矿用隔爆馈开关内装断路器的选用.doc

矿用隔爆馈电开关内装断路器的选用 1 前言 低压断路器产品中的框架式断路器和真空断路器作为低压配电系统保护回路中的过载、短路及欠压保护电器应用极为广泛。在煤矿井下的低压配电系统中作为隔爆馈电开关（或移动变电站）主元件是该类产品的重要用途之一。与在地面普通低压配电系统中应用相比既有相同之处，也有为满足煤矿井下这一特殊使用场合应具备的附加要求。 随着煤矿井下的低压配电系统容量的增加和对此类系统整体技术水平及可靠性要求的不断提高，对馈电开关（或移动变电站）的主要电气性能指标也提出了新的要求。而这些电气性能指标的完善和提高主要是由内装断路器来保证的。只有正确选用符合相应性能指标的断路器才能够使馈电开关满足煤矿井下的低压配电系统的性能要求。 2 国内馈电开关内装断路器产品现状 目前国内馈电开关正在使用的内装断路器按照其灭弧方式可分为空气式断路器和真空式断路器，由于真空断路器与空气式断路器相比具有不可替代的优势，如电压等级高、电气寿命次数较高、真正实现了零飞弧等优点，所以总体发展趋势是空气式断路器用量逐渐减少而由真空断路器取代。 2.1 空气式断路器 国内目前使用在馈电开关内的空气断路器主要有DW15-630、DW16-400、3WE-1000、ME-1600等典型产品。主要有如下特点： DW15-630断路器的额定电压可达1140V，但在此电压下无短时耐受电流指标，分断能力指标较低（12kA/1140V），分断短路电流飞弧距离大（350mm）。DW16-400断路器的额定电压只能到660V，分断能力较低（9kA/660V），上述两种产品均无短时耐受电流指标，不能用于选择性短路保护。而且这两种断路器在馈电开关内使用时均无电动合闸操作机构。3WE-1000和ME-1600断路器是上世纪八十年代中期引进技术制造的产品，其特点是性能较完善，具有电动合闸操作机构，均可在1140V电压下使用，额定电流范围从160-1600A，分断能力（20kA/1140V）和短时耐受电流（20kA/1140V）指标较高，可用于选择性短路保护。尤其是3WE-1000断路器同时还具备了较短的飞弧距离（180mm）和较小外形尺寸、分断速度快（小于20ms）、燃弧时间短（小于20ms）等优点，在8SK85系列或国产与之相类似的组合馈电开关中应用较为广泛。 近年来国内诸多生产企业推出了DW450-1600系列高性能、小型化、零飞弧的低压断路器，其技术性能指标和外形尺寸与目前国际先进水平的施耐德公司MT-1600、ABB公司Emax-1600相近，分断能力（25kA/690V）和短时耐受电流（25kA/690V）指标都较高，但额定电压只能到690V，限制了该型号断路器在矿用馈电开关领域的应用，现已经有防爆电器生产企业对DW450-1600系列断路器进行额定电压等级提升改进后应用于矿用馈电开关的可行性做初期研究。 真空式断路器 目前国内矿用馈电开关内大量使用的真空断路器主要有DWZ1-630、BKD9(ZKD)-400、ZK1-630等常见的典型产品。真空断路器最显著的特点就是额定电压均可达1140V，这是因为真空中灭弧机理与空气中灭弧机理的不同所决定的。此外，由于真空状态下灭弧室中触头耐电磨损能力比空气中更强，所以真空断路器的分断短路电流次数和电寿命次数都远高于空气式断路器，经多家生产企业产品试验证明已成为不争的事实。加之真空断路器触头接通分断电流的操作过程在真空中灭弧室内完成，无电弧外露，是真正意义上的的零飞弧，安全性比空气式断路器高，近十几年来在馈电开关中占有的比例快速提高。 真空断路器的外形尺寸总体上均小于空气断路器，适合在馈电开关隔爆壳体狭小的空间中安装。额定电流范围大多可从160至630A，基本上满足了多数馈电开关的选型要求，但是目前有些常用的真空断路器其额定短路分断能力指标仅能满足MT871-2000《矿用隔爆型低压交流真空馈电开关》中规定的馈电开关应达到的分断电流值，没有裕度，再加上真空灭弧室及断路器在制造过程中存在分散性，在分断较大的短路电流时很可能会出现触头熔焊无法分断或分断后弧隙重新击穿、不能建立恢复电压而导致分断失败的现象。再就是大多数真空断路器都不具备额定短时耐受电流指标，说明产品的动热稳定性差，不能作为选择性保护的B类断路器使用，也是在短路分断能力试验时出现分断失败的重要原因之一。从结构上分析，造成这些不足的主要根源是上述真空断路器均未采用电动力补偿来增强产品的动热稳定性能，从而制约了短路分断能力和短时耐受电流指标的提高完善。近年来利用电动力补偿提高框架式断路器和塑壳式断路器的性能指标已经成为一个重要的技术手段。最近由合肥开关厂制造的新型HFDK5-1600系列智能型低压真空断路器已经投放市场并开始被防爆