低压断路器进线故障分析及安全隐患

低压断路器进线故障分析及安全隐低压断路器进线故障分析及安全隐 患患 一 概述一 概述 由于我国低压电器品种 规格及性能方面的欠缺与不敷应 用 现行设计规范的不尽完善 以及用户的使用偏差 多种低 压电器的实际工程应用中存在一些不合理的 甚至错误的用法 导致运行维护困难 故障增多 或留下长期的安全隐患 低压隔离电器规格不全 我国主要隔离器 如 hd11 及刀开关 如 hd13 系列产品最大 规格仅为额定电流 1500a 囿于早期国产保护电器的断流容量 水平 我国设计规范曾长期限制中 低压配电变压器容量为 1000kva 额定电流 1440a 以内 隔离电器水平可满足其需要 近年来随着保护电器产品的长足进步及断流能力的提高 工业 及民用电网中都较普遍地使用了单台容量为 1250 2500kva 0 4kv 侧额定电流 1800 3600a 的配电变压器 现有低压隔离电器已不能满足要求 于是低压侧总电源进线屏 及分段母线联络屏的隔离电器普遍地采用了每相以一台 3 极或 2 极电器替代的方案 例如每相以一台 3 极或 2 极 hd13 刀开关 替代一台三相大规格刀开关 这种用法的主要弊病有二 1 刀 开关分相操作 增加了因误操作导致断相运行之类故障的机率 故设计规范 1 2 提出 隔离电器宜采用同时断开电源所有极 的开关 2 使低压配电屏庞大笨重 例如利用 pgl 屏框架制造 的这种进线屏或联络屏 单屏宽度达 1200 1600mm 近年来 有的厂家推出了引进技术生产的 q 系列 qp qa 具有滚动触头的隔离开关 约定发热电流最大为 3150a 但对 于工业负载中常见的 ac 22 及 ac 23 使用类别 其额定电流将 降低约 1 2 故除产品尺寸缩小 机械寿命有所提高外 与国产 hd 系列刀开关相比 额定电流并无实质性的显著提高 并未根 本解决问题 因此 亟待开发大容量国产隔离电器开关产品 二 国产四极电器品种亟待开发 国产四极电器品种亟待开发 近年来 出于对运行和检修安全的考虑以及与国际标准接 轨的要求 新修订的设计规范 1 2 较明确地规定了在许多应 用条件下应采用四极低压电器 即断开相线与 n 线的电器 比 如 有电源转换功能的电器 包括隔离电器 保护电器和操作 电器 例如刀开关 断路器和接触器 都应采用四极电器 电网中 维护 测试及检修电路或电气设备应采用四极隔离电器 单电源 系统的总电源开关 包括变压器低压侧总开关 建筑物或生产 车间进线电源总开关 例如刀开关及断路器 应采用四极电器 等 等 已有许多文章阐述这一问题 本文不拟重复 信息请登陆 输 配电设备网 但是 当前最常用的国产低压电器主导产品几乎都是三极 电器 例如 隔离电器的 hd 系列及引进生产的 qp qa 系列 断路器中的 dw15 dz20 系列及引进生产的 ah ae to tg 系列 cj20 系列接触器等等常用低压电器均为三极电器 故凡需 四极电器的地方 目前都不得不采用其它品牌的国外产品或引 进产品 或不得不与制造厂家协商特殊制造 可见开发国产四 极低压电器系列产品已是当务之急 三 低压断路器进线方向与断流容量问题三 低压断路器进线方向与断流容量问题 大多数万能式及塑壳式断路器的电源进线端在上方 馈线 即负载 端在下方 主要原因是灭弧系统设在上方 电源侧 这 时若将电源进线接至下方 灭弧条件更为苛刻 这类断路器的 额定断流容量乃是上进线时的数据 日本一些电气公司的试验 结果表明 断流容量 20ka 的塑壳断路器改为下进线时 断流 容量降低约 1 3 我国也曾将上进线断路器按下进线作通断能力 试验 试品受到极大破坏 国产 dw15 200 630 dwx15 200 630 dz40 等型号断路器及引进技术生产的 h tl tg 等系 列断路器等等均为上进线断路器 只能应用于上进线条件 有些应用条件 如分段母线联络断路器 馈电及受电通用回 路断路器等 下 电源引入方向可能改变 必须采用允许上 下 进线 即上 下进线额定断流容量相同 的断路器 这类断路器不 仅其结构设计采取了特殊技术措施 型式试验中还应将上 下 进线互换进行短路通断能力试验 我国断路器产品标准规定在产品文件及产品铭牌上应明确 说明该产品是否允许上 下进线或标明电源进线端及出线 负载 端 令人遗憾的是我国大多数断路器的产品文件 产品样本 使用说明书及铭牌上并未明确注明其允许的进线方向 必然会 对用户产生误导 以为凡未注明进线方向的断路器都允许上 下进线 以致在全国统一设计的几类定型低压屏 如 pgl 及 