XLCPS系列控制与保护开关电器产品二次控制原理应用图集
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XLCPS系列控制与保护开关电器产品二次控制原理应用图集
文本预览
编制说明
为实现XLCPS系列控制与保护开关电器产品的设计及应用，针对电气系统的有关要求，根据设计院电气工程设计人员和生产企业
的需求，依据国家与行业执行的有关标准、规范和规定，并参考了常用电机控制电路图集，特编制了XLCPS系列控制与保护开关电器
的二次控制原理图等，供广大设计人员及企业参考选用。
一、XLCPS 系列控制与保护开关电器介绍
一、 新型多功能的控制与保护开关电器（CPS）
CPS是英文 Control and Protective Switching Device的缩写，代表控制与保护开关电器。它是低压电器中的新型产品。CPS是国际
电工委员会IEC给出的标准代号，出版的标准为IEC947-6-2 1992，我国相应的国家标准为GB14048.9-1998，标准名称为《低压开关设
备和控制设备 第6部分-多功能电器第2节-控制与保护开关电器》。
CPS的第一代产品体积比较大，保护采用的双金属片技术；第二代产品尽管解决了体积大的问题，但保护技术没有什么大的突破；
一直到上世纪九十年代中期，才出现了以微电子为保护技术的第三代产品。本公司研制开发的XLCPS 系列控制与保护开关电器就是以
此技术为基础，并在此基础上通过应用新的微电子技术，使控制与保护开关电器保护技术得到了新的发展。
二、 XLCPS 系列控制与保护开关电器介绍
1、 XLCPS的关键技术：
1）以接触器为主体的模块式组合结构技术。产品采用了以接触器为主体的模块式组合结构，以一个具有独立结构形式的单一
产品实现隔离电器、断路器、接触器等分离元件的主要功能。代表当今世界同类产品最高水平的法国 TE 公司，其生产的
LD系列CPS采用的就是这种技术。
2）限流触头灭弧技术。限流触头灭弧系统是开关保护的执行部分，是产品的心脏，特别是瞬时脱扣部分及触头灭弧系统，决
定了产品的分断能力和电寿命指标。
3）电磁控制技术。电磁控制系统是接触器部分的关键部件，XLCPS采用的电磁控制技术，可保证接触器部分的各个技术参数，
如动作的可靠性、分断能力、电寿命、机械寿命、电磁兼容等大大好于传统产品。
4）微电子保护技术。过载保护和短路短延时保护采用国际上最先进的微电子保护技术、CPU核心芯片。5）多功能自配合保护技术。在产品的过载长延时、短路短延时和短路瞬时三段保护系统中，除短路保护采用快速电磁机构外，
还有过载保护的延时和执行机构以及欠压保护机构，这些机构之间良好的配合大大地提高了整个产品的自配合保护性能。
6）智能控制技术：
①具有断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、三相不平衡、启动延时等诸多功能。
②监控器对各种故障运行状态采用液晶显示。
③应用微机和数字处理技术， 测量精度高、线性好、故障分辨准确可靠，抗干扰能力强。
④采用E2PROM 存储记忆技术，实现参数设定，断电后设定参数仍保存下来，无须再设定。
⑤配有设置键、移位键、数据键、复位键，可对各种参数进行设定和修改。
⑥故障查询功能：可查询最近5次动作的故障数据。
⑦模拟故障电流功能：可进行模拟实际运行电流或过电流进行检测。
7）关键零部件加工技术。产品对零部件加工有非常高的精度要求，对工装夹具、生产设备等也有很高加工精度的要求。
8）模拟过电流检测：根据现场实际情况和现场要求，有时无法带负载进行运行调试，即使可以带负载有时也很麻烦，我公司
根据这一现状，在本公司开关中增加模拟过电流功能。即在不加负载的情况下可模拟电机的正常运行电流和过电流的大小
和数值。可方便显示开关的动作特性。
2．XLCPS系列产品与其他产品技术性能分析比较
1）与分立元件构成的系统相比
（1）具有控制与保护自配合的特性
XLCPS系列控制与保护开关电器集控制与保护功能于一体，相当于塑壳断路器（熔断器）+接触器+热继电器+辅助电器，
很好地解决了分立元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题，使保护与控制特性配合更完美合理（具有
反时限、定时限和瞬时三段特性），只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品，代替以往的包括自电源进线至负载
