摘 要：公司早期購買的施耐德負載低壓斷路器的欠壓保護模塊故障，致使斷路器無法正常合閘，失去功效。但該斷路器使用年限已過保修期，而且施耐德公司已不再生產(chǎn)此型號的斷路器，無法購買欠壓保護模塊的替代件。本論文以解決該問題為論題，對負載低壓斷路器欠壓保護模塊進行研究，測繪欠壓保護模塊的電路圖，并最終排除電路故障，恢復(fù)負載低壓斷路器欠壓保護模塊功能，保證斷路器順利合閘。
　　關(guān)鍵詞：斷路器；欠壓保護模塊；施耐德
　　1 課題背景
　　負載低壓斷路器是燃氣輪機發(fā)電機組的發(fā)電機與負載連接的必要電氣元件，它的可靠合閘和分斷直接關(guān)系到燃氣輪機發(fā)電機組對負載的供電情況[1]。負載低壓斷路器在電壓下降或失壓以及隨后的電壓恢復(fù)都將會對人員和財產(chǎn)造成危險，所以需要采取適當?shù)念A(yù)防措施，這樣的保護裝置稱為負載低壓斷路器的欠壓保護模塊。
　　中航動科新能源科技有限公司生產(chǎn)的燃氣輪機發(fā)電機組產(chǎn)品一貫在負載低壓斷路器的設(shè)計和選型上反復(fù)斟酌。但公司部分燃氣輪機發(fā)電機組所使用的負載低壓斷路器為早期施耐德公司的產(chǎn)品，該斷路器產(chǎn)品的使用年限已經(jīng)超過保修期，并且該型號的低壓斷路器在施耐德公司已經(jīng)下線不再生產(chǎn)。同時施耐德公司產(chǎn)品附件的通用性較差，很難買到相似的替代件。
　　同時，該負載低壓斷路器在長期使用后，其欠壓保護模塊出現(xiàn)故障，無法輸出標志電壓正常的信號，致使斷路器無法正常合閘，失去連接發(fā)電機與負載的功效。如果只因為欠壓保護模塊的故障而使整個斷路器報廢，將會損失不小的資金。所以本論文以負載低壓斷路器欠壓保護模塊的研究為題，自行研究和設(shè)計施耐德負載斷路器欠壓保護模塊的維護策略從而解決燃氣輪機發(fā)電機組在服役期間的實際問題。
　　2 負載低壓斷路器以及欠壓保護模塊
　　負載低壓斷路器，在電路中作接通、分斷和承載額定工作電流，并能在線路和電動機發(fā)生過載、短路、欠壓的情況下進行可靠的保護。斷路器的動、靜觸頭及觸桿設(shè)計成平行狀，利用短路產(chǎn)生的電動斥力使動、靜觸頭斷開，分斷能力高，限流特性強。短路時，靜觸頭周圍的芳香族絕緣物氣化，起冷卻滅弧作用，飛弧距離為零。斷路器的滅弧室采用金屬柵片結(jié)構(gòu)，觸頭系統(tǒng)具有斥力限流機構(gòu)，因此，斷路器具有很高的分斷能力和限流能力。
　　該類型斷路器具有復(fù)式脫扣器。反時限動作是雙金屬片受熱彎曲使脫扣器動作，瞬時動作是街鐵機構(gòu)帶動脫扣器動作。脫扣方式有熱動、電磁和復(fù)式脫扣3種。
　　當線路發(fā)生短路或嚴重過載電流時，短路電流超過瞬時脫扣整定電流值，電磁脫扣器產(chǎn)生足夠大的吸力，將銜鐵吸合并撞擊杠桿，使搭鉤繞轉(zhuǎn)軸座向上轉(zhuǎn)動與鎖扣脫開，鎖扣在反力彈簧的作用下將三副主觸頭分斷，切斷電源。
　　當線路發(fā)生一般性過載時，過載電流雖不能使電磁脫扣器動作，但能使熱元件產(chǎn)生一定熱量，促使雙金屬片受熱向上彎曲，推動杠桿使搭鉤與鎖扣脫開，將主觸頭分斷，切斷電源。
　　主觸點通過操作機構(gòu)（手動或電動）使之閉合的，其觸點系統(tǒng)由于裝有滅弧裝置因而不僅能接通或切斷正常的工作電流，還能在發(fā)生故障時迅速切斷比正常工作電流大好幾倍的故障電流，從而能有效地保護負載電路。當主觸點通過操作機構(gòu)閉合后，就被鎖鉤鎖在合閘的位置。如果電路中發(fā)生故障，則有關(guān)的脫扣器將產(chǎn)生作用使脫扣機構(gòu)中的鎖鉤脫開，于是主觸點在釋放彈簧的作用下迅速分斷。按照保護作用的不同，脫扣器可以分為過電流脫扣器及欠壓脫扣器等類型。
　　在正常情況下，過電流脫扣器的銜鐵是釋放著的；一旦發(fā)生嚴重過載或短路故障時，與主電路串聯(lián)的線圈就將產(chǎn)生較強的電磁吸力把街鐵向下吸引而頂開鎖鉤，使主觸點斷開。欠壓脫扣器的工作恰恰相反，在電壓正常時，電磁吸力吸住銜鐵，主觸點才得以閉合。一旦電壓嚴重下降或斷電時，銜鐵就被釋放而使主觸點斷開。當電源電壓恢復(fù)正常時，必須重新合閘后才能工作，實現(xiàn)了欠壓保護。
