可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)的可控電磁脫扣器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型電磁脫扣器，具體指一種可以實(shí)現(xiàn)短路短延時(shí)和短路瞬動(dòng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，特別是2003年美加大停電以后，美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)提出了智能電網(wǎng)架構(gòu)(IntelliGrid Architecture)，引發(fā)了世界范圍內(nèi)對(duì)智能電網(wǎng)的研發(fā)與建設(shè)。加之各國(guó)政府的積極推進(jìn)，智能電網(wǎng)已成為世界矚目的熱點(diǎn)。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司于2009年5月首次向社會(huì)公布了智能電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃，標(biāo)志著中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)已正式納入議事日程。智能電網(wǎng)的建設(shè)需要智能化電器作為基礎(chǔ)，電廠發(fā)出的電能都是在高低壓電器控制下傳輸出去的。因此，要實(shí)一個(gè)完全自動(dòng)化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，，電器在電網(wǎng)中有著不可替代的作用。
[0003]低壓斷路器是應(yīng)用最為廣泛的電能分配和保護(hù)電器。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過(guò)80%的發(fā)電功率消耗于低壓電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)95%的故障發(fā)生在配電側(cè)，低壓斷路器產(chǎn)值占低壓電器總產(chǎn)值的50%以上。低壓斷路器主要分為萬(wàn)能式斷路器ACB(Air Circuit Breaker)、塑殼式斷路器MCCB(Moulded Case Circuit Breaker)和小型斷路器MCB(Miniature CircuitBreakerhACB主要用于配電網(wǎng)中，用來(lái)分配電能，保護(hù)線路和電源設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)2008年國(guó)內(nèi)ACB總量已超過(guò)60萬(wàn)臺(tái)，其中智能化產(chǎn)品比例按臺(tái)數(shù)占45%，按產(chǎn)值占80% JCCB主要用來(lái)分配電能和保護(hù)線路、電源設(shè)備或電機(jī)免受過(guò)載、短路或欠電壓故障的損壞。國(guó)內(nèi)MCCB的年需求量約2400萬(wàn)臺(tái)，其中智能型占的比例還不到1% JCB主要用于終端配電線路，對(duì)線路提供過(guò)載和短路保護(hù)。MCB的年產(chǎn)量超過(guò)5億極，大部分用于終端配電和民用建筑。由此可見(jiàn)，低壓斷路器的重要地位可見(jiàn)一斑。
[0004]斷路器中為實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)有很多種脫扣機(jī)構(gòu)，其中短路保護(hù)大多采用電磁脫扣，電磁脫扣是一種借助電磁鐵操作的一種脫扣方式，主要用于斷路器中的短路瞬動(dòng)保護(hù)。為了保證供電的可靠性與連續(xù)性，常常需要上級(jí)斷路器具有短路短延時(shí)保護(hù)特性，以便實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。圖1表示一個(gè)低壓配電系統(tǒng)和上下級(jí)斷路器的保護(hù)特性。上級(jí)斷路器CBO具有三段保護(hù)特性(過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)，短路短延時(shí)和短路瞬動(dòng)保護(hù))，下級(jí)斷路器CBl具有兩段保護(hù)特性(過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路瞬動(dòng)保護(hù))。當(dāng)支路I短路，且短路電流為11時(shí)，短路電流使斷路器CBl首先動(dòng)作，上級(jí)斷路器CBO由于短延時(shí)而不動(dòng)作，從而保證了支路2和支路3供電的連續(xù)性。在規(guī)定條件下，下級(jí)斷路器動(dòng)作時(shí)不能引起上級(jí)斷路器動(dòng)作，這是選擇性保護(hù)的基本要求。當(dāng)下級(jí)斷路器在規(guī)定的故障電流以下才能實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)時(shí)稱為局部選擇性，如圖1中，1〈12時(shí)可實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)，1>12后，CBO和CBl同時(shí)動(dòng)作，不再具備選擇性。
