塑壳式低压断路器在光伏发电的应用

陆带明

宁夏宝丰新能源发展有限公司 宁夏银川市 750001

摘要：在光伏发电系统中，低压断路器随处可见，特别是塑壳式断路器倍受青睐。塑壳式断路器具有过载长延时、短路瞬动的二段保护功能，还可以与漏电器、测量、电操等模块单元配合使用。在低压配电系统中，常用它做终端开关或支路开关，取代了过去常用的熔断器和闸刀开关。

关键词： 塑壳断路器  结构  保护  应用

1.塑壳断路器的结构、选用、分类

1.1塑壳断路器的结构

断路器主要由3个基本部分组成，即触头、灭弧系统和各种脱扣器，包括过电流脱扣器、失压（欠电压）脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。

塑壳断路器能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流。塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳，用来隔离导体之间以及接地金属部分。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。其脱扣单元分为:热磁脱扣与电子脱扣器。常用的，额定电流共有以下几种 15 25 30 40 50 60 75 80 100 125 160 200 225 250 315 350 400 500 630 A。

1.2塑壳断路器的选用

塑壳断路器广泛应用于工农业、交通、矿山、民用建筑和国防等部门，对电力的传输和分配、电路的控制与保护起很大作用，是一种使用量大，面广的产品。由于使用者对塑壳断路器的特性和技术要求了解不深或不全面，有些概念容易互相混淆，在实际应用中就经常出现一些偏失和误解。

（1）断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流很大时选用限流型；额定电流比较大或有选择性保护要求时选用框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电路时应选用直流快速断路器等。

（2）断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。

（3）断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。

（4）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。

（5）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。

（6）断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流(按有效值计算)。

（7）线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时脱扣器整定电流。

（8）断路器的欠电压脱扣器额定电压＝线路额定电压。

（9）断路器分励脱扣器额定电压＝控制电源电压。

（10）电动传动机的额定工作电压＝控制电源电压。

（11）校核断路器允许的接线方向。有些型号断路器只允许上进线，有些型号允许上进线或下进线。

1.3塑壳断路器的分类

1、按安装方式分为：垂直安装、横装。

2、按断路器的用途分：配电保护型、电动机保护型。

3、按接线方式分：板前接线、板后接线、插入式接线。

4、按操作方式分：手柄直接操作、外部转动手柄操作、电动操作。

5、按脱扣器型式分：仅有瞬时动作脱扣器(电磁脱扣器)、热动+电磁脱扣器(复式)、电子脱扣器。

2.塑壳断路器的各种故障处理方法

2.1低压塑壳断路器脱扣器的问题

塑壳断路器脱扣器分为瞬时脱扣和过载脱扣器,瞬时和过载脱扣器合成为复式脱扣器,不包含分励脱扣器,瞬时和过载脱扣器在塑壳断路器内部,而分励一般是在塑壳断路器上加的附件,分励脱扣器是电动分断断路器的脱扣器,利用外电源给分励提供电源脱扣,主要用于远程分断该断路器。

瞬时脱扣是短路脱扣器,一般为 5-10倍(C型脱扣)和10-15倍(D型脱扣)的额定电流脱扣, 过载脱扣器一般在1.13倍额定电流下1小时内不脱扣,1.45倍的额定电流下 1小时内脱扣, 这是断路器在恒温40度条件下的标准

2.2运行中断路器误跳闸故障的分析、判断和处理

若系统无短路或直接接地现象，继电保护未动作，断路器自动跳闸称断路器"误跳"。对"误跳"的分析、判断与处理一般分以下三步进行。

2.2.1根据事故现象的以下特征，可判定为"误跳"

(1)在跳闸前表计、信号指示正常，表示系统无短路故障。

(2)跳闸后，绿灯连续闪光，红灯熄灭，该断路器回路的电流表及有功、无功表指示为零。

2.2.2查明原因，分别处理

(1)若由于人员误碰、误操作，或受机械外力振动，保护盘受外力振动引起自动脱扣的"误跳"，应排除开关故障原因，立即送电。

(2)对其他电气或机械部分故障，无法立即恢复送电的则应联系调度及有关领导将"误跳"断路器停用，转为检修处理。

3.塑壳式断路器特性

塑壳式断路器在低压配电系统中，常用它做终端开关或支路开关，取代了过去常用的熔断器和闸刀开关。现在的配电系统要求断路器除了能通断电流实现电路控制和简单的短路、过载保护外，还要能提供隔离和安全保护功能，特别是在针对人身、设备安全与配电系统的可靠性方面都提出了新的要求。

