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智能塑壳断路器瞬时超越脱扣器的优化设计

智能塑壳断路器瞬时超越脱扣器的优化设计
智能塑壳断路器瞬时超越脱扣器的优化设计

智能脱扣器设计 (1)

1低压断路器及智能化脱扣器概述 1.1 低压断路器 随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 1.2 脱扣器的发展过程 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载,短路,欠电压,过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器,该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展,其额定工作电压,电流以及分段能哭和保护功能不断发展,脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼,空气阻尼,钟表结构等作为延时元件后,脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热

式脱扣器也逐步出现,到20世纪60年代初,由于电子技术的普及和应用,出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器,电磁式脱扣器外,还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖,低压断路器的保护紧跟国际发展趋势,由电子式向数字智能化方向发展,脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的各种优点外,还具有保护精度高,调节范围广,操作方便等特点。特脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载,短路,欠电压,过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器,该随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载,短路,欠电压,过电压等故障时实施各种保护功能的机构。

基于单片机智能化脱扣器的设计

课程设计报告 课程名称电器智能化原理及应用 课题名称基于单片机智能化脱扣器的设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师钟义长 2010年12 月20 日

课程设计任务书 课程名称电器智能化原理及应用 课题基于单片机智能化脱扣器的设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2010 年12月6 日 任务完成日期2009 年12 月20 日一、设计内容与设计要求

1. 设计内容: 基于单片机智能化脱扣器的设计 2.设计要求: 要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及技术要求,说明书撰写等具体要求) 1. 合理脱扣电路的总体方案并画出方框图; 2. 实现以下功能:①四段保护功能,包括过载长延时、断路瞬时和短延时、单相接地的保护功能。②电流表和电压表功能,能显示各相电流、电压值。③参数整定和试验功能,可对脱扣器的各种参数(电流、时间等)进行整定;可对脱扣器的各种保护特性进行检查。④远端监控和自诊断功能,当脱扣器发出分断断路器信号时,能通过触头或光藕输出,向远端发出报警信号;脱扣器也具有本机故障诊断功能,并进行报警。⑤负载监控和热记忆功能,负载监控是当断路器运行电流达到设定限时,能发出预警信号。⑥通信功能,脱扣器具有串行通信接口,能与远端计算机、PLC等进行连接,实现遥测、遥调、遥控、遥信功能。 3. 用16K纸和protel99绘制详细电路原理图,电路图应符合电气要求; 4. 设计并用16K纸绘制软件流程图,流程图要模块化并具有可读性(即根据流程图知道程序功能实现过程);编制模块化源程序; 5. 按学校课程设计说明书撰写规范提交一份课程设计说明书(6000 字左右); 6.设计说明书应详细说明设计思路、特点和电路工作原理,并通过计算表明所设计的系统满足测量精度和要求的功能。 7.写出心得体会。 二、进度安排 第 14 周星期一内容介绍与查找资料 星期二总体电路方案确定 星期三~星期五电路分析、设计 第 15 周星期- ~星期四电路设计、仿真及调试 星期五资料整理及答辩 附: 课程设计报告装订顺序:封面、任务书、目录、正文、评分、附件(A4大小的图纸及程序清单)。 正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。 正文的内容:一、课题的主要功能;二、课题的功能模块的划分(要求画出模块图);三、主要功能的实现(至少要有一个主要模块的流程图);四、程序调试;五、总结;六、附件(所有程序的原代码,要求对程序写出必要的注释)。 正文总字数要求在5000字以上(不含程序原代码)。 电气信息系课程设计评分表

