低压断路器与自动转换开关的选择应.ppt

第二章 低压断路器与自动转换开关的选择应用,1.分类,2.基本特性,3.选择要求,低压断路器的选择应用,4.保护整定,低压断路器的分类,按照设计型式分为：空气断路器、塑壳断路器、小型断路器按照使用类别分为：A类:在短路情况下，选择性保护无人为短延时，因而无Icw B类:在短路情况下，选择性保护有人为短延时（可调节），有Icw按照是否适合隔离分为：适合隔离不适合隔离,空气断路器(ACB),需要高额定电流、高短路分断能力和高短时耐受能力符合 GB14048.2(idt IEC 60947-2)例如：Masterpact MT,MVS电流范围 400A 至 6300A,Icu=Ics=Icw，最高达150 kA可与下级实现完全选择性,塑壳断路器(MCCB),需要限流特性，可与上下级实现良好的选择性配合符合 GB14048.2(idt IEC 60947-2)例如：Compact NSX,EasyPact CVS电流范围 16A 至 630A Icu=Ics，最高可达150 kA有卓越的限流特性，可实现电流和能量的选择性,小型断路器(MCB),模块化，有限流作用和长寿命符合 GB10963(idt IEC 60898)例如：iC65，iDPN,电流范围 1A 至 125A,Icn，25 kA 以下,三级限流，具有长寿命，并可实现良好的选择性,低压断路器的基本特性,额定工作电压 Ue额定电流 In壳架电流额定值 Irq过载保护脱扣电流整定值 Ir短路保护脱扣电流整定值 Im额定短时间耐受电流 Icw:指在约定时间内允许通过的电流值，该电流值在相应的时间通过导体，不会因过热而引起导体的损坏 Icw:In 2500A,Icw取12In与5kA中的较大者 In 2500A,Icw30KA,低压断路器的基本特性（续）,分断能力（在交流情况下用交流分量的有效值来表示）：Icu:额定极限短路分断能力.Test=O-CO Ics:额定运行短路分断能力.Test=O-CO-CO,有两种型式的脱扣器:热磁式脱扣器（电磁式）电子式脱扣器两种脱扣器用于相同的主要功能:构成过流保护使电流过载的回路断开,脱扣器,热磁脱扣器,电子脱扣器,热保护,过载保护,长延时,磁保护,短路保护,短延时,瞬时,脱扣器的型式,脱扣曲线,热脱扣 Ir（过载保护）随着过载电流的持续，双金属片受热弯曲，触发脱扣,热磁式脱扣器,磁脱扣 Im（短路保护）利用电磁铁原理触发脱扣,电子式脱扣器,脱扣曲线,工作原理,t,I,Ir,Isd,Ii,长延时,短延时,瞬时,脱扣线圈,脱扣器,CT,信号处理,比较判断,电流互感器,tr,tsd,热磁式断路器保护特性曲线简图,电子式断路器保护特性曲线简图,Ir:过载(热或长延时)继电器脱扣电流设定值Im:短路(磁或短延时)继电器脱扣电流设定值Ii:短路瞬动继电器脱扣电流设定值Icu:分断能力,t(s),lr,lm,Icu,I(A),t(s),lr,lm,Icu,I(A),li,两段保护,三段保护,热磁式和电子式保护曲线之间的差别,楼内配电间,公用电,低压配电系统与断路器选择,低压断路器选择的一般要求,按正常工作条件选择额定电压(Ue)Ue Un额定电流(In)Irq In Ij保护特性线路、电动机、发电机按短路工作条件选择短时耐受电流 Icw短路分断能力Ics(Icu)Iscmax,按使用环境条件选择多尘环境腐蚀环境高原地区热带地区特殊场所断路器极数三极，四极安装方式固定式、插入式、抽屉式,根据的规定，正常供电电源与备用发电机之间的转换开关应采用四极开关 带漏电保护的双电源转换开关应采用四极开关 不同接地系统间的电源切换开关应采用四极开关 TN-C系统严禁采用四极开关 TN-S系统一般不需要设四极开关 TT系统的电源进线开关应采用四极开关 IT系统中当有中性线时应采用四极开关,四极断路器的选择应用,根据低压配电设计规范GB50054-2011过载保护电器的动作特性应满足下列公式的要求：根据低压开关设备和控制设备：断路器GB14048.2-2008可得过载保护整定要求：,过载保护整定,IB回路计算电流In断路器额定电流Ir断路器整定电流I2断路器约定脱扣电流Iz 