我國低壓電器的幾個亟待解決的問題

摘要：文章討論我國低壓電器品種、規(guī)格及性能方面存在的難以滿足實際工程技術(shù)要求的若干問題、并提出進行改進與開發(fā)的建議 關(guān)鍵詞：低壓電器　隔離　進線方向　　斷相保護　安全開關(guān) 一、概述由于我國低壓電器品種、規(guī)格及性能方面的欠缺與不敷應(yīng)用、現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的不盡完善、以及用戶的使用偏差，多種低壓電器的實際工程應(yīng)用中存在一些不合理的、甚至錯誤的用法，導(dǎo)致運行維護困難、故障增多，或留下長期的安全隱患。本文僅對幾個具有普遍性的問題做初步討論，希望引起電器制造廠家及用戶的共同關(guān)注。 二、低壓隔離電器規(guī)格不全自60年代至今，我國主要隔離器(如HD11)及刀開關(guān)(如HD13)系列產(chǎn)品最大規(guī)格僅為額定電流1500A。囿于早期國產(chǎn)保護電器的斷流容量水平，我國設(shè)計規(guī)范曾長期限制中/低壓配電變壓器容量為1000KVA(額定電流1440A)以內(nèi)，隔離電器水平可滿足其需要。近年來隨著保護電器產(chǎn)品的長足進步及斷流能力的提高，工業(yè)及民用電網(wǎng)中都較普遍地使用了單臺容量為1250～2500KVA(0.4KV側(cè)額定電流1800～3600A)的配電變壓器�，F(xiàn)有低壓隔離電器已不能滿足要求。于是低壓側(cè)總電源進線屏及分段母線聯(lián)絡(luò)屏的隔離電器普遍地采用了每相以一臺3極或2極電器替代的方案(例如每相以一臺3極或2極HD13刀開關(guān)替代一臺三相大規(guī)格刀開關(guān))。這種用法的主要弊病有二：(1)刀開關(guān)分相操作、增加了因誤操作導(dǎo)致斷相運行之類故障的機率。故設(shè)計規(guī)范〔1.2〕提出：“隔離電器宜采用同時斷開電源所有極的開關(guān)”；(2)使低壓配電屏龐大笨重，例如利用PGL屏框架制造的這種進線屏或聯(lián)絡(luò)屏，單屏寬度達1200～1600mm。近年來，有的廠家推出了引進技術(shù)生產(chǎn)的Q系列(QP、QA)具有滾動觸頭的隔離開關(guān)，約定發(fā)熱電流最大為3150A。但對于工業(yè)負(fù)載中常見的AC－22及AC－23使用類別，其額定電流將降低約1/2。故除產(chǎn)品尺寸縮小，機械壽命有所提高外，與國產(chǎn)HD系列刀開關(guān)相比，額定電流并無實質(zhì)性的顯著提高，并未根本解決問題。因此，亟待開發(fā)大容量國產(chǎn)隔離電器開關(guān)產(chǎn)品。 三、國產(chǎn)四極電器品種亟待開發(fā)近年來，出于對運行和檢修安全的考慮以及與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的要求，新修訂的設(shè)計規(guī)范〔1.2〕較明確地規(guī)定了在許多應(yīng)用條件下應(yīng)采用四極低壓電器(即斷開相線與N線的電器)。比如：有電源轉(zhuǎn)換功能的電器、包括隔離電器、保護電器和操作電器(例如刀開關(guān)、斷路器和接觸器)都應(yīng)采用四極電器；電網(wǎng)中維護、測試及檢修電路或電氣設(shè)備應(yīng)采用四極隔離電器；單電源系統(tǒng)的總電源開關(guān)，包括變壓器低壓側(cè)總開關(guān)，建筑物或生產(chǎn)車間進線電源總開關(guān)(例如刀開關(guān)及斷路器)應(yīng)采用四極電器，等等。已有許多文章闡述這一問題，本文不擬重復(fù)。但是，當(dāng)前最常用的國產(chǎn)低壓電器主導(dǎo)產(chǎn)品幾乎都是三極電器，例如，隔離電器的HD系列及引進生產(chǎn)的QP、QA系列；斷路器中的DW15、DZ20系列及引進生產(chǎn)的AH、AE、TO、TG系列；CJ20系列接觸器等等常用低壓電器均為三極電器。故凡需四極電器的地方，目前都不得不采用其它品牌的國外產(chǎn)品或引進產(chǎn)品，或不得不與制造廠家協(xié)商特殊制造。可見開發(fā)國產(chǎn)四極低壓電器系列產(chǎn)品已是當(dāng)務(wù)之急。 四、低壓斷路器進線方向與斷流容量問題大多數(shù)萬能式及塑殼式斷路器的電源進線端在上方，饋線(即負(fù)載)端在下方。主要原因是滅弧系統(tǒng)設(shè)在上方(電源側(cè))，這時若將電源進線接至下方，滅弧條件更為苛刻。這類斷路器的額定斷流容量乃是上進線時的數(shù)據(jù)。