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塑壳式断路器电动操作机构的现状与发展动向

   日期:2020-06-28     浏览:0    

  ? 研究与分析 - 低压 电器 (0 0 e 1 21N2 ) 塑 壳 式 断 路 器 电动 操 作 机 构 的 现 状 与 发 展 动 向 杨 超君 ’ 刘 志刚, 胡 友 徐 . , 磊 ( .江 苏大 学 ,江 苏 镇 江 1 221; 1 0 3 2 .无锡 市凯 旋 电机 有 限公 司 ,江 苏 无锡 摘 248 ) 1 1 7 杨 超 君 ( 9 5 ) 16 , 女 教 授 , 究 方 向 研 - 要 :介绍 了塑壳式断路器 电动操作机构 的作用 、 使用场合 、 主要功能及 工作模 块 。综述 了国内外 塑壳 断路器 电动机操作 机构 的发展历 史 、 状及 其发展趋 势。针对 现 目前 M C C B电动操作机构研发过程 中存 在 的问题 , 出了一 些解 决方法 , 指 出了进 提 并 一 , 步 的研 究 方 向 。 关 键 词 :塑 壳 断 路 器 ;电 动操 作 机 构 ;发 展 动 态 中 图 分 类 号 :TM61 文 献 标 志 码 :A 5 文 童 编 号 :1 0 —5 1 2 0) 10 0 一4 0 15 3 ( 01 2 -0 9 D 磁 力 机 械 及 激 光 加 工 技 , 为机 械 设 计 术 。 Re e r h S a us a d De e o s a c t t n v l pm e e d o e t o. o t o nt Tr n fEl c r c n r l M e ha im fM CCB c ns o Y N h ou LU Z i n H o ‘ XUL i A G C aj n , I hg g , U Y u , a e ( .ins nvr t, h ni g2 2 1 ,C ia 1 J guU i sy Z ej n 10 3 hn ; a ei a 2 Wu iKax a trC . t . . x iu n Moo o ,Ld .Wu i 41 7,C ia x 21 8 hn ) Abtat T ee etol t — nrl ehns nmoleaec ci bekr( C , nt uig s c: hf c f e r c t cai o ud dcsi ut rae MC B) adis r f s ecoo om m r s n o c so s c a i n ,ma n f n t n a d wo kn d ls w rn r d c d A s h itr fee t —o to c a im n i u c i n r i g mo u e e e i t u e . lo t e h soy o lcr c n r lme h n s a d o o o a t lyo cuai fMCCB n t e eo t a d is d v lpme tte d we e r ve d. Ai n tte e itng p o lm so he ee to—o to nr n r e iwe mi g ah x si r b e ft lc r c n r l me h n s o C n i e e o me tp o e s o t o s t ov h m e e p t o w r ,a d te dr ci n c a im n MC B it d v l p n r c s ,s me me h d o s le t e w r u r a d n h i t s f e o o u t e e e r h wa oit d o tls. ffrh rr s a c sp n e utaa t Ke r s mo l e a ec c i b e k r M C B) e cr -o t l c a i ; rn s f e eo me t ywo d : ud dc si ut r a e ( C ; l toc nr h n s t d v l r e o me m e od p n 0 引 言 塑壳 式断路 器 ( ud dC s i ut ra e , Mole aeCr iB ek r c MC B) C 是一 种具 有手 动 操作 功 能 , 能 自动进 行 又 失 压 、 压 、 载和 短 路 保 护 的 电器 , 分 断故 障 欠 过 在 电流后 一般 无需 更换 零部 件 。