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   浅谈万能式断路器在我国的发展与创新

·                          在低压配电系统中，万能式断路器起着极其重要的作用，万能式断路器也称作框架式断路器，该种断路器在低压配电网络中是比较复杂的电器设备。从其产品设计、研发、制造及应用都将涉及到电学、机械学、热学、气候环境等多学科领域的科学技术知识。其使用功能与产品性能优越于一般断路器。万能式断路器产品一般都是由一个钢制的框架(小容量的也可用塑料底板加金属支架构成)所有零部件均安装在这框架内，主要零部件都是裸露的，导电部分先进行绝缘，再安装在底板上，而且部件大多可以拆卸的，这便于产品装配、调整和维修。也常称框架式万能断路器。

　　1 万能式断路器在我国的发展与创新

　　1.1 仿制阶段

　　上个世纪60年代(1953年～1957年)在我建国初期，由于经济落后、科学技术不发达，在低压电器研发方面能力不足，在框架式断路器方面的技术更是薄弱，鉴于当时的历史背景，上海人民开关厂测绘仿制了前苏联的产品，成功的试制成了A15系列产品。

　　60年代末(1957年～1960年)在借鉴仿制A10的技术基础上，经过自行开发设计、并成功试制了DW10系列产品，在随后的几年中又对DW10系列万能式断路器进行了统一设计并成功试制。DW10系列产品的各种技术参数、性能指标和其后来的替代产品DW16系列基本一致。DW10系列万能式断路器的成功试制，为我国后来自主研发框架式断路器，掀开了篇章。

　　1.2 自主改进阶段

　　DW15系列万能式断路器是DW10系列的换代产品，该系列万能式断路器分为一般型和限流型两大类，适用于交流50Hz、额定工作电压至1140V、额定工作电流至4000A的陆上和煤矿井下配电网络中，用来分配电能、保护线路及电源设备的过载、欠电压和短路，也可用于保护电动机或在正常条件作不频繁起动控制。

　　1978年完成了对我国第一台限流型万能式断路器DW15X-630试制。

　　1975年～1980年几年间，又成功地完成了DW15-200、400、600系列和DW15-1000～4000系列的研发和试制。

　　1994年成功研发试制DW15C-1600、2500系列产品。该系列产品为抽屉式结构形式，是由断路器主体(经改装的DW15型断路器)和抽屉式底座两个部分组成。该系列产品主要用在开关柜上。

　　DW15系列产品在设计构造上、功能与性能上超越DW10系列，同时还增加了用户的选择性。

　　同时， 我国还引进国外当时较先进产品，如：ME(DW17)系列、AH(DW914)系列、AE系列及德国西门子公司的3WE系列等。

　　ME系列万能式断路器是从德国AEG公司引进技术生产的产品，国内型号为DW17。它适用于交流50Hz，额定工们电压380V、660V，额定电流630～4000A的配电网络中，用来分配电能、保护线路和电源设备(如发电机、整流装置等)免受过载、短路和欠电压等故障的危害，也可以直接起动电动机，并具有选择性保护功能。

　　AH(DW949)系列万能式断路器是从日本寺崎电气公司引进技术制造的产品，国内型号为DW914，主要用于660V以下的船用和一般工业用电力线路中，作为过载，欠电压和短路保护。产品有固定式和抽屉两种安装方式;操作方式有手动型、电动机储能型和电磁型三种。该系列产品分断能力高，电动稳定性好。

　　AE(DW18)该系列万能式断路器是从日本三菱公司的AE(DW18)引进技术制造的产品，国内型号为DW18。该系列产品通断能力大、体积小、功能齐全、性能稳定可靠，额定工作电流至3200A。脱扣器采用晶体管，性能更加稳定可靠。

　　3WE该系列产品是从德国西门子公司引进技术生产的，产品主要用于交流50Hz，电压至1000V电流至4000A的输配电网络中，作为电器设备的控制和保护开关，也可以作为线路中不频繁转换。

　　DW16系列万能式断路器产品DW10替代产品，该系列产品具有较高的分断能力和良好的保护特性。操作方式有手柄式、杠杆式及电磁式三种。其相间距离、安装尺寸和飞弧距离等技术指标与DW10系列断路器基本一致，该系列产品主要用于小容量电网中作主保护开关。

