什麼是斷路器?
斷路器是一種自動操作的電氣開關,旨在保護電路免受超載或短路引起的過電流損壞。與一次性熔斷器不同,斷路器可以復位(手動或自動),從而恢復正常運行。斷路器的工作原理是檢測故障情況,並通過機械方式斷開觸點來中斷電流,並利用真空、SF?氣體、空氣或油等滅弧介質熄滅產生的電弧。在電力系統中,斷路器的種類繁多,從保護低壓單個電路的微型斷路器 (MCB) 到額定分斷能力達數百千安的大型高壓斷路器(用於輸電變電站)不等。現代斷路器集成了具有複雜保護功能和通信介面的電子脫扣單元。
關於斷路器的5個關鍵問題
主要的滅弧技術有:真空滅弧(用於中壓斷路器,1-40.5 kV)——電弧在密封的真空滅弧室中熄滅,具有電氣壽命長、維護成本低的優點; SF₆氣體滅弧(用於高壓斷路器,72.5 kV及以上)——電弧被電負性SF₆氣體迅速吸收自由電子而熄滅; 空氣滅弧(用於低壓空氣斷路器和一些中壓斷路器)——電弧在滅弧罩內被拉長並冷卻; 以及油滅弧(用於較早期的中高壓斷路器)——電弧分解油,產生氫氣熄滅電弧。 真空滅弧和SF₆氣體滅弧技術是現代斷路器設計的主流技術。
熔斷器是一種一次性保護裝置,熔斷後會熔斷,必須更換。 斷路器是一種可重複使用的裝置,跳閘后可以複位。 斷路器具有以下幾個優點:可以遠端操作和複位; 提供可調節的保護設置; 可以配備電子脫扣器,提供更複雜的保護功能; 並且可以與SCADA系統集成,用於遠端監控。 熔斷器結構更簡單、成本更低,並且在高故障電流下動作更快,因此在某些配電應用中仍然是首選。 實際上,熔斷器和斷路器通常一起使用——熔斷器用於後備保護,斷路器用於主保護。
低壓和中壓斷路器中的現代電子脫扣器(ETU)提供一套全面的保護功能:過電流保護(長時、短時和暫態元件); 接地故障保護; 電弧閃光檢測; 電機保護(熱過載、堵轉、相序不平衡); 選擇性協調確保僅離故障點最近的斷路器跳閘; 電能質量監測(電壓、電流、功率因數、諧波); 以及事件記錄,所有跳閘和操作均帶有時間戳。 通信介面(Modbus、IEC 61850、Profibus)可與 SCADA 和能源管理系統集成。
電弧閃光是由故障電流通過空氣引起的電爆炸,會以熱、壓力和光的形式釋放巨大的能量。 電弧閃光事故會導致嚴重燒傷、爆炸傷甚至死亡。 斷路器通過儘快切斷故障電流來防止電弧閃光——現代高速斷路器可以在不到一個週期(50 Hz 時為 20 毫秒)的時間內切斷故障電流。 使用光感測器的電弧閃光檢測系統可以在不到 1 毫秒的時間內檢測到電弧閃光並觸發斷路器動作,從而顯著降低電弧閃光事故的能量。 區域選擇性聯鎖 (ZSI) 協調多個斷路器,確保距離故障點最近的斷路器立即跳閘,而上游斷路器則提供備用保護。
中國的斷路器必須符合GB/T標準(相當於IEC標準),並由認可的測試實驗室進行認證。 主要標準包括低壓斷路器的GB/T 14048.2、中壓斷路器的GB/T 3906和高壓斷路器的GB/T 1984。 測試專案包括短路分斷能力試驗、機械耐久性試驗、溫升試驗和介電強度試驗。 中國質量認證中心 (CQC) 和國家電氣設備品質監督檢驗中心 (NEEQ) 是主要的認證機構。 產品還必須符合低壓斷路器的中國強制性產品認證 (CCC) 制度。
關鍵要點
斷路器是所有電力系統中最重要的保護裝置,可在各個電壓等級保護設備和人員免受故障電流的傷害。中國對電力基礎設施的大規模投資推動了全球最大的斷路器市場,國內製造商與國際品牌展開了激烈的競爭。上海國際電力展(EP Shanghai)向中國電力企業和工業使用者展示了全系列斷路器技術,從微型斷路器到特高壓SF?斷路器,應有盡有。