品使用时温度范围和海拔高度，如果超过了正常的温度和海拔要求，产品的分断能力及绝缘水平等就要降低，产品的额定电流也要降容，对产品的保护特性等也有影响，就要按生产厂家提供的降容系数降容使用；具有液晶显示器的产品在低温下使用时特别要注意显示器的性能是否符合要求。超过正常的温度和海拔要求，在订货时须向制造厂申明，在低温下使用的产品应具有低温试验报告。
5.2 是否带机械连锁
万能式断路器机械联锁分为钢缆绳联锁、联杆联锁和断开位置钥匙锁等。在供配电线路中使用联锁机构，可以解决两个或以上各自向它的负载供电的电源，一旦有一个电源发生故障时，能由无故障的电源向两个负载线路同时供电问题，也可以防止几台电源断路器同时合闸，造成短路等严重后果，以提高电能调度的可靠性。DW17（ME）提供钢缆绳联锁和断开位置钥匙锁，第三代及第四代产品可提供钢缆绳联锁、联杆联锁和断开位置钥匙锁，能实现两台或三台产品的互锁。
5.3 安装方式与隔离
万能式断路器安装方式主要有抽屉式和固定式，抽屉式断路器由抽屉座和本体组成，本体摇出时其隔离距离大可起到隔离作用，同时其维修和安装时只要将本体从抽屉座内摇进或摇出，比较方便。目前市场上提供的DW15和DW16无抽屉式产品，DW15C-630、DW17（ME）、第三代及第四代万能式断路器均具有固定式和抽屉式产品。
5.4智能型及通讯功能
智能型万能式断路器采用微机控制可实现通讯功能，保护功能齐全，并且各种电流整定值和整定时间可调，同时具有报警功能、负载监控功能、自诊断功能、电流表功能、电压表功能、试验功能、MCR脱扣和模拟脱扣等辅助功能。智能控制器主要有L型、M型、H型、2M型、2H型、3M型、3H型，其中H型、2H型、3H型带有通讯功能，L型、M型、H型、2M型、2H型为数码管显示，3M型、3H型为液晶显示，第三代及第四代产品均为智能型产品。
5.5 选择性保护
能实现选择性保护的万能式断路器其使用类别为B，具有短时耐受电流能力和短延时功能。第一代及第二代产品使用类别为A，不具有选择性保护功能；第三代及第四代产品使用类别为B，具有短延时保护功能，可实现选择性保护，其中第四代万产品大幅度提高短时耐受电流Icw，使Icw =Icu=Ics，并具有区域联锁功能，能实现全选择性保护。
5.6双电源自动切换功能
两台智能型万能式断路器加装机械联锁装置和双电源自动切换控制装置可实现主电源和备用电源的切换，对供电系统常用电源和备用电源的电压同时进行监控，当任一相出现欠压、失压、缺相、过压等故障时能完成主电源和备用电源的切换，确保供电的连续性和可靠性。可根据用户需要提供常用-备用电源间的自投自复、常用-备用电源间的自投不自复、常用-发电电源间的自投自复三种自动转换方式。
5.7 极数
万能式断路器按极数分有三极、四极，DW15和DW16系列只有三极，DW17、第三代及第四代产品同时具有三极、四极产品。四极断路器的应用应以能确保供配电系统的安全性、可靠性为准，如在TN-C系统中保护线PE与N线合二为PEN线，任何时候不允许断开PEN线而禁用四极断路器；TT系统、TN-C-S系统和TN-S系统为障检修者的安全可使用四极断路器，但TN-C-S和TN-S系统中断路器的N极只能接N线，而不能接PEN或PE线。
5.8接地保护方式
智能型万能式断路器一般具有接地保护功能，主要对TN系统起保护作用，有地电流型（W）和剩余电流（差值）型（T）二种保护方式。W型可对断路器的上、下级接地故障同时进行保护，其通过特殊的外部互感器ZT直接检测接地电缆上的电流；T型检测零序电流，即当各相电流的矢量和达到规定值时进行保护。
5.9飞弧距离及外形尺寸
飞弧距离影响产品安装空间大小和安全性，第一代改进型和第二代万能式断路器都有一定的飞弧距离，第三代及第四代万能式断路器均为零飞弧；第三代及第四代万能式断路器外形尺寸也比第一代与第二代产品小。采用零飞弧和外形尺寸小的产品可节约柜体的体积和提高安全性。
5.10 产品防护等级
第一代改进型和第二代万能式断路器防护等级为IP00；第三代及第四代万能式断路器防护等级较高可以达到IP30，当安装在配电柜等柜体内并加装厂家配备的门框时其防护等级可以达到IP40，如再加装专用透明罩其防护等级可达到IP54。
5.11操作方式
万能式断路器操作方式较多，有手动操作、杠杆传动操作、电动机快速操作、电动机预储能式操作、电磁铁操作等。一般产品出厂时均具有手动和电动操作方式，杠杆操作主要是DW16系列产品，DW15系列和DW17系列产品电动操作又分为电动快速和电动预储能操作，第三代及第四代产品一般都为电动预储能操作，用户应根据需要选用。
5.12新能源场所使用注意问题
在光伏和风电等新能源系统中使用的万能式断路器，除了功能和性能符合相应的要求外，由于其安装的环境和场所严酷于正常使用条件，如安装在北方寒冷地区及高海拔地区，要求其寿命高，能抗恶劣运行环境，其过电压类别、绝缘水平及污染等级都要相应提高；近海风电还要满足湿热带环境、抗盐雾以及抗冲击振动等要求，在选用时应尽量选用有相关经验的厂家产品。
5.13经济性及未来的发展需要
选用万能式断路器不必要盲目追求高性能指标，按配电系统的要求选用相应技术参数的产品即可。如当额定电流为1000A时，既可以选用第三代产品TGW45-2000/1000A，也可以选用第二代产品DW15-1600/1000A，但TGW45-2000额定极限分断能力为80kA，DW15-1600额定极限分断能力为40kA，如果负载预期最大短路电流小于40kA，则选用DW15-1600/1000A就够了，如高于40kA，只有选用TGW45-2000/1000A，且其能实现选择性保护，但价格也高的多。万能式断路器使用寿命较长，价格也高，安装也不方便，在选型时应考虑未来一段时间内发展用电容量增长的需要，避免造成不必要的浪费。
6 结语
万能式断路器作为低压配电系统主保护开关具有重要地位，其生产厂家和产品型号较多，产品的技术参数和功能也不一致，如何合理而经济地选择用电部门和电气设计部门都要综合考虑。在选用万能式断路器时，应根据使用场所、具体用途、技术指标、保护功能等，结合产品选用原则、与相邻电器的配合、结构特点及注意事项等综合考虑选择合适的产品类型和规格，才能可靠地实现其保护功能发挥其应有的作用。随着国家智能电网和电力系统自动化水平的提高，以及互联网技术的迅速发展，智能型万能式断路器更能满足不同用户的需求，其需求量将会越来越大。
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论文作者:王兴利,葛世伟,王志勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/5
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