1 前言
随着对配电系统运行的可靠性和安全性的要求越来越高，现代低压配电系统对短路故障限制范围，越级跳闸或上下级同时跳闸，配电系统实现选择性保护的时间提出了更高的要求，以往的万能式断路器的局部选择性保护已经无法达到这个要求，由此环宇集团有限公司开发了H8A万能式断路器，实现了Icw=Ics=Icu，在选择性保护方面达到了全电流选择性保护，防止越级跳闸或上下级同时跳闸，并大大缩短了配电系统实现选择性保护的时间。
2 性能特点
H8A系列智能型万能式断路器具有分断能力高和短时耐受电流高，电动稳定性和热稳定性等特点。可大幅度提高短时耐受电流Icw，目前新一代万能式断路器三分断指标一致相等。H8A-2500达到了Icw=Ics=Icu=80kA，H8A-4000达到了Icw=Ics=Icu=100kA。在短时耐受电流及其延时时间内，不会因相间产生的电动力而发生机械损伤，也不会因极大热效应的提高破坏零部件的绝缘性能，为低压配电系统实现选择性保护提供了有利条件，能满足电力系统全电流选择性保护的需要。
3 创新设计
（1）采用自主开发的灭弧室（见图1）利用了吹弧和短弧原理灭弧，在灭弧室内壁增加了产气材料并对金属灭弧栅进行改进，在电弧产生的瞬间伴随着大量的气体产生，直接把长弧吹进金属栅片组进行分割灭弧，上部三层隔离板使灭弧室实现了零飞弧。
新型灭弧室大大缩短了燃弧时间经过验证H8A-2500在80kA下的燃弧时间为4.76ms（见图2）。在极短的时间内灭弧对触头进行了有效的保护，免受电弧高能量的破坏。
（2）在触头系统方面的改进
1）采用新颖的AgW与AgNi的动静触点配对，触头耐电弧，接触电阻稳定，使触头分断短路电流后不致过分发热而引起温升过高。
2）采用直径为0.04mm铜线软连接，具有良好的机械性能，减少了动触头运动过程中的阻力，提高分断速度和分断指标。
3）特定设计的多片导电片并联连接的动触头具有分流、电动力补偿作用，可降低进出端接触电阻，减小短路电流形成的电动斥力，提高短时耐受电流的能力。触头间产生的电动斥力与通过触头的电流平方成正比，即F斥=kI2，后为结构系数。如分断100kA的短路电流，若用一片，F斥=K(100000)2N；若分成10组，每组上的F床=k(100000/10)2N.计算对比分成10组触头的电动斥力减少了100倍。
H8A-2500采用了12片触头（见图3），Icw=Ics= Icu=80kA.即每组电流i=80/12≈6.7kA.峰值系数取2．2，i=6.7×2.2=14.7kA，考虑电流分布不平衡系数为1．3，因此i=14.7×1.3=19.1kA.这时触头间产生电动斥力F为：
F=(i)2ln(S1/S2)×10-7
式中：F为触头间产生的电动斥力(N)；i为电流(A)；S1为全面积(mm2)；是为有效接触面积(mm2)，为全面积的85%.
F=(19100)2ln(S1/S2)×10-7=59.2N
动静触头在短路电流时的斥力，水平与垂直动静触头回路的斥开系数为1.3，即总斥力为F=59.2N×1.3=76.96N.设计上动触头采用上下两根，即每根弹簧只要满足F弹≥76.96/2=38.48N，所以P2=39即可满足点斥力80kA的要求。由于电斥力的作用力减小给我们解决温升，因而机构力提供较大设计空间。
H8A-4000采用了行业内领先的17片触头，Icw=Ics=Icu=100kA.即每组电流i=100/17≈5.9kA.峰值系数取2.2，i=5.9×2.2=12.98kA.考虑电流分布不平衡系数为1.3，因此i=12.9×1.3=16.87kA.
这时触头间产生电动斥力F：
F=(i)2ln(S1/S2)×10-7；
F=(16870)2 ln(S1/S2)×10-7=46.25N
动静触头回路的斥开系数为1.3，即总斥力为F=46.25N×1.3=60.13N，即F弹≥60.13/2=30.1N就可，P2=34.5已经满足100kA的电斥力。
H8A-6300主触头回路为两路组成，每路17片触头片，即每片电流峰值i=120kA×2.2/34=7800A，电流不平衡系数取1.3，电流最大峰值为i=7800A×1.3=10140A.
电斥力F=(i)2ln(S1/S2)×10-7=16.7N;
弹簧P2≥16.7×1.3/2=11N就可。P2=14N已经完全满足电斥力的要求。考虑到温升问题，取28N不仅很好的解决了高分断的电斥力，对大电流的温升也是有巨大的作用，在此基础上完成了6300大电流4极的设计，并取得成功。
4 完善的智能保护
在控制器方面也做出巨大改变，智能化的功能更加完备、完善。除了具备系统故障保护功能、电量检测（电压、频率、功率因数、有功功率、有功电度）、故障记录、故障自诊断及基本的通信功能外，为了适应新时代的智能电网的要求，H8A万能式断路器控制器增加了区域联锁保护功能、谐波监控功能、电流电压故障波形捕捉、电网运行参数历史记录、触头磨损及机械寿命指示功能，同时电量检测范围进一步扩大测量精度进一步提高，最大能检测到75kA的电流，进一步提高短路电流记录分析能力；还增加了故障预警、寿命指示、电能管理等功能。新型控制器在满足全电流选择性保护的同时为用户分析系统故障因素提供详尽的数据。
具体介绍区域选择性联锁功能（ZSI）。区域选择性联锁针对的是短路短延时故障和接地故障。当多台H8A系列断路器上下连接在一起时，选择区域性联锁功能可确保断路器上下级完全选择性保护，这样减少了故障动作范围，并缩短了断路器的分断时间。
如图4所示，控制线可联锁多个断路器。检测到故障的智能控制器（区域2）送一个信号给上级断路器（区域1）并检查下级断路器（区域3）到达的信号。如果有下级断路器送过来的信号，断路器将在脱扣延时期间保持合闸。如果下级没有送过来信号，断路器将瞬时断开，不管脱扣保护是否有延时。
5 结束语
H8A系列ACB智能化更加完善，且大幅度提高了Icw，达到Icw=Ics=Icu，实现了全电流范围选择性保护，新型触头系统提高了机械寿命以及电寿命，达到了第四代ACB要求，完全能满足现代智能电网的建设和新一轮农村电网改造高可靠性的要求。
全部回复（1 ）
只看楼主 我来说两句 抢板凳