ggd 系列 中的部分方案也有这种错误发生 此产生的负面影响更为 严重 为杜绝这类误用 避免可能产生的恶果 笔者认为亟需 尽快解决几个问题 1 统一规范断路器产品的技术文件和铭牌 标识 必须明确注明产品允许的进 出线方向 2 改进产品结构 与性能 力求断路器产品上 下进线断流容量相同 3 及时组织 检查并修正低压屏柜产品的上述类似错误 四 低压熔断器断相保护问题四 低压熔断器断相保护问题 低压电动机损坏事故中约 30 是断相运行造成的 而断相 运行故障的 75 以上是熔断器熔断引起的 导致某相熔断器熔 断的主要原因除故障 如单相短路 熔断外 因熔断器触头接触不 良 熔体选择不当及熔体熔断特性的分散性等非故障熔断也占 很大比例 因此熔断器断相保护问题亟待重视解决 根本的解 决办法是熔断器本身应具备断相保护功能 常用措施之一是熔 断器附设熔断器撞击 指示 器及微动开关 当任一相熔断器时 通过联动的微动开关动断触头切断接触器控制电源 图 1 或输出 报警信号 但是国产低压熔断器产品中除一些容量规格较小的 型号如 rl1b rt14 等以外 多数载流与断流容量较大的如 rto nt 等型号不具备这种功能 不能满足断相保护要求 我国低压电动机一般以具有断相保护功能的热继电器作过 负荷保护兼断相保护装置 许多设备 如风机 水泵等 常低于额 定负荷运行 一般不会过负荷 按设计常规可不设计负荷保护 实际工程中当用作短路保护的熔断器不具断相保护功能时 仍 要求设置相应的热继电器作断相保护装置使用 并被认为十分 稳妥 实际上效果并不理想 大多数鼠笼型电机 4kw 及以上 定子绕组为 接 热继电器只能接于其线电流 并按线电流整 定 故民用配电干线以熔断器作过负荷与短路保护时 亦应要 求具有断相保护功能 因此亟待开发规格容量较大的具有断相 保护功能的国产熔断器产品以满足工业及民用配电之需要 五 机房安全开关及紧急停止开关亟待开发五 机房安全开关及紧急停止开关亟待开发 随着自动化水平的提高 工厂电气设备集中控制的趋势日 渐明显 生产机械的传动控制由远离现场的自控装置 计算机 plc 等 及电动机控制中心 mcc 集中控制 于是机旁安全开关及 紧急停止开关在工业化国家应运而生 作为一种机旁专用开关 产品逐步完善并广泛应用 工业化国家对其功能及技术要求有 明确规定 以欧洲 德 瑞典等国 为例 安全开关 safetyswitches 规定用于检修 安装时人体可能进 伸 入其危险 区域的机械设备旁 功能是将传动电机与馈电线路及其它电气 部分隔离 防止因意外接通电源造成维修人员人身伤害及设备 毁坏事故 开关应装在电源馈线上 手动操作 并有明显的开 闭位置指示 且能用锁钥将其闭锁 紧急停止开关 emer gencystopswitches 应用于制造与加工机械设备操作位置旁 发生紧急情况时用以切断设备电源 限制事故对人员及设备的 危害 要求能切断电路额定电流及过载 例如电机堵转 电流 可 手动或电动操作 应有明显的位置指示 并应能用锁钥将其闭 锁 可见两种开关都用于安全目的 都要求装在生产设备旁 能隔 切 断电源线路 有明显的位置指示及机械闭锁装置 所不 同者在于前者主要用于检修 故不强求具有切合负荷电流之能 力 紧急停止开关则必须具有切断负荷电流与过载电流的能力 故紧急停止开关可作安全开关使用 无切合负荷电流能力的安 全开关则不能作紧急停车开关使用 例如瑞典 abb 公司的 seh 系列紧急停止开关 实际是面板上有挂锁装置及位置指示的手 动操作负荷开关 其 smh 系列安全开关实际是面板上有挂锁装 置及位置指示的刀开关 但可由辅助接点实现与电路中接触器 的联锁 开关结构保证分闸时辅助接点先于 30ms 主触头开断 通过它使接触器切断负荷电流 合闸时辅助接点与主触头同时闭 合 准备好接触器合闸回路 我国迄今尚无专用机旁安全开关及紧急停止开关产品 甚 至未将其列入低压电器 电工术语 gb t2900 18 92 这种情 况已难适应工业发展的实际需要 我国有关设计规范 2 3 对机旁开关的设置也作了一些规 定 主要是 远方控制的电动机宜有就地控制和解除远方控制 的措施 突然起动可能危及周围人员安全时 应在机旁装设应急 断电开关或自锁式按钮和起动预告信号 这些规定与作法存在 以下主要问题 1 未在机旁切断主电路 不能确保可靠断电 因一般接触 器无锁扣装置 即使用自锁钮断开了接触器控制回路 维护人 员仍可能在 mcc 处用螺丝刀等简单工具拨动衔铁 如 cj12 cj10 型 或误接控制回路导致主触头闭合 造成意外通电 事故