MC B保 护 相 比熔 C 断器具 有分 断能 力强 、 护 可靠性 高 、 保 可恢 复 等优 点, 而且 其在执 行保 护 动作 时三相 全 部断开 , 够 能 避免 出现 熔断 器保 护时 单相熔 断 造成 电力设 备 缺 相烧 毁等 问题 。 对 于常用 的 小 容 量 MC B, 般 可 采 用 手 动 C 一 需要 装 配对其 操 作 手 柄 进行 自动 操 作 , 且 带 通 并 信接 口的 电动操作 机构 。随着科 学技 术 的不断 发 展 , 的设 计思 想 和设计 手段 不 断涌 现 。 新 1 M C 电操 机 构 功 能 及 工作 模 块 CB 1 1 MCC 电操 机构 简 介 . B 作 为 MC B重要 的外 部 附 件 , C 电动操 作 机 构 是 一种 用 于远距 离对 断路 器进 行 自动分 闸和合 闸 的装 置 , 不但 能实 现 断路器 的远距 离 分合 闸操作 , 还 能实 现对 断路器 的远 程控 制 。电 动操作 机构 有 电磁 铁驱 动 和电 动机驱 动 两种形 式 。电磁铁 操作 操作 , 对于大 容 量 、 但 智能 化 、 可通 信 的 MC B, C 则 机构 操作 力矩 比较 小 , 一般 适 用 于壳 架 等 级 额定 刘志刚(9 9 ) 男 , 17 一 , 硕士研究生 , 讲师 , 研究方 向为机械设计 。 胡 友 (9 7 ) 男 , 18 一 , 硕士研究生 , 研究方 向为机械设计 。 一 9一 低压 电器I0 0 o 1 2 1 N2 ) ? 究与分析 ? 研 电流 2 5 A及 以 下断 路器 , 于 电磁 铁 操 作机 构 2 由 作 情况 。例如 当 电操 机构 储 能 完毕 , 当有 指示 应 的 冲击吸 动功耗 特 大 及 动作 时噪 声 比较 响 , 目前 在新 型断路 器上 已很 少应用 。电动机驱 动式 电操 机构 有 弹簧储 能 型和 非储 能 型两 种 型式 , 能型 储 电操 机构 闭合速 度快 , 闭合 功耗 小 , 目前 , 、 电 欧 美 气公 司 的新 型 断路 器 大 都 配用 储 能 型 电操 机 构 。 其储 能 完成 的 信号 。因此 , 电操 机 构需 要 有 指示 其 工作状 态 的功能 , 其工 作状态 主要 有储 能状态 、 释 能状 态 、 合 闸及脱 扣 状 态 等 。电操 机 构 除操 分 作 功 能和指示 功 能 外 还应 拥 有 良好 的安 装 功能 , 电操 必 须 易 于 安 装 在 MC B 上 , 能 较 好 地 与 C 并 MC B手柄 配合 , C 而且 电操 机 构 的 结 构 尺寸 也 必 非储 能型 电操 机 构 的结 构 相 比储 能 型简 单 , 积 体 小 , 格低 , 价 目前 国 内 MC B大 都 配 用 非储 能 型 C 须符 合相 关 的 国家规 范 。 1 3 电动操 作机构 的工 作模块 . 电操机构。无论是 电磁铁或 电动机, 吸合 和转动 方 向都 相 同 , 由电动 操 作 机构 内部 凸 轮 的位 置 均 来 达 到合 、 作用 。 分 在 电压处 在额 定控 制 电压 的8 % ~10 时 , 5 % 1 MC B电动 操 作 机 构 应 保 证 断 路 器 能 够 有 效 闭 C 合 。当断路器 因故 障 ( 为 或 过 载 等 引 起 )自由 人 脱扣时 , 电操 机 构 应先 进 行 一次 分 闸操 作 使 MC — C B再扣 , 后 才 能 进 行 合 闸 操 作 。若 MC B装 然 C 有 报警 开关或 辅 助 开关 , 也可 由报 警 开关 或 辅 助 开关将 电操机 构 的分 闸操 作 电路接 通 , 样 电操 这 电动操作 机 构 的工 作 模块 , 图 2所 示 。一 如 般 由 电机 及减 速模 块 、 行 模 块 和 控 制 模 块 等 3 执 部分 组成 , 中执 行模 块 是 决 定 电 动操 作 机 构性 其 能指 标 的重要 环节 。 — 茵 图 2 电 动 操 作 机 构 的 工 作 模块 组成 图 机 构就会 立 即进行分 闸操 作 , 实现 断路器 再扣 , 并 确保 远距离对 断路 器进 行可靠 地 分合 闸操作 。 