东莞供电局
摘要：在科技日益发展的当今社会，供电规模的日趋扩大，电力系统对可靠性、智能化、自动化以及高效化的要求更严格，电气电力生产力已经被广泛应用到国防科技、交通运输、工业、农业、科教、科研发展等社会生活的各个领域。而在电力网络运作中，无论是发电、输电、配电，还是用电环节，低压断路器都是其中最为重要的电子控削元件之一。通过这篇文章，分析了我国断路器在市场应用中的现状，最后对我国低压断路器的未来发展进行了展望。
关键词：低压断路器，发展概况，运行现状
1 引言
低压断路器（曾称自动开关）是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型（保护装置参数可调）和非选择型（保护装置参数不可调），按灭弧介质分，有空气式和真空式（目前国产多为空气式）。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。
2 我国低压断路器的发展概况
世界上最早的断路器出现于1885年，它是一种刀开关和过电流脱扣器的组合。1905年具有自由脱扣装置的空气断路器诞生。1930年以来，随着科技的进步，电弧原理的发现和各种灭弧装置的发明，逐渐形成了目前的机构。50年代末，电子元件的兴起，又产生了电子脱扣器，到了今天，由于小型化电脑的普及，又有智能型断路器的问世。
我国解放前几乎没有断路器的制造业，新中国成立后，电器工业有了很大的发展，低压断路器经历了四代的发展过程。
2.1 万能式断路器（ABC）
80年代初、中期，我国相继从日本和德国引进AH和ME型万能式断路器。DW45系列万能式断路器，具有国际90年代同类产品（ABB公司的F系列，施耐德公司的M系列和日本三菱公司的AE系列）的水平。它具有过载长延时、短路短延时、瞬动的三段保护特性和单相接地故障保护以及保护特性的电流、动作时间可调、显示、试验、热记忆、故障记忆、负载监控、自诊断、MCR（低倍数短路合闸保护）通讯接口等智能化功能。
2.2 塑料外壳式断路器（MCCB配电保护型）
50年代，我国首次研制投产的是仿苏（A3100）的DZ1系列产品（40年代中期水平）。60年代末期，针对DZ1体积过大、短路分断能力偏小等缺陷，对它进行了大刀阔斧的改进，形成了我国自行设计的第一代产品DZ10系列。80年代初又开发了第二代的DZ20系列。与此同时，上海华通开关厂、嘉兴电气控制设备厂，分别从美国西屋公司、日本寺崎电气公司引进具有80年代初水平技术，生产了H系列和TO、TG、TL等系列。进入90年代，又推出了CM1系列（常熟开关厂）、TM30系列（天津低压电器公司）、TG系列的BD、BF型及JXM2型（嘉兴电控厂）、HSM1系列（杭州之江开关厂）、S系列（上海电器科学研究所、杭州之江开关厂、上海华通开关厂等组成的OTT集团）等新型塑壳式断路器。
60～70年代，小规格电流的塑壳断路器有DZ5－10、DZ2－20、DZ5－25、DZ5－50、DZ15－50、DZ15－63等，它们的短路分断能力分别为1～3kA（以上型号至今还未淘汰）。
2.3 塑料外壳式断路器（MCCB电动机保护型）
对于小型鼠笼型异步电动机（功率在30kW及以下）保护的塑壳式断路器，目前仍流通于市场的有60～70年代我国自行设计、开发的DZ5－20（短路分断能力380V1.5kA）、DZ15－40、DZ15－63（短路分断能力380V3kA）和80年代引进国外技术制造的M611.3VE1（有多种附件），M611.3VE1的短路分断能力大抵在380V3kA左右。
1994～1995年，上海电器科学研究所与嘉兴电气控制设备厂共同开发了DZ35系列电动机保护型塑壳式断路器（型号有DZ35－25和DZ35－63两种）。DZ35－25的额定电流有1、1.6、2.5、4、6.3、10、16、20、25A；DZ35－63的额定电流有：16、20、25、32、40、50、63A等。短路分断能力：DZ35－25有380V3kA、35kA、50kA（后两种加装限流部件）；DZ35－63为380V3kA；DZ35－25的体积为DZ5－20的43.13％，DZ35－63的体积为DZ15－63的50.7％。DZ35系列断路器带有模块式的辅助触点、分励脱扣器、欠电压脱扣器和断相保护等附件。
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功率大于30～315kW电动机保护型断路器，CM1、TM30、HSM1、JXM2和S型均有相应的产品供预选择，它们的短路分断能力分别有400V，15～65（80）kA，可适应于MCC（电动机控制中心）离电源较近回路的电动机保护。