　　3欠壓保護模塊電路的設(shè)計
　　3.1 欠壓保護模塊的設(shè)計思路
　　欠壓保護模塊電路通過對所供電設(shè)備電壓進行取樣檢測，如電壓出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象時（欠壓值可根據(jù)所需設(shè)定），保護電路內(nèi)部的執(zhí)行繼電器延時并釋放（保護電路正常工作時，在無欠壓情況下內(nèi)部執(zhí)行繼電器呈吸合狀態(tài)）。從而達到對用電設(shè)備的保護。該保護電路的工作狀態(tài)圖如圖1所示。
　　當加入工作電壓小于過壓狀態(tài)的最小值，大于欠壓狀態(tài)最高值時，保護電路內(nèi)部執(zhí)行繼電器呈吸合工作狀態(tài)。當電網(wǎng)電壓低于欠壓設(shè)定值時，此時保護電路進入延時保護工作狀態(tài)，延時T（時間）到達后，內(nèi)部執(zhí)行繼電器由吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)為釋放。保護電路根據(jù)欠壓設(shè)定值，對延時保護加入時間可調(diào)功能，以滿足不同的欠壓保護。
　　3.2 欠壓保護模塊電路技術(shù)參數(shù)
　　欠壓保護模塊電路的欠壓參數(shù)可設(shè)置為：376V、364V、352V、340V、328V。針對本論文的論題：動科新能源公司的施耐德負載低壓斷路器，設(shè)定欠壓參數(shù)圍為340V，保護電路延時時間30s可調(diào)[3]。通過對現(xiàn)場施耐德負載低壓斷路器欠壓保護模塊電路的探測和分析，得出整體電路圖如圖2所示：
　　4負載低壓斷路器欠壓保護模塊的調(diào)試
　　針對施耐德負載低壓斷路器的研究以及電路的模擬，對損壞的欠壓保護模塊進行維修，尋找故障點。通過排查，確定導(dǎo)致欠壓保護模塊不動作的原因為芯片MC4541以及部分外圍的二極管和電容的損壞。即使功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K向芯片MC4541的手動復(fù)位控制端MR傳送開關(guān)量信號，MC4541的輸出引腳也無法發(fā)出高電平，未接收到高電平信號的KA1線圈將不會得電，所以負載斷路器將不會得到輸出電壓正常的信號，所以負載低壓斷路器無法正常合閘。
　　隨后，更換完好的MC4541芯片以及部分外圍的二極管和電容，將欠壓保護模塊電路恢復(fù)，并在新能源公司10B-2車載式燃氣輪機發(fā)電機組上嘗試維修后的負載低壓斷路器的工作情況。在車載式燃氣輪機發(fā)電機組起動成功后，進行斷路器儲能以及合閘。通過試驗顯示，負載低壓斷路器合閘成功，欠壓保護模塊工作正常，本論文論題研究完成。
　　5 結(jié)束語
　　該欠壓保護模塊屬電壓取樣檢測型保護電路，因不受被保護電器及設(shè)備功率大小限制而得到廣泛應(yīng)用。在過壓、欠壓保護設(shè)定較方便，且保護時間準確可調(diào)。
　　同時本論文以中航動科新能源燃氣輪機發(fā)電機組的負載斷路器為課題研究平臺，通過對欠壓保護模塊的研究，排除了電路中的故障點，恢復(fù)欠壓保護功能，負載斷路器開合正常，達到預(yù)期要求。維修負載斷路器欠壓保護電路的整個過程，僅花費30元人民幣，相對于購買全新的施耐德負載斷路器的價格，節(jié)省了大量的資金。
　　參考文獻
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　　作者簡介
　　高金�。�1984-），男，黑龍江省哈爾濱市人，民族：漢 職稱：工程師，學(xué)歷：碩士研究生。研究方向：電路與系統(tǒng)。單位：通用電氣。
　　（作者單位：通用電氣）

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