1 2 电操机构 的功 能 . 目前 , 场 上 MC B 电 动 操 作 机 构 种 类 较 市 C 在 MC B电操机 构 中 , 行模 块 部 分 一 般 由 C 执 弹簧 储 能机构 、 连杆 滑块 机构等 组成 , 图 3某 型 从 MC B电动操 作执 行机 构 的机构 运 动示 意 图 中可 C 看出, 弹簧为 MC B手柄 的快 速 合 闸 提供 动 力并 C 且 满 足 MC B对 合 闸时 间 的 要 求 。 而 当 MC B C C 分 闸时 , 由电机 及减 速模 块完 成相 关动作 , 则 该模 多, 但其 主要 功 能 比较 固定 。一般 MC B电动 操 C 作 机构 的功 能 ( 图 1 由三 部分 组 成 , 见 ) 即操 作 功 能 、 示功 能和安 装功 能 。 指 块 主要 由电机 、 轮 减 速 机构 及 传 动 凸轮 机 构组 齿 成 。在 完成带 动 MC B手 柄 分 闸 , 模 块 也 完成 C 该 一 电动 操 作 机 构 方便控制J件装配 及调整 了对执 行模块 中弹簧机 构 的储 能 工作 。MC B的 C 分 闸动 作 不仅 可 通 过 电机 减 速 模 块 进 行 电动 操 作 , 可用手 动 机 构 完成 相 关 动作 。为确 保 电 动 还 操 作在 意 外断 电情 况 下能 够 继续 工作 , 电动操 作 安装功能 H 图 1 电 动 操作 机 构 的机 构 功 能 图 电动操 作机 构 的操 作 功 能 由其 配合 的 MC B C 所决 定 , 其主要 功 能体 现 在 能 够带 动 MC B手柄 C 完成 合 闸 和 分 闸 动 作 , 时 能 使 MC B 自 由脱 同 C 扣 , 且 在 MC B 因故 障 等 原 因 而 脱 扣 后 可 对 并 C MC B进行 复位操作 。电操 机构 不但 需 要 完成 其 C 所 具备 的操作 功 能 , 还应 当有 指 示 其工 作 状 态 的 功能 , 这样方便 用 户 能够 清 楚 地 获知 MC B 的工 C 一 图 3 执行 机 构 的机 构运 动示 意 图 1 一 0 ? 研究与分析 ? 低 压 电 器 (0 0 _ 1 2 1 12 )  ̄ 机构 还应 带手 动 机构 , 动机 构 一 般 为 棘 轮机 构 手 提高 。该 技术 及相 应模 块采 用后 使新 一代 断路器 组成 , 现动 力 的 间歇 进 给 同 时方 便 操 作 人员 加 实 载操 作 。 电动操作 机构 中控 制模 块的作 用也 是必 不可 少 , 制模 块 需 要 对 电动 分 闸过 程 ( 控 即储 能 过程 ) 行 控 制 以实 现 分 闸 到位 后 对 电 机 断 电 , 进 产 品功 能与可 靠性 进一 步提 高 : 提 高选 择 性保 ① 护可 靠性 ; 为 实现 全 电流范 围 选择 性保 护 创造 ② 条件 ; 缩 短 选择 性保 护时 间 ; 从 根本 上 消 除 ③ ④ 低压 断路 器越 级 跳 闸 , 使低 压 配 电 系统 过 电流故 障 限制在最 小 范 围。 ( )国外 新型 MC B附 件 发 展很 快 , 5 C 进一 步 而且 需要 相关 控 制线 路 实 现 远 程控 制 , 电动 操 在 作机 构上 还应 有控制 按钮 方便 现场 控制 。 2 MC B 电动操 作 机 构 的发展 趋 势 C 2 1 MC B的发 展历 史及 趋势 . C 2 I 1 MC . . CB的 发 展 历 史 拓展 断 路 器 功 能。 国 外 公 司某 MC B产 品 拥 有 C 许多 附件 , 并且 其 附件设 计 已经标 准化 , 这对 国内 MC B附件设 计研 发 具有重 要 的参考 价值 。 C ( )开发 特 种 MC B, 应 特 殊 使 用 环 境 及 6 C 适 新 能 源配 电系 统 。随着低 碳经 济 的推行 和新 能源 MC B作 为配 电 系统 中 的 支路 保 护 开关 , C 工 作 可靠 性 高 , 能 稳 定 , 性 不但 了 保 证 支 路 用 电可 靠, 而且保证 了整 个 配 电系 统 的运 行 安 全 。据 相 的不 断发展 , 压 断路 器 必 须 适 合 特殊 的使 用 环 低 境 , 耐 高温 、 低 温 、 振 动 、 构小 巧 、 定 保 如 耐 耐 结 特 护 特性 等 。