导体允许持续载流量,根据低压配电设计规范GB50054-2011被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍，即：,短路保护整定,Ii断路器瞬时脱扣器整定电流Isd断路器短延时脱扣器整定电流Id被保护线路末端的短路电流,短延时整定电流应躲过短时间出现的负荷尖峰电流瞬时整定电流应躲过配电线路的尖峰电流,正常工作和设备起动时断路器不应动作,IqM线路中最大一台电动机的起动电流，约为额定电流的 67倍IqM线路中最大一台电动机全起动电流，约为 IqM 的 2倍IB(n-1)除最大单台电动机外的线路计算电流K可靠系数，可取 1.2,Ib:线路的计算负荷电流Id:线路末端最小接地故障电流Ir:长延时整定电流Isd:短延时整定电流Ii:瞬时整定电流Ig:接地故障保护整定电流,1.3 Isd Id,1.3 Ii Id,1.3 Ig Id,Ir Ib,Micrologic 保护电流的整定,tr=0.524 s,tsd=tsd下级+t,tg=tg下级+t,I2t=on/off,I2t=on/off,Micrologic 延时时间的整定,tr:长延时整定时间tsd:短延时整定时间tg:接地故障保护整定时间t:上下级断路器动作时间差,0.10.2 S,变压器及主断路器型号参数如图，工作电流Ib=1804A，Ik3=30 kA，Id=15 kA要求：给出三段保护整定值;考虑与下级出线断路器的选择性配合,MT25H1+MIC5.0A,SCB10-1250,10/0.4kV,Uk=6%,Ik3=30kA,Id=15kA,In=2500AIrIb，Ir 取0.8In=2000A tr=816s1.3 Isd Id，Isd 取5Ir=10kA，tsd=0.4sIi 可取最大值 9In 1.3x9xIn=29.25KA 30KA,Micrologic 控制单元的整定练习,三段式保护（MIC5.0,五个值可调）长延时保护 Ib Ir Iz，tr=0.516 s短路短延时保护1.3 Isd Id，tsd=00.4 s(I2t=on/off)短路瞬时保护 1.3 Ii Id注意验证与上下级断路器的选择性配合,NSX 电子脱扣单元的保护设定,NSX 热磁脱扣单元的保护整定,两段式保护热保护 Ib Ir Iz磁保护 1.3 Im Id注意验证与上下级断路器的选择性配合,某主配电柜的出线回路A，各计算值如下：Ib=185A，Ik3=28 kA，Id=10 kA要求：给出三段保护整定值;考虑与下级出线断路器的选择性配合,NSX250N MIC5.2A 250,In=250AIrIb，Ir 取 0.8In=200A，tr=16s1.3 Isd Id，Isd 取5Ir=1 kA，tsd=0.2sIi 可取最大值 12 x In=3kA,NSX 脱扣单元的整定练习,信,A,1.TSE的定义和分类,2.ATSE的选择应用,自动转换开关的选择应用,TSE的定义,适用于额定电压交流不超过1000V或直流不超过1500V的转换开关电器(TSE)，TSE用于在转换过程中中断对负载供电的电源系统转换开关（TSE）定义-有一个或多个开关设备构成的电器，该电器用于从一路电源断开负载电路并连接至另外一路电源上。,TSE的分类,转换开关可以根据下列方式分类控制转换方式手动操作转换开关电器(MTSE)遥控操作转换开关电器(RTSE)自动操作转换开关电器(ATSE)短路能力PC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSECB级：配备过电流脱扣器的TSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流CC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSE。该TSE主要满足GB14048.4要求的电器构成。国内市场上几乎已经不存在了！