(一)傳統(tǒng)終端配電箱的現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的終端配電箱典型的結(jié)線方案主要有兩種,如圖1所示,一是電源經(jīng)(DZ10 型或DZ20 型)空氣斷路器(有的還增加熔斷器)后進(jìn)入配電箱的母線,輸出各路均經(jīng)熔斷器,如圖1 方案(a);二是電源經(jīng)空氣斷路器進(jìn)入配電箱的母線,輸出各路均由閘刀開關(guān)(也可以為DZ10 型或DZ20 型空氣斷路器和熔斷器)控制,如圖1 方案(b)。電源進(jìn)線的空氣斷路器主要作為電源的通斷的操作和后級短路保護(hù)之用,為防止電路發(fā)生較小電流短路時空氣斷路器不能可靠快速動作,增設(shè)了各路出線的熔斷器,各路出線的閘刀開關(guān)主要作為隔離開關(guān),方案(a)中的各路出線熔斷器也可以兼顧隔離開關(guān)的功能。在圖1 的配電方案(b)也有使用DZ 型空氣斷路器作為出線開關(guān)。對于小容量終端配電,這些組合、結(jié)線方案主要存在如下不足:
1.占用的空間較大。使用熔斷器作為配電箱的短路保護(hù),配電箱的體積較大,占用空間大,欠美觀,當(dāng)要求配電箱的輸出支路數(shù)較多時尤為突出。
2.電路的連接點多,安裝的工藝性、可靠性差。使用熔斷器作為配電箱的短路保護(hù),熔斷器及其接線端的連接點多且接觸可靠性差,維護(hù)工作量大,而且很容易出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象,造成電動機(jī)缺相運行而被燒毀。
3.操作不安全,也不方便。僅使用熔斷器作為支路出線保護(hù)時,配電箱就沒有各支路的隔離開關(guān),需要各支路單獨停送電操作時,只能通過取出或裝回熔斷器的熔心的方法來完成,不僅麻煩,而且有觸電的危險。
4.成本高。用DZ 型空氣斷路器作為出線開關(guān)時,不僅占用空間大,而且成本高。
(二)小型斷路器的特性分析與驗證
1.小型斷路器的特性
以DZ47-63 型小型斷路器為例,按脫扣形式主要分為D型和C 型兩種,主要用于交流50Hz,額定電壓380V,額定運行短路電流不超過6000A 的配電線路中作過載和短路保護(hù),也可作為不頻繁通斷操作與轉(zhuǎn)換之用。C 型用于照明及民用的配電,D 型用于工業(yè)動力配電。現(xiàn)介紹DZ47-63(D)型小型斷路器主要技術(shù)性能參數(shù)如下:
(1)保護(hù)功能:過載長延時和瞬時短路保護(hù)功能。
(2)過電流脫扣特性:如表1 所示。
(3)額定分?jǐn)嗄芰Γ?80V 時4000A,220V 時6000A。
(4)機(jī)械電氣壽命:4000 次。
DZ47-63 型的C 型和D 型兩種脫扣形式的小型斷路器區(qū)別在于前者要求5 倍額定電流時0.1 秒內(nèi)不脫扣,后者則為7倍額定電流時0.1 秒內(nèi)不脫扣,承受瞬時峰值電流的能力更強(qiáng),避讓電動機(jī)啟動電流的可靠性更高。
2.應(yīng)用于終端配電的分析
根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù),DZ47-63 型小型斷路器的C 型可用于照明電路配電和控制,D 型可用于工業(yè)動力的低壓配電和控制。照明電路的負(fù)荷變化雖然較大,但其沖擊負(fù)荷卻比較小,因此,小型斷路器在建筑照明電路的應(yīng)用已經(jīng)比較普及,但對沖擊負(fù)荷很大的工業(yè)動力配電領(lǐng)域,小型斷路器卻少見涉足。究其原因,主要是小型斷路器的體積太小,其控制沖擊負(fù)荷的可靠性、短路保護(hù)性能、過載保護(hù)性能和機(jī)械電氣壽命等受到質(zhì)疑。
現(xiàn)僅就前述的小型斷路器應(yīng)用于低壓動力配電的各項性能分析如下:
(1)控制沖擊負(fù)荷的可靠性 從表1 中可知,D 型脫扣形式的小型斷路器在7 倍額定電流時能在0.1 秒內(nèi)不脫扣。
小型三相交流異步電動機(jī)的啟動電流為額定電流的4~7 倍,峰尖值持續(xù)時間短暫,完全能夠滿足電動機(jī)啟動時不脫扣的要求。
(2)短路保護(hù)的性能 從表1 中可知,D 型脫扣形式的小型斷路器在14 倍額定電流時能在0.1 秒內(nèi)脫扣,額定分?jǐn)嗄芰Γ?80V 時4000A,220V 時6000A。能夠滿足小容量動力
配電的短路保護(hù)要求。
(3)過載保護(hù)性能 從表1 中可知,D 型脫扣形式的小型斷路器在2.55 倍額定電流時能在120 秒內(nèi)脫,能夠滿足電動機(jī)和配電線路的過載保護(hù)要求。
(4)機(jī)械電氣壽命 DZ47-63 型小型斷路器的機(jī)械電氣壽命:4000 次,據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,小型斷路器應(yīng)用于照明配電控制出現(xiàn)機(jī)械電氣失效的故障不多,也應(yīng)該能滿足工業(yè)動力配電的要求。
3.小型斷路器的特性驗證
小型斷路器的性能是否與生產(chǎn)廠家給出的技術(shù)參數(shù)一致,是影響實際使用主要因素,我們擬定對小型斷路器進(jìn)行現(xiàn)場試驗驗證的內(nèi)容如下:A.帶負(fù)荷通電試驗,驗證能否躲避電動機(jī)啟動的沖擊電流而不掉閘?B.切斷短路電流能力的試驗和過載保護(hù)性能試驗;C.解體檢查多次切斷短路電流后的觸頭燒損和絕緣破壞的情況。
(1)帶負(fù)荷通電、斷電能力的試驗
A.試驗對象:DZ47-63/20(D)型三相小型斷路器(隨機(jī)抽)3 個。B.試驗設(shè)備:C620 型車床帶主軸啟動(電動機(jī)Y132S-4 5.5kW380V,In =11.6A);電壓表(MF-47 型萬用表2.5 級);鉗型電流表(T-302 2.5 級)。C.試驗方法:在將C620 型車床原控制電路拆除后接入由DZ47-63/20(D)型三相小型斷路器,控制380V