同 时如 风 电设 备 中MC B 动作 电流 C 的 要 比常规 的高 , 保证 在 系统 短 路 时 能将 发 电机 应 从 主线 上安 全地 分离 。 2 2 MC . CB电动 操作机 构 的发展 趋 向 ( )目前市 场 上 MC B产 品种 类 繁 多 , 仅 1 C 不 关 统计 , C MC B与框 架 断 路 器 产 品 生 产 比例 约 为 4: , 0 1 因而 , C B有 着广 阔 的市 场 和 巨大 的经 济 M C 效益 。MC B产 品结 构 较 复 杂 , 造 工 艺 要 求 也 C 制 相 对较 高 , 因此 MC B大 批 量 生产 时 的稳 定 性 与 C 可靠性 也是 检验 一个 企业低 压 电器制 造水 平 的试 金石。 同一企 业生 产 MC B的结 构 尺 寸不 同 , C 而且 不 同 2 12 M C . . C B的发展 趋 势 ( )MC B可通 信 与智能 化进 一 步 发展 与应 1 C 企业 生产 的相 同 壳 架 等 级 电 流 的 MC B 的结 构 C 尺 寸也 不相 同 , 些 问题 对 于 电 动操 作 机 构 的标 这 用 。 当前 网络 通 信 技 术 发 展 迅 速 , 压 MC B 低 C 智 能 化将会 得 到长足 的发 展 和质 的提升 。 中国大 多 准化设计产生重要的影响。在未来电动操作机构 设计 研 发 中 , 解决 这 些 问 题 对 于 电动 操 作 机 构批 量生 产有 着重 要意 义 。 ( )针对 目前 MC B 电操 零 部件 多 、 2 C 维护 困 数 低压 断路 器制造 企业 没有 能力 研发 断路 器用通 信适 配器 , 国外 通 信 适 配 器 与 低 压 MC B 间 而 C之 的通 信协议 一 般是 由制造 企业 制订 , 因此 , 国企 中 业 必 须未来 应采 用统 一 的低 压 MC B C 通信 协议 。 ( )国 内外 一些 大公 司为 满足 紧凑 型低压 配 2 电 柜 需 求 , 继 研 发 多 种 小 型 化 产 品 , 如 相 例 N 一6 0 E aX N 10 、 W4 0 10 T 10 A、 m x I . 0 D 5 —6 0等 。这 些 6 难 等 特点 , 未来 电动 操 作设 计 中应 引 入 模块 化 设 计 的思 想 , 即将 电动操 作 机构分 为几 个功 能模 块 , 功 能模 块 内部 的机 构 在 一 定 程度 上 是 固定 的 , 当 电动操 作 与不 同 MC B配 合 时 , 需 调整 功 能模 C 只 块 的接 口参 数 即可 完 成 电 动操 作 的设 计 , 样 可 这 小 型化 产 品 由于略 微 降 低 分 断指 标 , 得 其 体 积 使 减 少设 计工 作量 , 高工作 效率 。 提 ( )随 着环 保 要求 的提 高 , 3 电动 操 作 机 构 的 设计 不 可避 免地要 引入 绿色设 计 这一 现代 设计思 想 , 产 品及其 寿命 周期 全过 程 的设计 中 , 充分 在 要 明显缩 小 , 功能 与 新 一 代 框架 断 路 器 产 品基 本 其 一 致 , 有较 高性 价 比。特别 适合 于风 电场 、 电 具 变 ( )通 过 采 用 先 进 的 设 计 方 法 , 化 原 有 3 优 站 等紧凑 型 配 电装 置 。 考虑对 资 源和 环境 的影 响 , 充 分 考 虑 产 品 的功 在 能 、 量 、 发 周 期 和成 本 的 同时 , 要 优 化各 种 质 开 更 相 关 因素 , 产 品及 其 制 造 过 程 中对 环境 的总 体 使 负影 响减到 最小 , 产 品 的各 项 指 标 符 合绿 色 环 使 保 的要 求 。在设 计 阶段就将 环境 因素和 预防 污染 的措施 纳入 产 品设 计 之 中 , 环 境 性 能作 为 产 品 将 的设计 目标 和 出发 点 , 产 品 对 环 境 的影 响 为 最 使 ~ MC B产 品 , C 增加 容 量 以提 高原有 壳 架 电流等 级 , 扩大 塑壳 断路器 的 使 用 范 围 , 且 实 现 M C 并 C B产 品 的小型 化 , 以达到 节能 、 节材 作用 。 ( )新 型 的 低 压 断 路 器 一 般 均 采 用 区 域 联 4 锁、 区域选择 性 联 锁 技 术 。该 技 术 及相 应 的模 块 采用后 使新 一代 断路 器产 品功 能与 可靠性 进一 步 11 — 低压 电器 (0 0 o 1 2 1 N2 ) ? 研究与分析 ? /。 J 、 Po rS se we y t ms,2 08. PMAPS 0 08 Pr c e n s o h O h . o e dig ft e l t ( )电动操 作机 构小 型化不 仅反 映低压 电器 4 的技 术水平 , 是 电力 设备及 系统 小型化 的需 求 。 也 MC B电动操 作 机 构小 型化 主要 依 托 新技 术 、 C 新 It nt nlC ne ne 0 8 18 『 ] C E n rai a ofr c ,20 : —. 5 H N e o e DEGUI L I ENG IXI , IZH P L NGW EN 。e 1 Si a ta . mul— to fprs u e rs n a c ha e f M CCB urn in o e s r ie i rc mb r o d i g 工艺 以及产 品结 构 创 新 , 优化 后 的 体 积可 缩 小 其 2% 以上 。 0 inerpi rcs [ t i r t n poes C]∥ Eetclc nat s t u o l r a 0tc 一 ci s 2 07, t 5 d EEEHo mCo ee c 0 he 3r I l f n r n e, 2 07: 3— 0 4 4 7. ( )工 作可 靠性是 目前 影响低 压断 路器 可靠 5 运行 的主要 问题 , 是研 发 新 一代 MC B产 品 和 也 C 其他 相关产 品亟需 解决 的问题 。MC B可靠 性包 C 括 MC B 自身工作 可靠 性 、 C 电动 操 作 工作 可 靠性 以及 两者之 间 的协 调性 等 。提 高 电动操作 产 品可 [ ] Y U G KLC O , Y N UK N D N 6 O N I H I K U G S A G, O G HO CHOI Buidng u h ne r p i a bii fMC— . l i — p te i tru tng c pa lt o y CB ona t y tmc re p n i g o h ee t c t c tcs se or s o d n tt e lcr iy i cnu o s mpt n i ne lg nth m e p o e te a d 印 一 i n i tlie o . r p ris n o pi t nf il tcm t a [ ∥20 .8h I. l a oso de c a r l c] 06 t n ci er i e s i t r aina nfr n e,2 06: 3_ 7. en t o lCo e e c 0 41 41 靠性 对于 电力设 备运行 安全 有着 重要作 用 。 3 结 语 M C C B电动操作 机构 能够 满足 配 电 自动化 及 远距 离操作 的需 求 , 广 泛应 用 于 低 压 配 电系 统 可 中。作 为 MC B重要 的外 部 附 件 , C 电动操 作 机 构 在配 电 自动 化方 面发挥 越来越 大 的作用 。任何 产 [ ] R Y A . i u —rae t g : e hni 7 O B LD D Cr ibekr a ns w i i hg ct ri g g h itrupi g a a i a d h r—i e u r nr tn s n er tn c p ct y n s o tt c re t ai g m [ ] nut p l ao sM gz e 20 , ( 1 : J .Id syA pi tn aai , 0 5 4 1 ) r ci n 61 71 - . [ ] 何 瑞 华 , 天 文 . 国低 压 电 器 行 业 现 状 与 发 展 趋 8 尹 我 向 [ ] 低 压 电器 ,04 1 :-. J. 20 ( )37 [ ] 何 瑞 华 , 天 文 . 