低压断路器智能脱扣器的设计与实现

低压断路器智能脱扣器的设计与实现 黄绍平,李永坚(湖南工程学院,411101) 摘要:智能化开关设备是在传统开关设备中引入计算机技术、数字处理技术和通信技术而形成的新一代开关设备。本文介绍了低压断路器智能脱扣器的设计方案和具体实现方法,这种智能脱扣器具有测量、保护、通信和断路器状态在线监测等功能。文中着重阐述了硬件系统的原理和具体电路,并对软件设计要点进行了介绍。 关键词:低压断路器;智能脱扣器;测量;保护 中图分类号:TM561文献标识码:B文章编号:1004-0420(2004)03-0008-03 Design and implement on intellectualized release of low voltage circuit breaker HUANG Shao-ping,LI Yong-jian (Hunan Institute of Engineering,411101) Abstr act:Intellectualized switchgear is a new generation switchgears,which syncretizes microco mputer technology,digi2 tal processing technology,and communication technolo gy.In this paper,a design project and the implement methods for the in2 tellectualized release of low voltage circuit br eaker are introduced.This kind of intellectualized r elease have some functions, such as measurement,protection,co mmunication and on-line monitor ing fo r the status of cir cuit breaker.The principle of its hardware system and the detailed circuits ar e explained,and the design points of software are o ffered. Key wor ds:low v oltage cir cuit breaker;intellectualized r elease;measurement;protection 0引言 低压断路器(又称自动空气开关)是低压电网中一种重要的控制电器和保护电器,应用非常广泛。低压断路器一般由触头系统、灭弧装置、脱扣器和操动机构等4部分组成。其中,脱扣器是低压断路器的检测和故障处理单元,它对被保护电路进行电参数的检测和判断,决定断路器是否动作和如何动作。传统的低压断路器采用电磁式和热式脱扣器,其动作精度低,动作值整定困难;而且,为了获得不同的保护特性,要配置不同的脱扣器。随着配电自动化的发展,使用传统脱扣器的低压断路器已不能适应新的要求。于是,运用计算机技术、数字信号处理技术和通信技术的智能脱扣器成为国内外开关电器行业的研究开发热点。 智能脱扣器也叫做智能控制器或智能控制/保护单元,它一般具有以下功能: a.保护包括电流三段保护(长延时过电流、短延时过电流、瞬时短路)、单相接地故障保护、欠压保护等,而且保护参数可设定; b1测量可测量电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电能等各种电量,并可以显示; c1断路器状态在线监测例如:1断路器操作次数统计)))监测断路器是否达到规定机械寿命次数或达到需要进行维修的次数;o开断电流加权值)))间接监测断路器触头的电磨损,预测其剩余电寿命; d1通信智能脱扣器与配电自动化系统的主控计算机(上位机)进行通信,一方面,上传电参数测量值、断路器工作状态(断开还是闭合)、故障信号、断路器自诊断信息等;另一方面,上位机可对断路器进行遥控(断路器分、合闸)、遥测、遥调(调整保护整定值)、遥信的/四遥0功能。目前,世界上各大开关电器制造商均推出了智能型低压断路器(装有智能脱扣器的断路器),如ABB公司的F 系列,施耐德公司的M系列,西门子公司的3W N 系列和3VF系列,三菱公司的AE系列等,这些产品均在国内有所应用。国内一些电器厂家也推出 ) 8 ) 机床电器2004.3研究#开发)))低压断路器智能脱扣器的设计与实现

脱扣器的分类

脱扣器 定义:与断路器机械上相连的(或组成整体的),用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置。(GB 10963.1-2005/IEC 60898-1:2002)一般说来,传统的双金属片机械式或电子电磁式脱扣器与脱扣机械部分组成整体,目前智能脱扣器则不包含机械脱扣部分,仅指控制板(即可理解为断路器的内置“控制器”)。 脱扣器是配漏电保护器的,作用是当线路有漏电或人身触电时通过零序电流互感 脱扣器 器的电流的矢量和不等于零,互感器二次线圈的二侧产生电压,并经集成电路放大,当达到整定值时,通过漏电脱扣器在0.1秒内切断电源,从而起到触电和漏电保护作用。 脱扣器具有过载、断路、漏电、欠压、过压、不平衡、欠频、过频、逆功率、相序等保护功能;还具有负载监控、实时值测量、需量测量、谐波测量、测量表设置、维护、通信、DI/DO、区域选择性联锁、试验联锁、LCD界面显示等等功能。 编辑本段脱扣器的分类 电磁脱扣器只提供磁保护,也就是短路保护,其实际上是一个磁回力,当电

电磁脱扣器 流足够大时产生的磁场力克服反力弹簧吸合衔铁打击牵引杆从而带动机构动作切断电路。 热磁脱扣器提供磁保护和热保护,热保护也就是过载保护。热保护:电流经过脱扣器时热元件发热(直热式电流直接过双金属片),双金属片受热变形,当变形至一定程度时,打击牵引杆从而带动机构动作切断电路。一般来说,电路中都用热磁脱扣器来提供短路和过载保护,只有一些特殊场合用电磁脱扣器提供短路保护,而由其它元件(如热继电器)来提供过载保护。 电子脱扣器可以有以上所有功能,并可以方便地进行整定。电子脱扣器就是用电子元件构成的电路,检测主电路电流,放大、推动脱扣机构。 编辑本段三种脱扣器各自的优缺点 电磁脱扣器的缺点是只能提供短路保护,其优点就是成本低,寿命长,受环境影响小。 热磁脱扣器的缺点是只能提供二段保护;动作值误差比较大,不可以调节(现在所谓的新一代断路器可以机械调节,但调节幅度很小,且误差相当大);受环境影响较大。其优点就是成本低,性能稳定,可靠性相对较高,不受电压波动影响,寿命长,有些型号可以倒进线。 电子脱扣器的优点是其可以提供三段甚至四段保护;灵敏度高,动作值比较精确,而且可以调节;加装通讯模块后还可以与上位机连接,进行远程控制;基本不受环境温度影响。其它缺点就是成本过高,而且国货可靠性不高,还有一般不可以倒进线。 目录

