标题：智能塑壳断路器
定义
塑壳断路器能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳，用来隔离导体之间以及接地金属部分。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。其脱扣单元分为：热磁脱扣与电子脱扣器。 
常用标准
GB 10963-1989|家用及类似场所用断路器；
GB 14048.2-1994|低压开关设备和控制设备 低压断路器；
GB 16916.1-1997|家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB) 第1部分：一般规则；
GB 16916.21-1997|家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB) 第2.1部分：一般规则对动作功能与线路电压无关的RCCB的适用性；
GB 16916.22-1997|家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB) 第2.2部分：一般规则对动作功能与线路电压有关的RCCB的适用性；
GB 16917.1-1997|家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO) 第1部分：一般规则；
GB 16917.21-1997|家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO) 第2.1部分：一般规则对动作功能与线路电压无关的RCBO的适用性；
GB 16917.22-1997|家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO) 第2.2部分：一般规则对动作功能与线路电压有关的RCBO的适用性；
GB 1984-1989|交流高压断路器；
GB 4876-1985|交流高压断路器的线路充电电流开合试验；
GB 7675-1987|交流高压断路器的开合电容器组试验。 
塑壳断路器正常工作条件
1）周围空气温度
周围空气温度上限+40℃
周围空气温度下限-5℃
周围空气温度24h的平均值不超过+35℃
2）海拔:安装地点的海拔不超过2000m。
3）大气条件：
大气相对湿度在周围空气温度为+40℃时不超过50%;在较底温度下可以有较高的相对湿度;最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度+25℃,并考虑到因温度变化发生在产品表面上的凝露。
4）污染等级:污染等级为3极。 
产品介绍
1）ABB塑壳断路器[1]
ABB设计的2种系列的塑壳断路器：众所周知的Isomax S系列和新开发的Tmax系列（在2003国际设计中，以其技术含量和环保而闻名）。此外，Tmax 更具有极高的性能水平：外形尺寸小，安装简单。再加上双重绝缘，确保操作者安全。因其Tmax 断路器的卓越性能以及脱扣器和附件  ABB塑壳断路器的完整性，可使用在交流和直流用电工厂的主配电和子配电中。 
Tmax 特性：Tmax系列技术高，采用了最先进的设计和模拟工具，保证在最小的外形尺寸上达到最优的性能。由于灭弧室采用最新科技和能够加快分闸速度，Tmax系列断路器可极大地限制允通能量、减少电流峰值，从而避免装置过热和降低电动应力。此外，Tmax系列断路器使用了一套完全通用和标准的附件，具有很多优点：减少库存、方便灵活和使用方便。它们皆可选配(使用电流高达500A的)新型剩余电流脱扣器。(RC221, RC222, RC223)
应用领域：塑壳断路器应用在工业和城市低压工厂，工作电流从1 - 1000A。它们安装在直流和交流配电柜中，用于电机保护（电机控制中心）、发电机保护、电容器保护和终端用户。
2）施耐德塑壳断路器[2]
施耐德塑壳断路器常见的有NSX、NSE、EZD、NSC系列产品。
举例：NSX100N TMD100 3P3D 
NSX---------产品系列  施耐德塑壳断路器　　100---------额定电流大小，有100、250、250、400、630A
N------------分断能力，有F为36KA N为50KA H为70KA L为100KA 
TMD--------脱扣执行器，有TMD-热磁脱扣器 MIC2.2 MIC5.2A 5.2E 6.2A 6.2E电子脱扣器
100---------实际电流100A下有16 25 32 40 50 63 80 100A 
160A下有80 100 125 160A 
250A下有125 160 200 250A 
400A下有400A 
630A下有630A 
3P3D------极数 有3P2D 3P3D 4P3D 4P4D 
3）良信塑壳断路器[3]
①NDM2-63~225系列塑壳式断路器
NDM2系列塑料外壳式断路器(以下简称断路器)，电路中做不频繁转换及电动机不频  良信塑壳断路器繁起动之用。断路器具有过载、短路和欠电压保护功能,能保护线路和电源设备不受损坏。
断路器按照其额定极限短路分断能力，分为C型(基本型)、L型(标准型)、M型(较高分断型)、H型(高分断型)四种。该断路器具有体积小、分断能力高、飞弧短、抗振动等特点。
断路器可垂直安装(即竖装),亦可水平安装(即横装)。
②NDM2-250~800系列塑壳式断路器
NDM2系列塑料外壳式断路器(以下简称断路器)，其额定绝缘电压为800V(NDM2-63为500V)，适用于交流50Hz(或60Hz)电路中做不频繁转换及电动机不频繁起动之用。断路器具有过载、短路和欠电压保护功能,能保护线路和电源设备不受损坏。
断路器按照其额定极限短路分断能力，分为C型(基本型)、L型(标准型)、M型(较高分断型)、H型(高分断型)四种。该断路器具有体积小、分断能力高、飞弧短、抗振动等特点。 
