MCCB与UCB断路器的故障报警分析_刘芳义.pdf

180 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用电系统的正常工作中，如果电路出现了过载情况，那么断电器中的双金属片会因为电路中的热元件发热弯曲从而产生推动自由脱扣的动作，如果电路系统出现严重过载的情况或者是发生短路的话，与主电路串联的过电流脱扣器衔铁会自动发生吸合，在吸合过程中，会自动完成脱扣机构动作，促使主触点与电路断开。如果电路出现了电压过低的情况，与其并联的欠压脱扣器会释放衔铁完成自由脱扣机构动作。MCBB具有模块化、经济性以及虚拟样机技术三个突出特点，首先是模块化，目前市面上新一代的MCBB普遍都是采用模块化设计结构，其具有十分简洁的外观，不仅能够实现其完备的功能，还能大幅度提升断电器的分断能力，从而起到节约耗材降低成本的目的。其次是经济性，MCBB主要应用在1.2kV交流电压系统和1.5kV直流电压系统之中，其与我国低压电器市场的容量是紧密相连的。随着我国低压电路供电需求增大3，MCBB市场会被进一步被划分，拥有高品质和性价比的断路器则更容易受到市场的青睐。而市场最新的MCBB设计在铜排布线上进行了创新，将水平安装放置改变为了垂直放置，不仅提高了铜排的散热性还节省了铜排与外界母排之间的连接件，从而降低了生产成本。最后是虚拟样机技术，其主要体现在利用UG运动仿真软件来建立三维几何模型，工作人员可以通过模拟来0 引言断路器的作用主要是连通、承接、分断电流，其也能够在电路发生非正常情况（例如短路）时分断电流从而保护电路中的用电设备，其性质属于机械开关电气。断路器被广泛运用在我国各电力系统之中，是我国电力系统中不可或缺的电气设备1。在我国的低压配电系统中运用最多的两种断路器当属UCB和MCCB了，最早断路器是通过模仿前苏联设计引进的，自改革开放以来两种断电器都随着我国设计制造技术的提升而完成升级，为我国低压供电系统稳定、安全发展提供了重要保障。1 研究背景塑壳断路器和万能式断路器工作原理。（1）塑壳断路器工作原理。通常断路器都是由保护装置、操作机构、灭弧系统以及触头系统所组成的。触头系统主要是通过手动来完成合闸操作的，经过不断创新现在多为电动式，断路器在实际的工作过程中，其分励脱扣器是通过远程控制来完成工作的，电路处于正常状态时，分励脱扣器则处于一个断电状态，当需要其进行远距离控制时就会触发其中的线圈来完成通电2。这时断路器中的衔铁会自由脱扣机构，主触点也会随即断开。如果需要令其重新开始正常工作那么就需要先将主触点闭合，然后其会被自由脱扣机构给锁在合闸的部位上。在低压配作者简介：刘芳义，天津天传电控设备检测有限公司，天津电气科学研究院有限公司；研究方向：电气工程。收稿日期：2022-04-24；修回日期：2022-12-26。摘要：阐述万能式断路器（Universal Circuit Breaker，UCB）与塑料外壳断路器（Plastic Casing Circuit Breaker，MCCB）的特点，包括低压供电系统的安全、稳定运行，探讨UCB和MCCB的故障报警异同。关键词：故障报警，低压配电系统，UCB，MCCB。中图分类号：TM561 文章编号：1674-2583(2023)01-0180-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.079文献引用格式：刘芳义，孔维林，孙文钊，张春香，田万玺.MCCB与UCB断路器的故障报警分析J.集成电路应用,2023,40(01):180-181.MCCB与UCB断路器的故障报警分析刘芳义1,2，孔维林1,2，孙文钊1,2，张春香1,2，田万玺1,2（1.天津天传电控设备检测有限公司，天津 300300；2.天津电气科学研究院有限公司，天津 300180）Abstract This paper describes the characteristics of Universal Circuit Breaker(UCB)and Plastic Casing Circuit Breaker(MCCB),including the safe and stable operation of low-voltage power supply system,and discusses the similarities and differences of fault alarm between UCB and MCCB.Index Terms fault alarm,low-voltage distribution system,UCB,MCCB.Analysis of Fault Alarm of MCCB and UCB Circuit BreakerLIU Fangyi1,2,KONG Weilin1,2,SUN Wenzhao1,2,ZHANG Chunxiang1,2,TIAN Wanxi1,2(1.Tianjin Tianchuan Electric Control Equipment Testing Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China.2.Tianjin Electric Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300180,China.)Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 181判断断路器是否具有可操作性，从而及时发现装配件中存在的故障问题并对相关零配件进行检修和改动。（2）万能式断路器工作原理。UCB的结构相较于MCCB而言更为复杂，其主要有6个功能模块所组成，分别为触头系统、抽屉座、附件、控制器、二次回路、操作机构。UCB的工作原理主要是利用电流互感器技术，其能够对三相线路中的电流、电压进行采样作业，并且可以将所检测到的信号给放大、对比、延时，最后根据保护特性曲线来发出相对应的触发动作信号，此时驱动脱扣机构受到对应的信号指令之后做出延时动作，随后脱扣机构会通过打击UCB脱扣半轴来使得其发生断开4。最早UCB的操作机构中主要是利用液压式或电磁式操作机构来完成工作，后面在研究设计中人们发现了弹簧操作机构，且发现这种机构能够做出更加快速、稳定的动作，且其在接通大电流的时候能够有效地防止触头发生焊熔，因此目前市面上的大多数UCB操作机构都是应用的弹簧操作机构。工作人员可以通过手动或者是电动的操作形式来让弹簧操作机构储存能量，当弹簧失能之后其能够使得UCB进行合闸操作，并且能够促进UCB从断开的位置转换为闭合。当UCB在闭合位置的时候，其可以利用多种方式来对操作机构进行解锁操作，自身也可以迅速从闭合位置转换到断开位置，从而起到快速切除故障电流的效果，保护下级电路以及用电设备安全。UCB的二次回路模块的功能是外接信号、电源、附件引线，其属于电气连接配件，其组成部分有安装支架、接触片以及接线端子。目前市面上的UCB连接部分结构大同小异。未来，会朝着紧凑型、小型化方向发展。在目前的断路器中，已经研发了一种利用线路板代替传统导线的方式来连接接线端子和附件，较传统的导线连接法而言，这种方式的可靠性更高承载性能也更好。但同时，存在一定的局限性，就是线束繁多，不能满足多功能化和小型化的发展需求。2 断路器的故障报警 塑壳断路器的故障报警形式分析。从本文的工作原理介绍可知，MCBB主要是通过断开再扣、自由脱落、合闸来完成断路功能，无论是进行手动操作还是电动操作都需要在两个位置上完成，即合闸、再扣。而这两个位置变换并不会影响报警点做出转换，其开、闭触点仍然处于正常的开、闭状态。当MCBB中的自由脱扣处于分离状态的时候MCBB无法直接进行合闸，需要先见再扣操作之后才能完成合闸操作。而MCBB从合闸到自由脱扣的过程中，其机构内的三连杆状态会转变为四连杆状态，在锁扣和脱扣完成脱离之后，MCBB中的报警触电就会因为机构位置发生变化而连通报警回来发出报警信号。这时的常闭触电也会转变为常开状态，如果所选用的报警触电不同报警触电则会转变为常开触点。当MCBB再完成合闸操作和再扣操作之后才会恢复常开触点，这里需要注意的是，MCBB的辅助触头只有在其主触头打开、断开再扣状态的时候才会引起辅助触头发生改变，这也是其结构中辅助触头和报警触头的根本区别所在。MCBB的报警故障形式主要有4种，（1）第一种是当电路发生过载或者是短路、漏电情况的时候，MCBB自动断开。（2）第二种是当电路电压过低且低于正常的规定值时，MCBB会完成脱扣器动作从而使得整个电路断开。（3）第三种是通过人为干预按下试验按钮。（4）第四种是在远距离操作使得分励脱扣器断开完成断电操作。当MCBB中装有报警触电时，上述四种情况均会引发MCBB报警，因此工作人员需要先对预警信号进行分析判断然后再对故障处进行检修。万能式断路器的故障报警形式分析。UCB具有十分强大的保护功能，加上其本身结构复杂，因此所产生的故障的形式也较为复杂多样。从目前市面上对UCB售服类型统计结果来看，其主要存在三种故障形式。（1）第一种是当UCB只有两个位置合闸、断开乜有自由脱扣位置的时候，其每次在完成合闸操作之后其电动机都会转动进行储能。当电路出现短路情况或过重情况时，UCB的执行结构会做出顶杆动作，从而调动连杆对操作机构杠杆进行碰撞，促使主触头分离，然后完成断开电路。这时通常电路中的故障指示灯或者蜂鸣器会发出报警信号。（2）第二种是当人为操作按下复位按钮后，UCB中的磁缸顶杆也会随即复位，从而产生报警。（3）第三种是欠压脱扣器、分励、分闸。UCB为了保护电流会检测脱扣器的操作，也就是说只有脱扣器在完成执行机构动作之后其才会发出报警信号，否则就不会发出。因此在实际的使用过程中还需要工作人员根据实际情况做出正确判断。3 结语UCB和MCBB虽然都是断路器，但由于其结构不同，因此在进行故障报警的时候既有相似也有区别，工作人员需要根据其结构特点和工作原理对故障信号进行判断，从而保护电路。参考文献1 瞿俊豪,李俐,张应林,许一伟,黄海波.塑料外壳式断路器的跌落力学特性模拟研究J.电气技术,2022,23(02):36-39+47.2 刘辉,陈鑫浩,柳金淼.万能式断路器使用故障分析及排查J.电工技术,2021(17):104-106.3 安文胜,SHMM1E-800塑料外壳式断路器P.浙江省:南电电气有限公司,2019-11-23.4 汤辉旗,朱希余.塑料外壳式与万能式断路器故障报警之异同J.电世界,2019,60(02):37-39.