智能脱扣器原理简介

智能脱扣器(电子型过流脱扣器)简介 智能脱扣器主要功能简而言之是过流保护(短路、过载保护),是用电子元件来完成传统断路器上双金属片的过载保护和磁轭与衔铁组成的短路保护。 传统的过流脱扣器(由双金属片受热变曲和短路时大电流产生的电磁力使断路脱扣)简称为热动电磁型过电流脱扣器。 智能脱扣器(由电流采样互感器,对流过断路器的采样,经过单片机进行处理和判断,由脱扣线圈执行脱扣,简称为电子型过流脱扣器,无论电子型还是热动电磁型,脱扣器应能满足GB14048.2-2001有关要求,并且对电子型有附加要求(见GB14048.2-2001附录F)。 主要是: 1.抗扰度试验(EMC电磁兼容性)。 2.干热试验。 3.温热试验。 4.热冲击试验。 5.射频发射验证。 电子型要完成传统热动电磁式的过流保护功能并不困难,而要防止电子型在各干扰情况下不出现误动作和拒动作现象是应特别注意的问题。另外还有一个要注要的问题,就是在大电流短路时,其脱扣速度是越快越好,脱扣速度的快慢将直接影响到断路器的分断能力。 电子型的工作原理: 通过电流采样互感器把通过断路器电流作为信号和工作电源取出(1、作为电流大小信号。2、作为电子元件的工作电源。3作为脱扣线圈的工作电源)。 单片机对采样信号进行判别(大小、及是否干扰信号等)。并作为相应的信号输出或执行脱扣。 例:1.负载电流的指示 2.预报警的指示 3.过电流的指示等 单片机也接受人们对过流保护动作特性曲线的设定,简单地说就是多大的电流对应多长的时间跳闸。通过旋动电子组件板上的6个电位器来完成。 例: 1.电流设置值Ir 2.长时延迟动作时间T L 3.短时延迟脱扣电流Is 4.短时延迟动作时间Ts 5.瞬时动作电流I I 6.预报警电流Ip 当单片机判定条件满足时触发可控硅,使脱扣线圈得电。从而使断路器跳闸。 下面对电子型脱扣器的旋钮及接口等作简要说明,以800型断路器为例。 70% 负载电流指示发光二极管 当流过断路器的电流≥Ir(A)×70%时(Ir:电流设定值)其发光二极管开始发光(发绿色光)。 例:Ir(A)旋钮指向400档 那么当流过断路器的电≥400A×70%(即≥280A)时,其发光二极管开始发绿色光。

低压断路器智能脱扣器的设计

湖南工程学院 毕业设计说明书题目:低压断路器智能脱扣器的设计 专业班级: 学生姓名:学号: 完成日期: 2012年6月10号 指导教师:黄绍平 评阅教师:谢卫才 2012年6月10号

湖南工程学院 (论文) 诚信承诺书 本人慎重承诺和声明:所撰写的《低压断路器智能脱扣器的设计》是在指导老师的指导下自主完成,文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源,本人愿意为由此引起的后果承担责任。 设计(论文)的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 年月日

湖南工程学院应用技术学院 毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目:低压断路器智能脱扣器的设计 姓名专业电气工程及其自动化班级学号 指导老师黄绍平职称教授教研室主任林友杰 一、基本任务及要求: 本课题要求设计一个以单片机作控制器的低压断路器智能脱扣器,要求具有过载、短路、欠电压、过电压、三相不平衡、接地保护、负荷监控、电气量测量、通信(RS-485)等功能,采用LCD 显示。在规定时间内,完成以下工作: 1.整体方案的确定; 2.硬件系统设计; 3.程序设计与仿真调试; 4.提交毕业设计论文。 二、进度安排及完成时间: (1)2月27日至3月11日:查阅资料,熟悉课题;撰写文献综述和开题报告 (2)3月12日至3月25日:整体方案的确定 (3)3月26日至4月8日:毕业实习.撰写实习报告。 (4)4月9日至4月29日:硬件系统设计 (5)4月30日至5月21日:程序设计与软件仿真调试 (6)5月22日至6月10日:撰写毕业设计论文。 (7)6月11日至6月16日:毕业设计答辩

目录 摘要...................................................................... I Abstract ................................................................. II 第1章绪论 (1) 1.1脱扣器概述 (1) 1.2 课题研究目的及意义 (1) 1.3 课题内容概述 (2) 1.3.1 硬件电路设计 (2) 1.3.2 软件设计 (2) 第2章智能脱扣器硬件设计 (3) 2.1 硬件总体方案 (3) 2.2单片机的选用 (4) 2.3 模拟信号检测单元 (5) 2.4 单元电路设计 (7) 2.4.1 真有效值转换电路 (7) 2.4.2 过载保护 (9) 2.4.3 短路保护 (12) 2.4.4 模拟脱扣电路 (14) 2.4.5 脱扣输出电路 (16) 2.5 负载监控 (17) 2.6 自诊断和监察 (18) 2.7 电源选择 (18) 2.8 通信接口 (18) 2.8.1 RS-485 通信接口电路 (19) 2.9 硬件抗干扰设计 (20) 2.9.1 抗干扰设计 (21) 2.9.2 RS-485抗干扰措施 (23) 第3章软件设计 (24) 3.1 软件系统的总体设计 (24) 3.2 初始化子程序 (25)

