杨胜林
中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司
摘要：电力保护装置有一个比较常见的电气设备就是低压断路器，人们对其的利用可以称得上是依赖，文章主要介绍了这种电路保护装置的工作特点、工作原理、工作方式以及应用，进一步引出对其未来发展方向的思索。
关键词：低压智能断路器；工作特点；未来发展；
前言
低压智能断路器主要用于控制和保护低压配电网络，以及一些重要的较大负荷的电动机等用电设备，一般安装在低压配电柜中作主开关起保护作用。它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过流、和速断保护的电气设备。当电源线路发生严重的过载、短路或者欠压等故障时能自动切断电路，获得了非常广泛的应用。
1.低压智能断路器的工作特点
低压智能断路器是用微电子、计算机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统。其主要特点是由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。新型传感器与数字化控制装置相配合，独立采集运行数据，可检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障前发出报警信号，以便采取措施避免事故发生。智能断路器实现电子操动，变机械储能为电容储能，变机械传动为变频器经电机直接驱动，能有效的提高机械系统的可靠性。
2.低压智能断路器的工作原理
目前，多数低压智能断路器由数据采集、智能识别和调节装置3个基本模块构成。智能识别模块是智能控制单元的核心，由微处理器构成的微机控制系统，能根据操作前所采集到的电网信息和主控制室发出的操作信号，自动地识别操作时断路器所处的电网工作状态，根据对断路器仿真分析的结果决定出合适的分合闸运动特性，并对执行机构发出调节信息，待调节完成后再发出分合闸信号;数据采集模块主要由新型传感器组成，随时把电网的数据以数字信号的形式提供给智能识别模块，以进行处理分析；执行机构由能接收定量控制信息的部件和驱动执行器组成，用来调整操动机构的参数，以便改变每次操作时的运动特性。此外，还可根据需要加装显示模块、通信模块以及各种检测模块，以扩大智能操作断路器的智能化功能。
3.低压智能断路器的工作方式
低压智能断路器的工作方式是根据监测到的不同故障电流，自动选择操作机构及灭弧室预先设定的工作条件，如系统短路电流较大时以较高速度分闸，以获得电气和机械性能上的最佳分闸效果。这种智能操作要求断路器具有机构动作时间上的可控性，目前断路器常用的气动操作机构、液压操作机构和弹簧操作机构由于中间转换介质等因素，控制时间离散性大，其运动特性很难达到理想的可控状态。采取电磁操作机构的断路器利用电容储能、永磁保持、电磁驱动、电子控制等技术，当机构确定后运动部件只有一个，没有中间转换介质，分合闸特性仅与线圈参数相关，可以通过微电子技术来实现微秒级的控制，通过对于速度特性控制实现断路器的智能化操作。
4.低压智能断路器的实际应用（以某热电厂使用的W系列智能型万能式断路器为例）
4.1某热电厂380V低压配电系统使用的是某公司生产的W系列智能型万能式断路器,设计容量在400A--5000A之间。这种低压智能断路器具有结构紧凑、体积小、可靠性高、全分断时间短、零飞弧等特点。它选用了总线式智能型控制器作为断路器的中枢部件，用作配电、馈电或电动机保护，使线路和电源设备免受过载、短路、欠压和接地等故障的危害。另外，它还具有电参数测量、故障记录、自诊断和设备管理维护功能。
W系列智能型万能式断路器作为配电自动化系统的终端元件，可通过现场总线通信网络，在后台上位机上实现“四遥”功能。控制器电源采用自生电源供电和外部辅助电源并存的方案，即使辅助工作电源出现故障失电，一旦出现过载、过流故障时断路器亦能够可靠启动保护功能。
新型欠压后备保护装置，动作值和时间可整定，与智能控制器配合作为断路器的保护,而且还作为线路短路故障的后备保护。采用自吸式欠压方案，具有防误操作功能，断路器不能闭合,不会因电压过低产生一次合分过程。
4.2W系列智能型万能式断路器的优点
4.2.1W系列智能型万能式断路器动作较为灵敏、快速，能保障发生短路事故时，可靠、快速切除故障，降低对上级电网供电质量的影响，防止扩大电网事故。
4.2.2W系列低压智能断路器配置有预报警功能、跳闸原因显示装置、接地漏电保护、过流保护、接地保护等保护模块，能够很好监测用电设备的运行情况，有效保证配电网络的安全运行。
4.3W系列智能型万能式断路器的缺点
4.3.1W系列智能型万能式断路器受安装环境的影响较大，一旦出现极寒或者极热天气，智能控制器有可能出现数据监测失灵，导致断路器误动，影响用电安全。
4.3.2目前，W系列低压智能断路器在出厂之初未设置数据更新升级通道，随着时间的推移，一旦设备技术老化，只有更换此系列设备才能满足企业发展要求，更新换代成本较高。
5.低压智能断路器的发展方向
5.1完全智能化发展
低压智能断路器作为一个可自动控制的电路开关，其灵敏性、安全性和反应速度都是首先要保证的。随着社会的不断发展，未来将会是一个完全智能化的时代。电能是一种高效又危险的能源，而各种电力设施，无论是高压电还是低压电运送（或储备）设施，都不能保证完全在使用寿命内不发生损坏，不会漏电或者短路，因此低压智能断路器的作用就凸现了出来，但是现有的低压智能断路器依据人为设定好的数据进行断电等操作，实际上有很多因素会干扰其判断，所以未来低压断路器的发展必然伴随着更加人性化更加智能化的改变，便于其判断各种电路突发状况，包括因用电器数量变化或者线路老化而导致的电压不稳、气候导致的电流变化等问题，不仅仅限于短路这样的问题，同时能有效避免因误判而导致的断电，给企业用电带来更大的保障。智能化发展也许不会完全剔除通过人为发送指令引导其工作的方式，所以智能芯片必然受工作室某一软件的控制，这样能提升断路器的保护效率，并且增加了断路器的可控性。但是其有一个明显的缺点就是在断路器中加入智能控制芯片并维持其正常运转将会导致断路器的造价大大提升。在没有足够的经济基础支撑前想要大范围更换这种智能断路器无疑是很困难的，所以研究如何降低其造价也是未来的主要工作。
5.2提高低压智能断路器的保护性
电能的消耗量已经基本稳定，但是随着科技进一步发展，机械化时代又不能快速过去，那么在未来很长一段时间内我们企业消耗的电能只会越来越多，因此低压智能断路器一直保持现在的保护能力是远远不够的，尽管大型耗电设备多见于工厂，并不会在某一时间内突然增加，但是随着城市人口的增多，未来在用电高峰时可以预见电路的负载将十分巨大，而电路安全隐患往往就发生在高峰时，低压智能断路器必须要有更灵敏的反应速度和更精确的选择能力，并且在短路保护时的承受能力也要大大提高，才能保证完美应对未来高峰时期的电路故障。多种断路器应该做好流畅地配合，这也是目前尚未解决的问题之一。
4.结语
低压智能断路器作为电路保护系统不可或缺的一环，虽然它充分应用了计算机控制技术,提高了保护精度,使得配网系统可靠、安全、准确，但目前仍有较大的发展空间，只要国家不断投入对低压断路器的研究和完善，相信在不久的将来，更加安全、智能化的断路器会应用于电力电网中，完美的解决输配电系统在任何复杂环境下的安全性和可靠性。
参考文献：
[1]中国航空规划设计研究总院有限公司．工业与民用供配电设计手册［M］．4 版．北京：中国电力出版社，2017．
[2]巫锡华，缪希仁，苏尚流.低压配电系统新型选择性保护技术初探[J].电器与能效管理技术，2016（19）：7-11.