3.1 额定极限短路分断能力Icu　　

断路器的分断能力指标有两种：额定极限短路分断能力4U和额定运行短路分断能力Ics。Ics作为一个特性参数，并非只简单考虑断路器的分断能力，而是作为一种分断指标，即分断几次短路故障后，还能保证其正常工作。对塑壳式断路器而言，应有足够的Icu，能够分断短路电流使开关跳闸。

3.2 限流分断能力　

限流分断能力是指断路器短路跳闸时限制故障电流的能力。断路器发生短路时、触头快速打开产生电弧，相当于在线路中串入1个迅速增加的电弧电阻，从而限制了故障电流的增加。断路器断开时间越少，Ics就越接近Icu，限流效果就越好，也可大大降低短路电流引起的电磁效应、电动效应和热效应对断路器和用电设备的不良影响，延长断路器的使用寿命。

3.3短路保护　　

短路保护就是短路瞬时跳闸。要注意在负荷变化后及时调整保护的整定值，防止整定值过小频繁跳闸影响供电质量，或整定值过大使线路和设备得不到有效保护。

3.4过载延时保护　　

过载延时保护是指负荷电流超过设备的限定范围有烧毁设备的危险，保护装置能在一定时间内切断电源。过载有个热量积累的过程，保护动作不需要过于迅速。对于短时过电流，保护不应该动作。

3.5隔离功能　　

隔离功能就是要求断路器断开后的泄漏电流不致对人身和设备产生危害。多次短路跳闸后开关性能下降，泄漏电流会增大。对人体而言30mA以下为安全漏电电流，而在恶劣的环境中，超过300mA的泄漏电流持续2小时以上，就可能使绝缘损坏发生相地短路进而引发火灾。

3.6漏电保护　　

漏电器有热磁式和电子式2种，相比而言电子式漏电器具有体积小、精度高、灵敏度高的优点，但其抗干扰能力较差。目前电子式漏电保护器占据主流，当漏电电流达到整定值时，执行电路接收零序电流互感器二次侧的感应电压信号，驱动转换触点输出漏电保护信号，使脱扣器动作切断电源。

4.塑壳式断路器标准与认证

(1)标准有：IEC标准和相对应的中国低压电器基本标准GB。目前我国的低压电器产品标准正朝等效采用及等同采用IEC标准方向靠拢。

(2)质星体系认证有：IS0国际质量体系认证、船级社ISO质量体系认证。船级社认证对电器产品可靠性、防潮、抗振动等有极其严格的要求，只有通过该认证的产品才可以船用。

(3)安全认证是按区域划分的，影响较大的有：美国UL认证、长城CCEE认证、欧洲联盟CE认证。凡是在中国境内销售的产品必须通过长城认证。

结束语

塑壳低压断路器的运行质量对光伏发电系统的影响很大，直接会影响电力系统的稳定的发电量，因此，必须加强塑壳低压断路器的运维管理，提高供电系统的稳定性。

参考文献

[1]  方鸿发.低压电器.北京：机械工业出版社，1988，90-135  

[2]  连理枝.低压断路器设计与制造.北京：中国电力出版社，2002，15-62

[3]  连理枝.低压断路器及其应用.北京： 中国电力出版社，2002，36-69

[4]  周茂祥.低压电器设计手册.北京：机械工业出版社，1992，479-663

[5]  郑凤翼.低压电器及其应用.北京：人民邮电出版社，1999，128-168

姓名：陆带明（1987.06）

性别：男籍贯：甘肃定西民族：汉族

学历：本科 毕业于兰州理工大学

现有职称：助理工程师研究方向：电气工程

单位及邮编：宁夏宝丰新能源发展有限公司750001  单位所在地：银川市兴庆区