动力电池失效模式分析

随着电动汽车的快速发展,如何解决电动汽车所带来的安全问题,又成为汽车行业新的话题和难点。动力电池系统作为电动汽车的动力来源,其安全性和可靠性已成为公众最为关注的焦点。 研究动力电池系统的失效模式对提高电池寿命、电动车辆的安全性和可靠性、降低电动车使用成本有至关重要的意义。本文从动力电池系统外在表现失效模式探索和后果进行分析并提出相应处理措施。在动力电池系统设计时考虑各种失效模式以提高动力电池安全性。 动力电池系统通常由电芯、电池管理系统、Pack系统含功能元器件、线束、结构件等相关组建构成。动力电池系统失效模式,可以分为三种不同层级的失效模式,即电芯失效模式、电池管理系统失效模式、Pack系统集成失效模式。 一、电芯失效模式 电芯的失效模式又可分为安全性失效模式和非安全性失效模式。电芯安全性失效主要有以下几点: 1、电芯内部正负极短路 电池内短路是由电芯内部引起的,引起电池内短路的原因有很多,可能是由于电芯生产过程中缺陷导致或是因为长期振动外力导致电芯变形所致。一旦发生严重内短路,无法阻止控制,外部保险不起作用,肯定会发生冒烟或燃烧。 如果遭遇到该情况,我们能做的就是第一时间通知车上人员逃生。对于电池内部短路问题,目前为止电池厂家没有办法在出厂时100%将有可能发生内短路的电芯筛选出来,只能在后期充分做好检测以将发生内短路的概率降低。 2、电池单体漏液 这是非常危险,也是非常常见的失效模式。电动汽车着火的事故很多都是因为电池漏液造成的。电池漏液的有原因有:外力损伤;碰撞、安装不规范造成密封结构被破坏;制造原因:焊接缺陷、封合胶量不足造成密封性能不好等。 电池漏液后整个电池包的绝缘失效,单点绝缘失效问题不大,如果有两点或以上绝缘失效会发生外短路。从实际应用情况来看,软包和塑壳电芯相比金属壳单体更容易发生漏液情况导致绝缘失效。 3、电池负极析锂 电池使用不当,过充电、低温充电、大电流充电都会导致电池负极析锂。国

智能型塑壳式断路器脱扣器的设计.

智能型塑壳式断路器脱扣器的设计 摘要:介绍了智能型塑料外壳式断路器(HSM1z-160)脱扣器的内部结构、工作原理、零件设计与制造时应注意的问题及不同结构零件中技术参数的分析比较。通过技术改进,使该结构装置具有加工方便、成本低,性能准确、可靠等优点。0引言随着科学技术的不断进步,特别是电子技术、微电子技术、计算机、通信技术和电力工业自动化的飞速发展,产品逐渐趋于智能化、模块化、组合化,将不同功能的模块按不同的需求组合,是当今低压电器产品的发 摘要: 介绍了智能型塑料外壳式断路器(HSM1z-160) 脱扣器的内部结构、工作原理、零件设计与制造时应注意的问题及不同结构零件中技术参数的分析比较。通过技术改进,使该结构装置具有加工方便、成本低,性能准确、可靠等优点。 0 引言 随着科学技术的不断进步,特别是电子技术、微电子技术、计算机、通信技术和电力工业自动化的飞速发展,产品逐渐趋于智能化、模块化、组合化,将不同功能的模块按不同的需求组合,是当今低压电器产品的发展趋势。塑料外壳式断路器中的智能型塑料外壳式断路器( 简称智能型断路器)的智能化优势在使用中越发突出。脱扣器作为一个部件,是电子式和智能型断路器的重要组成部分。由于脱扣器是控制器的执行部件,其性能对电子式和智能型断路器有着至关重要的作用。现阶段的智能型断路器中所用脱扣器技术已趋成熟,本文对不同壳架电流所用脱扣器的设计作一比较。 1 脱扣器结构组成及原理 1. 1 脱扣器结构 HSM1z-160 脱扣器主要有壳体、端板、推杆、衔铁、垫块、导磁片、磁钢、称套、线圈、弹簧、轴等零件组成,其结构如图1 所示。 1. 2 脱扣器机构工作原理 脱扣器是一种含有复位装置的断路器脱扣装置。它将磁性元件、导磁体、线圈、衬套、储能器、驱动元件等紧凑地安装在一个体积很小的壳体内,并由磁性元件、壳体、导磁片、动作元件组成一个特定的磁回路。常态下,衔铁在永磁体作用下保持吸合状态,即磁回路将储能器处于最大的势能状态,当控制器检测到主回路过载或短路时,给脱扣器一个一定强度的短时持续脉冲信号( 持