[0005]選擇性保護(hù)的關(guān)鍵在于各層級(jí)斷路器保護(hù)特性的協(xié)調(diào)配合。目前，使用較多的選擇性保護(hù)方法有:電流選擇、時(shí)間選擇和區(qū)域選擇性聯(lián)鎖Z SI (Zone SelectiveInterlocking)。
[0006]理論上講，采用時(shí)間選擇和電流選擇相配合可實(shí)現(xiàn)全選擇性保護(hù)。但配電層級(jí)較多時(shí)，逐級(jí)累加的延時(shí)時(shí)間會(huì)使頂層斷路器承受較長(zhǎng)時(shí)間的短路電流沖擊。ZSI可以有效地避免盲目延時(shí)，使上級(jí)斷路器預(yù)定動(dòng)作時(shí)間比單純采用時(shí)間選擇方式時(shí)大為縮短，降低了對(duì)上級(jí)斷路器動(dòng)熱穩(wěn)定性的要求，是目前較好的可實(shí)現(xiàn)全選擇性保護(hù)的方法。ZSI在國(guó)外已是一項(xiàng)成熟且應(yīng)用較為普遍的技術(shù)。特別是在20世紀(jì)八十年代后期，國(guó)際上推出帶有智能脫扣器的低壓斷路器，不僅提高了斷路器的性能，也促進(jìn)了ZSI技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI和IEEE標(biāo)準(zhǔn)推薦低壓斷路器采用ZSI技術(shù)。但是，大部分ZSI還是通過(guò)線路互連方法實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)有的控制方法有其局限性，需要一種新的控制方法實(shí)現(xiàn)短路短延時(shí)和短路瞬動(dòng)保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)的可控電磁脫扣器及控制方法，其目的是解決電力系統(tǒng)斷路器短路保護(hù)存在的問(wèn)題。本發(fā)明不同于傳統(tǒng)的智能斷路器的控制方法。首次提出了可實(shí)現(xiàn)短路短延時(shí)和瞬動(dòng)特性的可控電磁脫扣理念，并且短路延時(shí)時(shí)間可控。便于在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)上下級(jí)保護(hù)特性配合和ZSI控制?？捎行p少上下級(jí)同時(shí)跳閘或者越級(jí)跳閘的現(xiàn)象，對(duì)智能電器的發(fā)展有很強(qiáng)的推動(dòng)作用。
[0008]技術(shù)方案:
可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)的可控電磁脫扣器的系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括鎖扣、電磁鐵、電流線圈、控制線圈、控制開(kāi)關(guān)、檢測(cè)電路、延時(shí)電路、觸發(fā)電路和控制電路;U形電磁鐵的一側(cè)纏繞電流線圈，另一側(cè)設(shè)置控制線圈，控制線圈上端設(shè)有反力彈簧，反力彈簧連接杠桿連桿一端，杠桿連桿的該端再通過(guò)連桿與鎖扣的銜鐵的一端連接，反力彈簧與U形電磁鐵的電磁吸力共同控制銜鐵的開(kāi)合動(dòng)作；用于監(jiān)測(cè)主回路的電流的檢測(cè)電路連接延時(shí)電路，延時(shí)電路連接觸發(fā)電路，觸發(fā)電路連接控制電路，控制電路連接控制開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)連接控制線圈;杠桿連桿的另一端通過(guò)電流線圈控制上下移動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電磁鐵的吸合和張開(kāi)。
[0009]控制方法如下:正常工作時(shí)，二次側(cè)的控制線圈處于短路狀態(tài)，如果線路發(fā)生短路，會(huì)經(jīng)由檢測(cè)電路檢測(cè)到，然后再通過(guò)延時(shí)電路、觸發(fā)電路，并作用在控制電路上使二次側(cè)的控制線圈斷開(kāi)，此時(shí)電磁鐵吸合，即杠桿連桿閉合，帶動(dòng)鎖扣上移，使鎖扣即脫扣器的銜鐵脫扣，斷開(kāi)線路;延時(shí)電路采用反時(shí)限延時(shí)，當(dāng)短路電流非常大的時(shí)候，延時(shí)時(shí)間極短，可近似看成短路瞬動(dòng)。
[0010]本方法的依據(jù)是由電流線圈控制的電磁脫扣器屬于交流恒磁勢(shì)系統(tǒng)，與交流恒磁鏈電磁系統(tǒng)不同，增加一個(gè)短路的二次繞組不會(huì)引起一次繞組電流增大，反而會(huì)使磁路的主磁通減小，電磁力減小；根據(jù)本發(fā)明的依據(jù)，就可達(dá)到短路短延時(shí)的目的，并且延時(shí)時(shí)間可控。
[0011]優(yōu)點(diǎn)及效果:本文提出了一種新型