2.4 家用或类似场所用过电流保护断路器
我国最初的家用或类似家用场所用保护器是仿苏（AⅡ－25）的DZ4－25（二极）塑壳断路器，但性能不高，60年代中期国内开发了DZ5系列（二极），70年代开发了DZ15系列（单极、二极）、DZ12系列，70年代末引进德国技术生产了S060系列，80年代初，引进日本技术生产了TH－5SB、TH－5DB（二极插入式）系列，80年代中后期，天津梅兰日兰公司的C45N和嘉兴电控厂引进德国F＆G公司的PX200C相继问世，使家用保护断路器上了一个新台阶，C45N、PX200C的短路分断能力均达到4kA（50A及以上）和6kA（40A及以下）。
2.5 剩余电流动作断路器（漏电保护器）
对于只报警而不断电的漏电继电器，目前有JD1型（电磁式）、JD3（电子式），在农村使用的LJM型、LTS型（均为电子式），漏电继电器额定电流有100A、250A，最大达800A，额定漏电动作电流为100mA、300mA、500mA等多种，除了单独作漏电时声、光报警之用外，也可与接触器、断路器组合成漏电继路器。
电磁式和电子式剩余电流保护（漏电保护）装置的优缺点。
2.6 断路器的附件
无论是万能式（ACB）或塑料外壳式断路器（MCCB和一些MCB）现在都具备各种内、外部附件（又称附属装置），增加了断路器的功能。
3 我国低压断路器发展的现状
我国开发的DW45系列630~2000A断路器已跻身于国际先进行列。
3.1短路分断能力达80kA
（1）采用多路关联触头系统，降低电动斥力，提高了电动稳定性。
（2）采用新型耐弧触头材料，分断性能良好，试后温升稳定。
（3）采用一档触头，即主触头，不仅减少了操作力，还加快了分断过程。
（4）采用各相相互隔离的触头小室，并用绝缘材料做触头支架，保证各相电弧在绝缘小室中分断，分断后所产生的气体只能向上喷出，保证了下进线的可靠分断。
（5）采用优良的复合灭弧室。灭弧室壁用绝缘材料压制而成，中间除灭弧栅片外，还设有灭焰栅，使电弧向上吹入灭弧后快速熄灭并去游离。游离区（飞弧区）限制在100mm以内，既可实现零飞弧，保证在电器成套中的使用安全可靠，又降低了成套装置的尺寸。
3.2 具有智能型脱扣器
DW45断路器的智能型脱扣器采用微机控制，由电流变换器、辅助电源变压器、联锁机构、控制线路及执行元件组成。电流变换器为两个不同的变压器浇注在同一个壳体内，一个为有铁心的速饱和互感器，其作用是向控制单元提供能量；另一个是空心线圈，其作用是输出测量信号值，以供显示及区别过流动作值之用。联锁机构由一个按钮及相关的机构所组成。按钮有两个位置，按钮按下，脱扣器复位，而执行元件动作又导致按钮自动弹出。控制线路包括辅助电源、信号及放大、稳压、模拟放大A/D转换、计算机显示（数码管）等部分。执行元件采用一个磁通变换器，可以保证在较低的动作功率下使断路器可靠动作。由于设计完善，可以满足用户各种保护特性的需要。目前，正在开发带通信接口的智能脱扣器，以实现通信、遥调、遥控等功能。
4 低压断路器运行现状
目前，低压断路器运行存在的现状：一种是拆除失压保护；另一种是没有拆除失压保护。
当电网出现失压后，由于低压断路器取消了失压脱扣功能，在线路故障跳闸、限电、检修等情况下，低压断路器将保持闭合。如果电网恢复供电，一方面由于操作过电压和冲击电压等原因，导致瞬间的电压质量劣化，将会对电气设备造成严重威胁甚至损坏；另一方面由于所有线路的低压断路器都保持闭合，因此，所有用户设备将同时启动，启动电流很大，容易引起线路瞬时过载，对电网安全运行极为不利。
而没有拆除失压保护脱扣功能的低压断路器在使用中存在以下不足：一是因电网的瞬时电压波动、闪变、瞬时断电而引起的低压断路器跳闸，导致用户突然断电。二是运行单位在恢复供电时所需的手动合闸工作量大且速度慢。再者现有的低压断路器没有单相失压的保护功能。
5 总结
本文通过对我国低压断路器的发展概况，运行现状等方面的分析，可以设计一种智能自动合闸控制装置，在线路停电时断路器自动分闸并闭锁。这有利于电网的安全运行，也能有利于提高工作效率、经营效益。
参考文献
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项目名称（低压断路器保护功能的改造研制），
项目编码：GDZC-031920160248：
论文作者:刘访,叶旭铭
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：断路器论文; 系列论文; 低压断路器论文; 电流论文; 年代论文; 我国论文; 变换器论文; 《电力技术》2016年第10期论文;