,CB级,PC级,TSE分类,按照结构形式派生式：其主体部分电器满足GB14048系列其他产品标准要求的TSE专用式：其主体部分电器不满足GB14048系列其他产品标准要求的TSE按主触头位置三位置TSE：具备常用位置、备用位置及断开位置等三个位置的TSE两位置TSE：仅具备常用位置及备用位置，但无断开位置的TSE,TSE分类,按电流性质不同交流转换：用于交流供电系统的TSE（AC类TSE)直流转换：用于直流供电系统的TSE（DC类TSE)按特殊功能需求并联切换：具备同期检测可以实现先合后分不断电转换的TSE（CTSE）旁路切换：具备旁路隔离功能的TSE（BTSE：SBTSE及DBTSE）中性线过度切换：具备先合后分切换的TSE（OLTSE）,TSE组成,TSE的执行单元,CB级TSE的执行单元MCB：微型断路器（100A及以下，主要为63A壳体）满足GB14048.2要求MCCB：塑料外壳式断路器（壳架电流从100A至1600A）满足GB14048.2要求ACB：框架式（空气式）断路器（壳架电流从400A至6300A）满足GB14048.2要求CPS：保护及控制开关电器（一般125A及以下）满足GB14048.9要求,TSE的执行单元,PC级TSE的执行单元隔离开关式，满足GB14048.3的要求单刀互投型双刀互投型V字型双刀互投型满足条件的接触器，满足GB14048.4的要求,TSE的执行单元,CC级TSE的执行单元满足条件的接触器，满足GB14048.4的要求允许主触头短路情况下发生熔焊，后果使用方承担,TSE的驱动单元,单电机：利用电机正反转驱动TSE转换双电机：利用电操（储能电机）机构驱动TSE转换线性电机：利用直流线性电机驱动TSE转换单励磁线圈：利用单励磁线圈（双向绕线式或辅助线圈反向通电）驱动TSE转换双励磁线圈：利用两个励磁线圈驱动TSE转换可控硅：利用可控硅等电子技术驱动TSE转换（STS）,TSE的控制单元,检测内容简易型：主要失压、断相检测（一般用于末端一般性负载）基本型：主要检测失压、断相、过压、欠压、超频、欠频等智能型：主要检测失压、断相、过压、欠压、超频、欠频，电流，相序及三相不平衡检测，一般可以配置通讯功能安装方式嵌入式安装，控制器安装在TSE本体内面板安装，控制器安装在配电箱/柜的面板上,TSE的控制单元,操作程序自投自复式自投不自复式互为备用式应用方式市电市电市电发电机发电机发电机,TSE常规条件选择,额定工作电压：AC220V/AC380V/AC690V/AC415V/AC440V/AC208V/AC110V/DC220V额定工作电流：长延时整定电流大于等于负荷计算电流（CB级）；为负荷计算电流的1.25倍（PC级）短路电流：额定分断电流Icn大于等于线路最大预期短路电流（CB级）；额定短时耐受电流大于等于线路最大预期短路电流，额定短路接通电流大于等于线路最大预期短路电流峰值（PC级）工作频率：50Hz/60Hz环境温度：-540/-30/75 海拔高度：海拔2000米以下/海拔2000米以上IP防护等级：主要是柜体的防护等级（户外或南方地区）污染等级：需要根据使用位置选择防爆：主要是防爆柜体安装空间：根据能提供的安装空间选择转换开关3防、5防：海运或沿海地区有此要求环保要求：欧洲地区有ROSH认证需求震动碰撞：船运或车运对此有一定要求,TSE使用类别选择,根据负载类型选择相应使用类别的TSE由于竞争的原因AC-33i以下使用类别目前不常见使用类别越高造价越高电动机负载最好选择AC-33的使用类别,TSE使用类别选择,TSE的使用类别的试验条件,TSE使用类别选择,A指频繁操作，B指不频繁操作下表所列为验证短路与接通能力的次数-2500A以上A/B没有区别,但是A频繁操作和B不频繁操作在电操作和机械操作测试数量上不同,TSE电器级别选择,PC级应用情况消防负荷电动机回路对供电等级要求比较高的负载（数据中心的服务器等）CB级应用情况发电机或变压器出口侧树干式配电的中间级对保护要求比较高的场所（供电局）照明回路,CB级 应用,PC级 应用,转换,不转换,TSE电器级别选择,CB级 应用,PC级 应用,PC级前端应该加装保护电器保护电器SCPD的种类可以是断路器也可以是熔断器消防回路严禁在本级回路中加装过载保护PC级的额定电流应该大于线路的1.25倍线路的短路能力参照ATS 的Icw/Icm选择或根据Iq选择CB级前端应该加装隔离电器隔离电器一般为刀开关TSE用于消防负荷时应选择仅具备短路保护功能TSE用于电动机回路应选择电动机保护类型放射式回路选择同级选择时TSE应具备短路短延时功能TSE的短路能力按照线路的计算短路电流计算,消防负荷不加过载,TSE电器级别选择,选用CB级ATSE的线路花费小于PC级产品价格：CB级ATSEPC级ATSE线路造价：2个隔离开关+CB级ATSE2个断路器+PC级TSE对于照明回路从经济上分析，应该采用CB级转换开关,加装断路器后，PC级造价低廉？