　　1995年～1997年间又成功地完成对DW16-2000～4000的研发，也就是说对第一代产品DW10的替代产品DW16系列全部完成。

　　1990年又成功试制了使该壳架电流具有接地保护需要DW16-630系列产品。

　　DW15和DW16系列的开发与国外产品的引进，大大满足我国电力系统的需要

1.3 自行开发和改进阶段

　　DW45系列智能型万能式断路器是由我国自行开发研制的第三代产品，该系列产品具智能性，具有结构紧凑、体积小、可靠性高、无飞弧等优点，可实现负载监控、显示、记忆、自动报警、具有通讯接口等智能化功能，还可以实现远距离遥控、遥测、遥调、遥讯四遥功能，主要用于交流50Hz，额定工作电压至660V，以及额定工作电流至6300A的配电网络中，可用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、以及单相接地等故障的危害。

　　DW45系列产品分为固定式和抽屉式两种。该系列产品具有智能保护功能，其智能控制器按功能分为L型、M型和H型3 种。

　　其中L 型为普通型，采用编码开关整定，适用一般配电网络。L型以分为L2、L3和L4三类，L2型为长延时+瞬时两段保护;L3型为长延时+短延时+短延时+瞬时三段保护;L4型为长延时+瞬时+接地漏电四段保护。

　　M型为多功能型，采用数码显示和按钮整定方式，适用于性能要求高的配电网络中。它比L型智能控制器增加了监控保护、电流电压显示、参数整定、试验、报警、故障检查等功能。

　　H型为全功能型，智能控制器可以通过网卡或接口转换器实现对断路器的遥控操作，从而实现对配电系统的自动化管理。

　　DW450-1600、DW50-1000系列产品是为小容量电网而开发的智能型万能式断路器，该产品具有结构紧凑、高精度、分断能力高、无飞弧距离等特点，用于交流50Hz，额定工作电压至660V及以下额定工作电流至1600A的配电网络中，可用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、以及单相接地等故障的危害，该断路器具有智能保护功能，并具有较高精度的选择性保护，同时带有标准的RS485通讯接口，具有“四遥”功能。

　　到2000年完成了对第二代产品DW15系列进行二次开发，完成了DW15HH-2000～4000的试制。

　　目前我国万能式断路器的生产情况，实际上是三代并存：第一代DW10的替代DW16、第二代DW15系列和第三代的DW45系列。

　　近几年由于原材料价格不断暴涨，同时响应国家提倡的“节约能源”的口号，大部份生产低压电器企业一般只是停留在产品的零部件和材料或工艺的的改进上，产品的规格型号几乎没有什么创新，或只是一些普通的改进或改动。

　　如：对 DW15系产品的基座和导电系统的铜支架的改进。改进的总体思路是将断路器导电系统支架由HY2(黄铜)现改为新型热固性塑料并和触头基座合并为一个整体式。

　　DW15-630欠电压脱扣器原安装在内侧，众多用户反映检修、维护不方便，现已有许多企业已把其改进安装在外侧等。

　　2 第四代低压电器的发展情况

　　随着电网事业的飞速发展，电网容量的不断增加;对低压断路器分断能力要求不断提高，对低压断路器分断性能也提出了更高的要求，产品分断能力高、保护性能完善、智能化(具有双向导通讯“四遥”功能)、数字化、产品结构模块化、小体化、节能化、塑料化、网络化、环保化;使用快捷方便;是低压电器发展的必然趋势。

　　本世纪初，也就是2005年初由中国上海电科所牵头，联合相关科研机构正式启动我国低压电器第四代产品的研发工作。

　　不过要真正实现第四代低压电器研发并广泛应用还要有些时日的，首先在研发第四代产品中有几个关键技术问题要攻克：

　　(1)要想提高分断能力，就必须对触头系统和灭弧系统的技术改进

　　采用双断点触头是提高分断能力的最佳选择。并且采用双断点触头方式不但可以提高分断能力还可以达到产品小型化的目的。

但双断点触头设计过去在控制电器中应用较为普遍，如把双断点设计应用在万能式断路器产品上，必将使其结构更为复杂，特别是在产品闭合与断开时，触头的同步性技术较难控制，其对灭弧系统的技术要求将更高。

　　(2)双断点断路器受电流值范围局限

　　双断点技术在断路器250A以下较易实现，但在壳架等级电流大于250A 时，双断点技术很难实现，而万能式断路器壳架等级电流一般都大于250A。

　　(3)新型材料的运用与产品性能及环境影响还有待时间来验证

　　据悉，我国第四代的万能式断路器产品VW60系列产品最早将于2010年初逐步推向市场，VW60系列产品的最显著特点是容量有所增大，而产品本身的体积不变。