低压断路器电压脱扣器的选择

低压断路器电压脱扣器的选择 低压断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流,还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外,还具有一定的保护功能,如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作,也可以远方遥控操作。低压断路器的分类方式很多,按使用类别分,有选择型(保护装置参数可调)和非选择型(保护装置参数不可调);按结构型式分,有万能式(又称框架式)和塑壳式断路器;按灭弧介质分,有空气式和真空式(目前国产多为空气式);按操作方式分,有手动操作、电动操作和弹簧储能机械操作;按极数分,可分为单极、二极、三极和四极式;按安装方式分,有固定式、插入式、抽屉式和嵌入式等。低压断路器容量范围很大,最小为 4A,而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线,各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。 2 低压断路器的结构低压断路器由触头、灭弧装置、操作机构和保护装置等组成。 2.1 触头系统触头(静触头和动触头)在断路器中用来实现电路接通或分断。触头的基本要求为:(1)能安全可靠地接通和分断极限短路电流及以下的电路电流;(2)长期工作制的工作电流;(3)在规定的电寿命次数内,接通和分断后不会严重磨损。常用断路器的触头型式有,对接式触头、桥式触头和插入式触头。对接式和桥式触头多为面接触或线接触,在触头上都焊有银基合金镶块。大型断路器每相除主触头外,还有副触头和弧触头。断路器触头的动作顺序是,断路器闭合时,弧触头先闭合,然后是副触头闭合,最后才是主触头闭合;断路器分断时却相反,主触头承载负荷电流,副触头的作用是保护主触头,弧触头是用来承担切断电流时的电弧烧灼,电弧只在弧触头上形成,从而保证了主触头不被电弧烧蚀,长期稳定的工作。 2.2 灭弧系统灭弧系统用来熄灭触头间在断开电路时产生的电弧。灭弧系统包括两个部分:一为强力弹簧机构,使断路器触头快速分开;一为在触头上方设有灭弧室。 2.3 操动机构断路器操动机构包括传动机构和脱扣机构两大部分。(1)传动机构:按断路器操作方式不同可分为:手动传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动;按闭合方式可分为:贮能闭合和非贮能闭合。(2)自由脱扣机构:自由脱扣机构的功能是实现传动机构和触头系统之间的联系。 2.4 保护装置断路器的保护装置由各种脱扣器来实现。断路器的脱扣器型式有:欠压脱扣器、过电流脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路脱扣器。欠压脱扣器用来监视工作电压的波动,当电网电压降低至70%?35%额定电压或电网发生故障时,断路器可立即分断,在电源电压低于35% 额定电压时,能防止断路器闭合。带延时动作的欠压脱扣器,可防止因负荷陡升引起的电压波动,而造成断路器不适当地分断。延时时间可为1s、3s和5s。分励脱扣器用于远距离遥控或热继电器动作分断断路器。过电流脱扣器用于防止过载和负载侧短路。一般断路器还具有短路锁定功能,用来防止断路器因短路故障分断后,故障未排除前再合闸。在短路条件下,断路器分断,锁定机构动作,使断路器机构保持在分断位置,锁定机构未复位前,断路器合闸机构不能动作,无法接通电路。

关于连接器之接线端子常见故障的分析

关于连接器之接线端子常见故障的分析 接线端子的塑料绝缘材料和导电部件直接关系到端子的质量,它们分别决定了端子的绝缘性能和导电性能。任何一个接线端子失效都将导致整个系统工程的失败。都说预防是目的,分析是基础。所以仪器仪表世界网指出从某个使用角度讲,接线端子应该达到的功能是:接触部位该导通的地方必须导通,接触可靠。绝缘部位不该导通的地方必须绝缘可靠。 接线端子常见的故障形式有以下三种: 1.接触不良

接线端子内部的金属导体是端子的核心零件,它将来自外部电线或电缆的电压,电流或信号传递到与其相配的连接器对应的接触件上。故接触件必须具备优良的结构,稳定可靠的接触保持力和良好的导电性能。由于接触件结构设计不合理,材料选用错误,模具不稳定,加工尺寸超差,表面粗糙,热处理电镀等表面处理工艺不合理,组装不当,贮存使用环境恶劣和操作使用不当,都会在接触件的接触部位和配合部位造成接触不良。 2.绝缘不良 绝缘体的作用是使接触件保持正确的位置排列,并使接触件与接触件之间,接触件与壳体之间相互绝缘。故绝缘件必须具备优良的电气性能,机械性能和工艺成型性能。特别是随着高密度,小型化接线端子的广泛使用,绝缘体的有效壁厚越来越薄。这对绝缘材料,注塑模具精度和成型工艺等提出了更苛严的要求。由于绝缘体表面或内部存在金属多余物,表面尘埃,焊剂等污染受潮,有机材料析出物及有害气体吸附膜与表面水膜融合形成离子性导电通道,吸潮,长霉,绝缘材料老化等原因,都会造成短路,漏电,击穿,绝缘电阻低等绝缘不良现象。 3.固定不良