,TSE极数选择,同一个接地系统上端有漏电保护时，三线四线选4极，单相供电选2极TN-C系统严禁采用4极IT接地系统当引出中性线时，三线四线选4极，单相供电选2极；不引出中性线选3极TN-S/TN-C-S系统在有总等电位连接时，一般不需要选择4极TN-S/TN-C-S系统进线端有漏电或接地故障保护时，不宜选择3极TSE电网和发电机共用接地时，进线端有漏电或接地故障保护时，不宜选择3极TSE；否则3机、4极均可不同接地系统电网对发电机，应选择4极电网对电网，三线四线选4极，单相供电选2极数据中心要求具备中性线重叠切换的TSE,TSE操作程序选择,自投自复电网对发电机（商建、住宅类项目）无特殊需求的场所自投不自复不允许有二次断电的场所（会议中心、体育场馆）二次断电会带来恐慌（电梯）互为备用不用区分主次电源时季节性选择供电时（自由择主）,TSE转换时间选择,触头转换时间 contact transfer time-测定从第一组主触头断开常用电源起至第二组主触头闭合备用电源为止的时间断电时间 off-time-在产生最长燃弧时间的条件下，从各相电弧最终熄灭的瞬间起至主触头闭合另一个电源的转换过程中测量的时间转换动作时间 operating transfer time-测定从主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间，不包括特意引入的延时总动作时间 total operating time-转换动作时间与特意引入的延时之和,常用电源分闸,备用电源合闸,转换延时,电源偏差/判断延时,触头转换时间,转换动作时间,断电时间,总动作时间,TSE转换时间选择,针对负载断电时间划分类五类负载类型,行业负荷划分通信和数据机房-0/0.5级电力-0.5/15级轨道交通-0/0.5/15级电子厂房和公建-15级/15级以上医疗-0/0.5级,TSE转换时间选择,转换时间必须小于负荷允许的最小断电时间电动机负载要考虑反电动势影响气体放电灯熄灭重燃时间根据电源选择发电机起动时间10sUPS 0s起动EPS 200ms起动考虑系统配合和中压备自投配合上下级转换开关配合级差最小为0.5s（供电局给出的数据）,在1.5倍常量下，电压会衰减到标称的 22%；在30%的标称电压下可以安全转换,TSE电磁兼容选择,TSE产品必须通过EMC电磁兼容性测试，并应符合现场使用需求静电放电（容易造成电子元器件损坏）执行标准GB/T 17626.2-2006/IEC61000-4-2射频电磁场（无线电磁场导致设备误动作，如手机信号）执行标准GB/T 17626.3-2006/IEC61000-4-3 GB/T 17626.6-2008/IEC61000-4-6电快速脉冲群（脉冲型电磁场导致设备误动作，如开合断路器）执行标准 GB/T 17626.4-2008/IEC61000-4-4浪涌（雷电导致电子元器件损坏）数据中心产品关键参数执行标准 GB/T 17626.5-2008/IEC61000-4-5谐波（产生谐振，导致元器件发热损坏或降低性能，增加能耗）执行标准GB/T 17626.13-2008/IEC61000-4-13电压暂降和短时中断（电网波动导致开关元器件反复动作，影响供电可靠性）执行标准GB/T 17626.11/IEC61000-4-11,TSE智能化选择,智能电网，智能监控智能电网需求产品具备通讯功能，可以现实“遥信”、“遥测”、“遥控”、“遥调”等“四遥”功能无人值守场所需要产品智具备通讯功能城市网需要产品具备通讯功能高端建筑物需要实现ATSE监控系统银行金融系统需要ATSE监控系统,TSE特殊功能需求,根据项目需求选择不同转换功能数据中心以及金融行业需要旁路切换电厂需要并联切换功能通讯基站需要中性线过渡切换,ATSE按照电源位置的选择,电源端-主进线推荐选择三段式推荐隔离功能使用类别不低于AC-32短路能力必须大于线路的预期短路电流配电级推荐隔离功能短路能力必须大于线路的预期短路电流选择CB级时必须注意上下级的电流/时间选择性终断配电使用类别不低于AC-33i短路能力必须大于线路的预期短路电流选择CB级时必须注意上下级的电流/时间选择性,负载允许的断电时间,