电流监控仪表与塑壳开关配合实现“三遥”
工厂低压配电系统中，存在着大量的电气回路，其中一些重要回路需要实时测控以便故障发生后能够及时查寻处理。目前普遍采用“第四代”低压断路器，它具有测量、控制等功能，但成本高，用户很难接受。PZ96-AI3/KC[4]监控仪表利用其I/O(开关量输入和输出)模块、RS-485通信模块，与配有电动机操作机构的塑壳断路器配合实现“遥测、遥信、遥控”功能，从而实现电气回路的智能控制。 
技术指标输入信号：允许持续电流和电压1.2倍，瞬时10倍过载电流/s，瞬时2倍过载电压/s。
频率：45～65Hz或直流；
测量精度等级：0.5或0.2级；
通信：RS485 Modbus-RT协U议，2400/4800/9600bit/s可设置；
显示：LED显示，范围0～9999；
开关量输入和输出：2DI/2DO；
继电器时间设定：电平方式或脉冲方式(0.001～10s)；
继电器接点：30V/5A、220V/5A；
电源电压范围：AC、DC 220 V，允许波动范围85～290V，功耗：小于1.2VA；
工频耐压：电源与输入和输出之间2kV/min；
平均无故障工作时间MTBF：≥ 50000h；
工作温度：-10～+55℃，存贮温度：-25～70℃；
海拔：≤ 2000 m；
安装方式：屏装；
面框尺寸：96mm× 96mm；
开孔尺寸：88 mm× 88mm。塑壳断路器适用于做支路保护开关塑壳断路器也被成为装置式断路器，所有的零件都密封于外壳中，辅助触点，欠电压脱扣器以及分励脱扣器等多采用模块化。由于结构非常紧凑，塑壳断路器基本无法检修。其多采用手动操作，大容量可选择电动分合。由于电子式过电流脱扣器的应用，塑壳断路器也可分为A类和B类两种，B类具有良好的三段保护特性，但由于价格因素，采用电磁式脱扣器的A类产品的市场占有率更高。
塑壳断路器是接地线端子外触头、灭弧室、脱扣器和操作机构等都装在一个塑料外壳内，一般不考虑维修，适用于作支路的保护开关，过电流脱扣器有电磁式和电子式两种，一般电磁式塑壳断路器为非选择性断路器，仅有长延时及瞬时两种保护方式，电子式塑壳断路器有长延时、短延时、瞬时和接地故障四种保护功能。部分电子式塑壳断路器新推出的产品还带有区域选择性连锁功能。大多数塑壳断路器为手动操作，也有部分带电动机操作。典型应用该表一般应用于0.4kV低压配电的出线回路中，测量回路中的Ia、Ib、Ic三相电流及塑壳开关的合闸、分闸、故障状态。
断路器控制原理为电动机操作机构配有两路正转和反转控制线圈，机械传动机  典型应用图构将电动机转动转换为升降运动，从而带动转动手柄实现断路器的合闸、分闸控制。当手柄拨为ON状态，主电路闭合，辅助触点动作。当手柄拨为OFF状态，主电路断开，辅助触点复位。当脱扣器动作后，主电路断开，报警触点动作。
此控制步骤和方法如下：
1）按下SB1按钮，仪表通电。
2）按下监控仪表面板上合闸按钮，50、51合闸继电器闭合，S2电机正转线圈得电，断路器闭合，21、24、31、34两路辅助触点动作，HG指示灯亮，仪表DI1指示灯亮，指示合闸状态，50、51合闸继电器复位。
3）按下监控仪表面板上分闸按钮，52、53分闸继电器闭合，S4电机反转线圈得电，断路器断开，两路辅助触点复位，HG指示灯灭，仪表DI1指示灯灭，指示分闸状态，52、53分闸继电器复位。
4）当工作时，线路故障，断路器保护脱扣，11、14报警辅助触点闭合，KM接  控制连接图触器线圈得电，保护电路工作，同时仪表检测到接触器的辅助触点动作，DI1指示灯灭，DI2指示灯亮，指示故障状态。
5）计算机控制中心，可以通过RS485总线，Modbus-RTU协议，对仪表实时的监测和控制断路器的合闸和分闸。
除了在硬件上对断路器的控制之外，监控仪表软件实现了信号处理、开闸和合闸密码锁定、功能互锁、继电器动作时间设定等功能。结合上位机软件，从而实现了远程信号测量、继电器控制、触点状态反馈的“三遥”功能。
配电过负荷监控装置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
试验电流名称
整定电流倍数
（塑壳断路器例）
约定时间
起始 
状态
约定不动作电流
1.05
≥1h(In≤63A)
≥2h(In≥63A)
从冷态开始
约定动作电流
1.3
<1h(In≤63A)
<2h(In≥63A)
从热态开始
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。ACM监控装置的基本原理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  ACM硬件原理框图分析功能、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。时间电流曲线如图1所示，1.3In动作时间可设定。
表2 配电线路保护电器类型
配电线路保护电器类型
1段报警
2段报警
微型断路器
1.13In
1.45In
塑壳断路器
1.05In
1.3In
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。ACM在实际中的应用在图中，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  ACM配电线路监控装置的原理图流达到设定阈值后，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[5]，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[6]。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。