绝缘体不仅起绝缘作用,通常也为伸出的接触件提供精确的对中和保护,同时还具有安装定位,锁紧固定在设备上的功能。固定不良,轻者影响接触可靠造成瞬间断电,严重的就是产品解体。解体是指接线端子在插合状态下,由于材料,设计,工艺等原因导致结构不可靠造成的插头与插座之间,插针与插孔之间的不正常分离,将造成控制系统电能传输和信号控制中断的严重后果。由于设计不可靠,选材错误,成型工艺选择不当,热处理,模具,装配,熔接等工艺质量差,装配不到位等都会造成固定不良。 此外,由于镀层起皮,腐蚀,碰伤,塑壳飞边,破裂,接触件加工粗糙,变形等原因造成的外观不良,由于定位锁紧配合尺寸超差,加工质量一致性差,总分离力过大等原因造成的互换不良,也是常见病,多发病。这几种故障一般都能在检验及使用过程中及时发现剔除。 预防失效的可靠性筛选检验 为确保接线端子的质量和可靠性,预防上述致命故障的发生,建议按照产品的技术条件,研究制定相应的筛选技术要求,开展以下有针对性的预防失效的可靠性检验。 1.预防接触不良 ①导通检测

智能脱扣器设计

第1章低压断路器及智能化脱扣器概述 1.1 低压断路器 随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 1.2 脱扣器的发展过程 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载,短路,欠电压,过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器,该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展,其额定工作电压,电流以及分段能哭和保护功能不断发展,脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼,空气阻尼,钟表结构等作为延时元件后,脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热

式脱扣器也逐步出现,到20世纪60年代初,由于电子技术的普及和应用,出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器,电磁式脱扣器外,还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖,低压断路器的保护紧跟国际发展趋势,由电子式向数字智能化方向发展,脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的各种优点外,还具有保护精度高,调节范围广,操作方便等特点。特脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载,短路,欠电压,过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器,该随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载,短路,欠电压,过电压等故障时实施各种保护功能的机构。