国低 压 电 器 行 业 现 状 与 发 展 趋 9 尹 我 品都 是在不 断 进 步 , C MC B电动 操 作 机 构 的设 计 需要 以产 品可靠 性 和 寿命 为前 提 , 取 当前 先 进 吸 的设计 思想 和设 计 手段 , 电动 操 作 的产 品设计 使 朝 着 小 型化 、 用 寿命 长 、 作 可靠性 高 、 程 控 使 工 远 制 、 C智能 控制及 节 能绿色 环保 等方 向发展 。 P 向( ) J . 续 [ ] 低压 电器 , 0 ( )37 1 . 2 4 1 :-,8 0 [0 贾文军. 1] 低压断路 器附件 的功能 及应 用 [ ] 电器 J. 开关 ,0 4 4 :7 1 ,1 2 0 ( ) 1-8 2 . [] D L E G, R K J p l aofn m r r— 1 1 A K HO A .A pi tnou ei po ci c t cic r ly cr ui b e ke u y mo io n e tv ea ic t r a rd t n tr g. I du ty i n sr ap ct no eec [ ]/ 04 3 t SA n a p l aoscn rne C /20 . 9hI n u i i f A l 【 考 文 献】 参 [ ] 何 瑞 华 . 国低 压 断 路 器 现 状 与 发 展 动 向 [ ] 电 1 我 J. 器 技 术 ,0 9 6 :一3 20 ( )9l. Me tn . Co f rnc c r fte 2 4 I ei g n e e e Re o d o h 00 EEE.2 0 04 ( 4):4 7 2 4 . 2 3 —4 4 [2 陈德桂. 1] 面向 2 世 纪的低压 电器新技术 [ ] 低压 l J. 电 器 ,0 1 1 :-. 2 0 ( )38 [] 2 J I IL ANG,C HEN DE GUI I N ,L U YI GYI ta . — ,e 1 Re s a c o tc oc arn f MCCB e r h on c n a tf re p ii g o wih d u e t o bl [3 苑舜. 1] 高压断路 器弹簧 操动 机构 [ . M] 北京 : 机械 工业 出版 社 ,0 1 20. rp lvot t t c r [ ∥ Eetcl o t t, eus ecna r t e C] l r a C na s i c su u c i c 2 09 P o e d n soh 5tEEE Hom n e e c 0 r c e i g fte 5 h I l Co f r n e, 2 09: 4 2 2. 0 2 6— 5 [4 MC R N G A 1] G A A H N M.Tedio eulym nt rn pw r ai oi — n q t o i r g[ ] IE o e E g er gR ve 20 , 1 n J .E E Pw r ni e n ei n i w, 0 1 2 ( 0) 39 1 : -. [ ] 黄军. 3 低压 断路 器 的选 型研 究 [ ] 机 械 与 电子 , J. 2 0 ( 9) 4 54 6 0 8 1 :3 -3 . [5 K MB , L N . C mpr g t tr— 1 ] I IN CW I O GRW o a ne e i s qi m n rl — l g i utbekr[ ] I— ur et f o v t ec c i raes J . n e so w oa r d sr piain g zn ,2 0 1 6):55 . u t Ap l t sMaaie 0 0, ( 4 -2 y c o 收稿 日期 :2 1 0 0—0 9—0 2 [ ] D M Q B, L O O L S A P S Pe i i fc — 4 A E I P U O . rdc o o i tn r c i b e k rt ? — i r o sd r g g n r t n c — u t r a ei - f l e c n i e n e e a i a me t a u O i o p cygo t[ ] rbblt tosA pi ai rwh C ∥PoaiscMe d p l dt t ii h e o 欢 迎 投 稿 1 — 2 欢 迎 评 刊 欢 迎 刊 登 广 告 一


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