智能塑壳断路器ACM的应用

《低压配电设计规范》(GB 50054-95)第4.3.5条:“突然断电比过负载造成的损失更大的线路,其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”该条条文说明:“线路的过负载毕竟还未成短路,短时间的过负载并不立即引起灾害,在某些情况下可让导体超过允许温度运行,也即牺牲一些使用寿命以保证对某些负荷的供电不中断,如消防水泵之类的负荷,这时保护可作用于信号。”

《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008第7.6.5条第4款规定，“突然断电比过负荷造成的损失更大的线路，其过负荷保护应作用于信号而不应切断电路”，这是一条强制性条文，必须遵守。过负荷保护的对象有两个:一个是消防设备,即电动机；另一个是给这些消防设备配电的线路。

在配电设计中常用的有微型断路器和塑壳断路器。其中微型断路器主要应用于家用及类似场所的过电流保护，额定电流不超过125A；工业类场合使用的多为塑壳断路器。根据GB10963.1-2005、GB14048.2-2008以上类型的断路器都有其动作断开特性，见表1：

表1 配电用过负荷保护特性

由表1可得，一旦配电线路中的电流超过一定的倍数，断路器会在约定的时间内动作，从而切断负载电流。但是，正如上述“突然断电会导致比过负荷而造成的损失更大的”线路或电动机场合，是不允许切断供电电源的，因此，在这些回路中，我们需要一种装置，能够针对不同类型的断路器的脱扣特性，例如通过电流互感器检测线路的过电流，并尽可能模拟断路器的过载脱扣特性，提供一个过载报警信号，提醒用户线路出现了过负荷，及时采取措施，一方面防止由于断路器跳闸而产生更大的损失，以满足规范的规定，另一方面提醒人们即时排查防止更大的故障。

智能塑壳断路器基本原理

1）监控装置的原理

ACM配电线路过负荷监控装置，采用最新的32位单片机技术，具有抗干扰能力强，工作稳定可靠、数字化、网络化等特点。通过检测线路的电流，实现配电回路的两段式报警。该监控装置可具有电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、漏电流测量功能、电流2～15次谐波分析功能、内置蜂鸣器、指示灯报警功能、报警事件记录、RS485 Modbus-RTU、Profibus-DP协议通讯接口、开关量输入、可编程继电器输出、DC4～20mA模拟量输出等功能，方便与PLC、工控机等工控设备组成网络，实现线路运行的远程监控。

2）主要功能

① 负载电流监控

配电回路中，监控装置可分别与微型断路器、塑壳断路器配合使用（此时的断路器应为单磁脱扣断路器），报警段见表2。以塑壳断路器为例，负载电流超过报警1段过载值1.05In时，报警1瞬动报警；负载电流超过报警2段过载值1.3In时，在（1.3～4）In范围时，报警延时报警，遵循反时限原则，负载电流越大，报警延时时间越短。时间电流曲线，1.3In动作时间可设定。

表2 配电线路保护电器类型

② 漏电流监控

通过测量主回路中的漏电流，对漏电流进行监控，通过D01（95,96）继电器或内部蜂鸣器报警。

③ 测量功能

具有测量相电压、线电压、相电流、电流与额定电流的过载百分比、有功功率、无功功率、功率因数、频率、漏电流和谐波的功能。

智能塑壳断路器实际中的应用

在图1中，ACM监控装置和塑壳断路器配合使用的，塑壳断路器有单磁和热磁两种，单磁断路器只具有短路保护功能，无热过载保护，在这种情况下，线路中如有过载现象，断路器不会动作，ACM监控装置会根据不同过载程度分别发出报警信号，提醒现场维护人员，也可远传至控制中心。热磁塑壳断路器既具有短路保护又具有热过载保护，此时，ACM监控装置仅可作为报警功能作用，当检测到电流达到设定阈值后，内部继电器动作。

监控装置配套电流互感器使用安科瑞AKH-0.66系列电流互感器 ，若配电线路的额定电流为32A，互感器选用AKH-0.66-60/5，该型号互感器具有2In范围测量，监控装置最大可持续测量电流达到10A,因此装置最大可监测4倍的过载电流。对于需要监测剩余电流回路的场合还需加装AKH-0.66L系列剩余电流互感器 。当配电线路电流超过1段报警阈值时，继电器（7、8）闭合，1段报警输出，KA1线圈得电，PGR灯光报警；当负载程度增大，达到2段报警阈值时，继电器（9,10）闭合，2段报警输出，KA2线圈得电，PG声报警。当按下声光报警解除按钮或负载电流降低后，报警状态解除。开关量输入可把断路器的分合闸和脱扣状态上传至后台控制中心，另可增加一路可编程继电器继电器作为远程控制或漏电流报警输出等使用，具体使用可参考ACM过负荷监控装置说明。