(CPS控制与保护开关全面解析.docxVIP

控制与保护开关(CPS)的特点及应用东北大学 电器科学研究院 硕士研究生 冯雪摘要：本文主要介绍了控制与保护开关的发展情况、产品特点及产品优势，并对国内主要CPS产品KB0和SDMK1的基本结构、工作机制进行分析。并对CPS的应用情况进行介绍。关键词：控制与保护开关；CPS；低压电器；智能化低压电器1引言控制与保护开关电器CPS(Control and Protective Switching Device)出现于90年代末，作为我国低压电器的第13个大类。国际电工委员会IEC给出的标准代号为CPS，IEC出版的标准为IEC947-6-2:1992(我国相应国家标准为GB14048.9-1998)。CPS将断路器、接触器、热继电器的功能融为一体。这种多功能低压电器产品在电控系统中的应用减少了线路中所需的元件数量，并且很好地解决了不同考核标准的电器产品组合在一起使用时其保护特性、控制特性配合不协调得问题，为控制系统的简化提供了一种理想的基础元件。1.1国内外发展情况控制与保护开关在国外于20世纪80~90年代开始投放市场。20世纪90年代施耐德公司推出了integral系列CPS，根据市场需要及技术的不断革新，进入21世纪施耐德公司又推出了TeSys U系列CPS。西门子公司推出了3RA6系列，其最主要的特点体现在：现代通信技术，如现场总线，微电子技术，控制器专用ASIC和微处理器；新型材料，如绝缘与触头材料等的应用上。以上产品的最大额定电流均为32A。我国于1996年下达了开发国产CPS的任务，由上海电器科学研究所负责设计，浙江中兴电器厂、遵义永佳电器厂进行生产试制，其主要技术思路是仿造施耐德产品的技术路线，并取得了成功。2000年上海电器科学研究所联合浙江中凯电器在原产品的基础上进行了进一步完善，成为国内第一代CPS系列产品，即KB0系列控制与保护开关，该系列产品的最大额定电流为125A。控制与保护开关电器真正广泛普及推广应用是从2009年开始，在此之前全国生产智能控制与保护开关电器的企业不到10家，从2010年上半年开始，全国从事智能控制与保护开关电器制造与销售的企业如雨后春笋般迅速发展，从2009年前不到10家企业的规模，到2011年短短1年多的时间猛增至200多家(据不完全数据统计)，仅乐清市一个地方到目前(2011年)为止已经超过100多家生产企业；生产企业的急剧增加极大的推动了控制与保护开关电器这个新型智能电气产品的发展，加快了智能电气产品的发展步伐，也带动了更多的电气企业投入到智能电气行业的生产与销售领域，为我国提倡实现电气行业产业升级起到了积极的作用！1.2 CPS产品特点智能控制与保护开关电器是一个多种功能高度整合的多功能一体化综合保护开关，控制与保护开关产品采用模块化的单一产品结构型式，集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等的主要功能。1.2.1功能全面断路器功能具有短路瞬时动作和短路短延时保护等功能。接触器功能额定工作电压380V、额定工作电流为0.8-630A，并在AC43和AC44使用类别下无需降容。热继电器与过流继电器功能具有完善、合理、连续的三段保护功能和电动机定时限起动保护功能，过载保护模型采用当前最为先进的双时间常数指数方程，能与被保护对象的允许过载特性相匹配，动作准确、可靠。剩余电流断路器功能具有反时限剩余电流保护特性。起动器功能可代替接触器和热继电器组合的起动器，控制电动机的直接起动。 产品生命周期预警功能运行中记录并显示开关的累计操作次数。故障记录与显示功能当系统发生故障时，开关能自动识别、存储和记录故障类型，并予以显示，便于用户排除故障。预警功能可以根据用户需要打开或关闭预警功能，当设备过载运行温升达到预警门限时，开关发出预警信号，便于及时排除故障。通信功能具有通信接口，通过现场总线、计算机网络或无线网络与监控中心进行信息交换。检测和显示功能在运行中实时检测三相绕组的电流值、电压值（V类产品）和剩余电流值（L类产品），并循环显示检测结果。缺相、三相不平衡保护功能过压、欠压、失压保护功能1.2.2节省材料传统的控制保护回路为了实现对负荷(M)的控制与保护功能，传统的做法是采用分立器件包括隔离开关(QS)+断路器(QF)+接触器(KM)+热继电器(FR)等进行组合控制。图1 控制与保护方案对比电力系统从电源至电动机之间，需要用12根电缆线或母排，24个螺钉(或螺母)接点才能与电动机相连接。电缆线或母排的电阻，消耗相当多的电能并产生热量，且故障点的增加直接使得系统的故障机率成倍增长。而由CPS控制与保护开关电器组成的电力系统，从电源至电动机只需要6根电缆线或母排，6个接点，大大降低了系统的故障机率及电能消耗并节约了铜材等材料。1.2.3选型简单