动车组电气连接器常见失效模式分析

动车组电气连接器常见失效模式分析 发表时间:2019-06-05T11:07:23.430Z 来源:《防护工程》2019年第5期作者:张永剑 [导读] 从而达到对整个动车组精准控制。由于电气连接器具有如此广泛的作用,交通运输、航空航天等领域中应用十分广泛。 中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 063000 摘要:我国动车的发展非常迅速,动车的水平已经达到国际一流水平,即使在国外也可以看到中国的动车。即使现在中国的动车水平已经非常高,依然有一些未攻克的问题,比如电气连接器的失效问题。本文主要介绍了几种典型的连接器失效模式,并根据失效模式的表现方式,提出了几种预防电气连接器失效的措施。 关键词:动车装置;失效模式;电气连接器 引言: 动车组会用到各种连接部件,这些连接部件看似不起眼,但是却有着非常重要的作用,一旦失效,就会对动车组的性能产生不良的影响,甚至影响正常行驶。在连接转换部件当中,电气连接器的作用尤为关键,主要用于动车组的电气领域,它的主要功能是连接电线和电缆端头(或设备件),实现电气的快速接通和分断,从而为动车组传输电能、各种处理信号的传递,从而达到对整个动车组精准控制。由于电气连接器具有如此广泛的作用,交通运输、航空航天等领域中应用十分广泛。 动车组上应用到的电气连接器有很多种型号、规格,比如有GTC、QE、HARTING、尼龙连接器(二芯/三芯/六芯/十二芯等)、 YH400型等。电气连接器由于工作环境、使用方式等原因,经常会出现连接失效的问题,为动车的行驶带来隐患。如果动车在高速行驶的情况下发生失联情况,会对动车组的动力装置、控制系统、各类信号处理系统造成影响,影响电力动车组的正常营运安排。所以,怎样有效控制电气连接器失效的发生尤为重要[1]。 一、电气连接器的几种常见失效方式 在电气连接器的使用过程中,可能会遇到各种失效方式,按照出现的概率,将失效方式出现概率较大的进行了总结,主要有以下几种典型失效方式。 (一)传导不良 传导不良,主要是指连接器中的传导元件信号的传递或者电流的传递不稳定,不能够形成持续、稳定的传导,影响动车性能。(二)装配不合格 在电气连接器的制造过程中,如果生产制造人员疏忽大意,使电气连接器内部的连接部件没有安装到位,后续的检验也没有认真检查,导致不合格的电气连接器流出。使用这种不合格的产品,就会出现连接失效的情况。 (三)焊接不牢固 动车组使用的连接器插针大部分采用的是锡焊焊接工艺,在制造过程中,稍有疏忽就会出现不良品,造成连接失效的情况。 (四)绝缘性不达标 电气连接器的绝缘性能要求非常严格,绝缘性能不达标主要是指由于连接器内部的绝缘体破损而没有起到应有的绝缘作用,造成的连接器失效。另外,由于连接器使用环境的影响,比如受到外力的作用、油污进入到内部、各种化学物质腐蚀等,这些因素导致了绝缘性能的下降[2]。 (五)未进行有效锁紧 电气连接器在进行连接后一定要进行有效的锁紧,否则随着外力的晃动导致连接部位松动、脱落,对于接触元件的损害非常大。(六)密封不良 有时随着外部环境的变化,比如下雨的天气,水或水蒸气进入到电气连接器的内部,致使线路出现短路,导致连接器损坏 二、发生连接器失效事件解析 (一)连接部位未锁紧 2010年,某列动车组出现主变压器油流停止故障,经检查发现4、5车之间过桥线线号为704Z连接器松动脱落,导致APU3无输入电压。打开连接器,连接器内部有烧灼痕迹,该连接器是YH400型高压连接器,从故障现场分析,主要原因是由于连接器锁紧机构没有锁紧,导致内部损坏。 (二)密封不良 2015年某动车组在高速行驶过程中,2号车牵引变流器发出“短接1”故障,复位无法消除故障,对2号车进行全面的检查,对该车的动力装置以及其他设备分别进行了绝缘测试,发现4轴牵引电机侧连接器插针与外壳之间短路。同时在连接器插头绝缘体上有水珠,连接器插头、插座的插针出现变色、电蚀情况,对接触器插头进行了拆解检查,发现连接器U相插针烧损最为严重,其压接部位的热缩管已烧损,插头内部绝缘体在U相的边缘部位出现碳化现象,发现是由于某电机制造厂家在电机国产化阶段采用了外径较小的电缆,导致了与连接器橡胶堆匹配不良,造成连接器组装后无法保证其密封性能。在外界有雨水、积雪(积雪的危害要大于雨水)的情况下,会造成连接器插头进水。 三、几种关于失效的预防手段 通过对电气连接器存在的失效方式的研究,提出几种预防手段,减少或者避免连接器失效的发生,具体如下: (一)选用合适的电气连接器 在选用连接器时必须经过仔细的考虑,比如连接器的使用参数、条件限制、以及使用环境是否特殊,是否符合相应的行业要求,只有经过细致的考虑、比较之后,选取最适合的电气连接器,才能够保证正常的使用要求。 (二)按照规定要求进行生产 电气连接器的质量对于使用方来说至关重要,如果使用不合格的产品,难免会发生各种各样的问题,想要从根本上解决连接器失效的

低压断路器智能脱扣器.

湖南工程学院 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名:学号: 专业:电气工程及其自动化 设计(论文)题目:低压断路器智能脱扣器的设计 指导教师:黄绍平教授 2012年3月11日

开题报告填写要求 1.开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料;对于重要的参考文献应附原件复印件,作为附件装订在开题报告的最后。 4.统一用A4纸,并装订单独成册,随《毕业设计说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计(论文)开题报告 1.文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。 一、文献综述 1、前言 低压断路器(又称自动空气开关)是低压电网中一种重要的控制电器和保护电器,应用广泛,主要是在变压器的低压侧到负载间起分配电能、保护和控制配电线路的作用,对负载进行起动,调节、停止和显示。低压断路器主要是由触头系统,灭弧装置,脱扣器和操动机构组成。而脱扣器是与断路器机械上相连的(或组成整体的),用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置。 一般说来,传统的双金属片机械式或电子电磁式脱扣器与脱扣机械部分组成整体,其动作精度低,动作值整定困难,而且为了获得不同的保护特性,要配置不同的脱扣器。随着经济的发展,对电能的需求和依赖不断地增大。因此承担电能的传输与分配、用电设备保护与控制任务的低压电器显得更为重要,传统的脱扣器已经不能满足发展需要。于是,运用计算机技术、数字信号处理技术和通信技术的智能脱扣器成为国外开关电器行业的研究开发热点。 目前智能脱扣器则不包含机械脱扣部分,仅指控制板(即可理解为断路器的内置“控制器”)。智能脱扣器的优点是其可以提供三段甚至四段保护;灵敏度高,动作值比较精确,而且可以调节;加装通讯模块后还可以与上位机连接,进行远程控制;基本不受环境温度影响。 2、智能脱扣器的功能与要求 低压断路器主要用来对发电机、电动机、变压器和电缆等设备进行过载,短路和接地故障保护。脱扣器是断路器的中枢部件,它承担着断路器的各种保护、报警、显示与控制功能。 早期的脱扣器为电磁式的。其工作原理是利用双金属片在流过电流时发热变形而使脱扣器动作,这类脱扣器制造调整困难,精度低和可靠性差。 传统的断路器保护功能是通过脱扣器中机械系统的动作来实现的,其效果也不够