日本一些電氣公司的試驗結(jié)果表明，斷流容量≤20KA的塑殼斷路器改為下進線時，斷流容量降低約1/3。我國也曾將上進線斷路器按下進線作通斷能力試驗、試品受到極大破壞。國產(chǎn)DW15－200?630；DWX15－200?630；DZ40等型號斷路器及引進技術(shù)生產(chǎn)的H、TL、TG等系列斷路器等等均為上進線斷路器，只能應(yīng)用于上進線條件。有些應(yīng)用條件(如分段母線聯(lián)絡(luò)斷路器、饋電及受電通用回路斷路器等)下，電源引入方向可能改變，必須采用允許上、下進線(即上、下進線額定斷流容量相同)的斷路器。這類斷路器不僅其結(jié)構(gòu)設(shè)計采取了特殊技術(shù)措施，型式試驗中還應(yīng)將上、下進線互換進行短路通斷能力試驗。我國斷路器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在產(chǎn)品文件及產(chǎn)品銘牌上應(yīng)明確說明該產(chǎn)品是否允許上，下進線或標(biāo)明電源進線端及出線(負(fù)載)端。令人遺憾的是我國大多數(shù)斷路器的產(chǎn)品文件，產(chǎn)品樣本，使用說明書及銘牌上并未明確注明其允許的進線方向，必然會對用戶產(chǎn)生誤導(dǎo)，以為凡未注明進線方向的斷路器都允許上，下進線。以致在全國統(tǒng)一設(shè)計的幾類定型低壓屏(如PGL及GGD系列)中的部分方案也有這種錯誤發(fā)生(例如：分段母線聯(lián)絡(luò)屏PGL2－06E、07E及GGD1－12B.C、　13B.C；受電饋電通用屏PGL2－03E、GGD1－05B.C等都錯誤地把只能上方進線的DW15－400及630型斷路器當(dāng)做允許上、下進線斷路器使用)，此產(chǎn)生的負(fù)面影響更為嚴(yán)重。為杜絕這類誤用，避免可能產(chǎn)生的惡果。筆者認(rèn)為亟需盡快解決幾個問題：(1)統(tǒng)一規(guī)范斷路器產(chǎn)品的技術(shù)文件和銘牌標(biāo)識。必須明確注明產(chǎn)品允許的進、出線方向；(2)改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，力求斷路器產(chǎn)品上、下進線斷流容量相同；(3)及時組織檢查并修正低壓屏柜產(chǎn)品的上述類似錯誤。 五、低壓熔斷器斷相保護問題低壓電動機損壞事故中約30％是斷相運行造成的，而斷相運行故障的75％以上是熔斷器熔斷引起的。導(dǎo)致某相熔斷器熔斷的主要原因除故障(如單相短路)熔斷外，因熔斷器觸頭接觸不良、熔體選擇不當(dāng)及熔體熔斷特性的分散性等非故障熔斷也占很大比例。因此熔斷器斷相保護問題亟待重視解決。根本的解決辦法是熔斷器本身應(yīng)具備斷相保護功能。常用措施之一是熔斷器附設(shè)熔斷器撞擊(指示)器及微動開關(guān)。當(dāng)任一相熔斷器時、通過聯(lián)動的微動開關(guān)動斷觸頭切斷接觸器控制電源(圖1)或輸出報警信號。但是國產(chǎn)低壓熔斷器產(chǎn)品中除一些容量規(guī)格較小的型號如RL1B、RT14等以外，多數(shù)載流與斷流容量較大的如RTO、NT等型號不具備這種功能，不能滿足斷相保護要求。我國低壓電動機一般以具有斷相保護功能的熱繼電器作過負(fù)荷保護兼斷相保護裝置。許多設(shè)備(如風(fēng)機、水泵等)常低于額定負(fù)荷運行，一般不會過負(fù)荷。按設(shè)計常規(guī)可不設(shè)計負(fù)荷保護。實際工程中當(dāng)用作短路保護的熔斷器不具斷相保護功能時，仍要求設(shè)置相應(yīng)的熱繼電器作斷相保護裝置使用。并被認(rèn)為十分穩(wěn)妥。實際上效果并不理想。大多數(shù)鼠籠型電機(4KW及以上)定子繞組為△接，熱繼電器只能接于其線電流，并按線電流整定。國產(chǎn)有斷相保護功能的熱繼電器動作特性如表1所示。當(dāng)熔斷器單相熔斷造成斷相運行時(圖2) 假定斷相前后功率因數(shù)不變，可求出表2中的電流變化關(guān)系，I L及IФ1、IФ2(=IФ3)為斷相后的線電流與相電流；I Ln、IФn為額定線、相電流，即三相運行且負(fù)載率K f=1時的線電流與相電流。I f為斷相后最大負(fù)序電流。 　　對照表1、表2可知，當(dāng)K f=1或更大時，熱繼電器動作時間可較短，能較快切除斷相故障;Kf≤0?58時發(fā)生斷相，則熱繼電器動作時間很長，甚至可能不動作。這時定子中正序電流不大，不致?lián)p傷繞組；相對值不大的負(fù)序電流則以約2倍額定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組感