浅谈智能化低压断路器

浅谈智能化低压断路器 发表时间:2018-12-12T18:35:45.773Z 来源:《防护工程》2018年第23期作者:谭小英 [导读] 本文对智能断路器进行综述,阐述了智能断路器的组成、特点和实现低压断路器智能化的关键技术和设计应用措施。 广东南冠电气有限公司 528251 摘要:本文对智能断路器进行综述,阐述了智能断路器的组成、特点和实现低压断路器智能化的关键技术和设计应用措施。 关键词:智能断路器;组成及原理;发展展望 引言 随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 一、智能化断路器概述 智能化断路器综合了现代高电压零飞弧技术、电子技术、电气自动化技术、网络通信技术、计算机及其软件技术等, 采用模块化结构,完全突破了传统断路器的许多不足, 集保护、测量、监控于一体。除了具备过载、过流、速断、漏电、接地等常规控制、保护、报警、整定功能外, 同时还具备人机对话显示、存储、记忆、逻辑分析、判断和选择以及网络通信等功能。能够实时地显示温度、电流、电压、功率因数、有功、无功等各种特征参数并进行故障参数、类型的储存,具有自诊断能力, 从而为运行维护人员进行相应的信息查询和故障判断处理提供现场的实际运行资料, 为系统运行方式的优化奠定了基础。通过其所具备的网络通信技术可以使多台智能化断路器实现与中央控制计算机双向通讯, 构成智能化的供配电系统, 实现“四遥”功能, 为无人化站所和实现区域联锁、远方监控、运方调整等创造必要的设备技术保障。 二、智能化断路器的组成及工作原理 智能化断路器中智能化技术的应用核心是集保护、测量、监控于一体的多功能脱扣器, 它主要由微处理器单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、显示和键盘单元、执行输出单元、通信接口、电源等几个部分组成。如图1 所示。 图1智能断路器的组成框图 其各部分原理如下: 2.1微处理器单元 单片机以其高性价比和可靠性成为智能化断路器智能控制系统的首选。微处理器单元由高性能的自带A/D 转换、看门狗监视器、I2C 串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和标准的JTAG 程序烧写口的单片机及其外围电子电路组成。配以优化的软件, 组成的单片机控制系统所需外围元件少, 使得设计简单, 布线方便, 而且在稳定性和抗干扰能力上都有极大的提高。 各交流量分别经信号输入回路、低通滤波器送到CPU 控制的多路开关, 经模数转换后, 由DB 数据总线送到数据存储器( RAM)。CPU 通过调用程序存储器( EPROM)中的程序对采集的数据进行计算, 其计算结果与存放在电可擦存储器(E2PROM)中的整定值进行比较, 作出相应的故障判断处理。再通过输入输出端口(I/O)将处理信号送到相应外设(信号与出口)发出报警信号, 或执行跳闸。微处理单元除了要完成整个系统的测量、保护、逻辑等功能外, 还具有自我故障诊断和监察的能力,当断路器本身发生故障或环境温度超过允许范围时, 能发出相应的信号显示或报警, 同时重新起动。自诊断的项目主要有EPROM出错、A/D 转换出错、环境超温、CT 断线、跳闸线圈断线、断路器拒动及触头维护。微处理单元的自诊断功能不仅大大提高了断路器的运行可靠性, 更给后期维修、故障判断工作提供了极大的方便。 2.2信号检测采集单元 信号检测采集单元作为智能化断路器十分重要的组成部分, 要求有高的转换精度、灵敏度、可靠性、频率响应、测量范围以及抗干扰能力, 以便微处理单元能够作出精确的判断处理。因此, 信号检测采集单元将保护信号和测量信号分别取自不同类型的电流互感器, 以满足保护和测量的要求。在测量大电流(短路电流)时基本上都采用线性度好、精确度高的空心电流互感器进行保护信号的检测; 而小电流及电参数的检测则采用铁芯互感器; 测量和保护用的电压信号则由电压互感器获得。上述信号经过信号处理电路后, 便能将主回路中的电压及电流信号线性的转换为数字电路和单片机可处理的电平信号,经单片机分析判断后发出信号或控制断路器的动作。 根据电流、电压的采样值,还可利用不同的算法计算出相应的电压、电流的有效值、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电能等参数, 实现各种表计功能, 对降低成本, 简化布线, 提高低压配电的可靠性大有益处。 2.3通信接口 智能化断路器所带的串行通信接口, 可将智能化断路器连接到现场总线, 将配电系统组成一局域网,一台计算机作为主站,若干带通讯接口的智能断路器组成从站。断路器编号、分合闸状态、各种设定值、运行电流、电压、故障电流、动作时间及故障状态等多种参数进行网络传输, 实现与系统上位管理机或控制调度中心计算机间的信息交换, 接收上位机或远方调度控制中心的数据上传要求, 完成对现场设备的远

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