端的各种电器元件，大大地减轻了设计人员的设计工作量，大大方便了安装、调试和维修。
（2） 具有可比拟的运行保护可靠性和系统的连续运行特性
XLCPS系列控制与保护开关电器采用了双断点触头灭弧结构，在分断短路电流后无需维护即可投入使用，即具有分断短路
故障后的连续运行性能。XLCPS 系列控制与保护开关电器在进行了分断短路电流I cs（额定运行短路电流）试验后，仍具
有6000次以上的AC4 电寿命，这是由分立器件构成的系统难以达到的。XLCPS系统控制与保护开关电器的这一特性极大
地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行性能，其中Ics 可达80KA，这个指标为同类产品国际领先、国内的最高指标。2）与塑壳断路器相比
（1） 具有分断能力高、飞弧距离小的特性
XLCPS系列控制与保护开关电器在 380V额定运行时，它的短路分断能力Ics达到高分断型的80KA（标准型为50KA，经
济型为 15KA-35KA）。在 80KA 预期短路电流下的分断时间仅为 2-3ms，限流系数达到 0.2 以下，达到塑壳断路器的领先
水平，接近熔断器的限流水平，大大限制了短路电流对系统的动、热冲击，并且 XLCPS 系列控制与保护开关电器的飞弧
距离（最小安全区域）仅为20-30mm。
（2） 与塑壳断路器构成的保护系统相比，具有保护整定电流的特性
XLCPS系列控制与保护开关电器的过载、过流保护电流均可在面板上进行调整，即除了常规的过载保护电流根据负载功率
进行整定外，过流保护整定电流也可在面板上进行调整（配电负载的调整范围为3-6Ie，电动机负载的调整范围为6-12 Ie）。
克服了塑壳断路器出厂后用户无法调整过流保护整定电流的缺点，使得XLCPS 系列控制与保护开关电器产品即使安装在线
路末端，由于线路阻抗大导致短路电流较小时，同样具有很好的短路保护功能。
3）与接触器的控制性相比
（1）具有寿命长、操作方便的特性。XLCPS 系列控制与保护开关电器的机械寿命达500-1000万次，电寿命AC3 为120-150
万次。
（2）既可就地手动操作，又可实现远距离自动控制功能。
3、XLCPS系列控制与保护开关电器的经济效益、社会效益分析
1）与国外同类产品相比，XLCPS 系列控制与保护开关电器产品的主要性能指标相当，但总体价格仅为国外同类产品的 30
％左右，在市场竞争中具有很高的性能价格比。
2）与高性能的分立元件相比，XLCPS 系列控制与保护开关电器的各项性能指标接近或超过由分立元件包括断路器（或熔
断器）+接触器+过载继电器+辅助电器等组成的控制保护系统，考虑到成套安装、调试等因素，总体价格基本相当或有
所降低。如果再考虑到其连续运行性能等因素，它的综合经济性能指标远高于由分立元器件组合的电器设备。
3）与中低档的分立元件相比，虽然 XLCPS 系列控制与保护开关电器的价格显得较高，但考虑到成套安装及调试维护、产
品寿命、连续运行性能、系统可靠性等因素，二者的综合经济性能指标基本接近。
4）设计选用简单明了，成套装配十分方便，调试维护非常简单，既可以节省大量的人力资源，又可以节省大量的材料、空
间等，加之产品性能指标高、功能多样化、运行可靠，因此，XLCPS 系列控制与保护开关电器产品的总体经济性能比
传统的由分立元件组成的控制保护系统要好得多。5）XLCPS 系列控制与保护开关电器完全可以替代进口产品，可以为国家节省外汇，它的使用，又极大地提高了我国低压
电器基础元件的水平，因此，社会效益特别明显。
4、CPS系列控制与保护开关电器的应用
1）主要功能
XLCPS采用模块化的单一产品结构型式，集成了断路器（熔断器）、接触器、过载（或过流）保护器、欠电压保护器
等电器元件的综合功能，根据需要选配功能模块或附件，即可实现对一般的电动机负载、配电负载的控制与保护。
2）主要用途
XLCPS主要用于交流 50Hz（60Hz）、额定电压380V、电流自0.16A至100A的电力系统中接通、承载和分断正常条
件下包括规定的过载条件下的电流，且能够接通、承载并分断规定的非正常条件下的电流（如短路电流）。
3）适用领域
（1）现代化建筑中的泵、风机、空调、消防、照明等电控系统。
（2）冶金、煤矿、钢铁、石化、港口、船舶、铁路等领域的电动机控制与保护。
（3）电动机控制中心（MCC），尤其是智能化电控系统或要求高分断的MCC（如要求Ics 达到80KA的配电控制系统）。
（4）工厂或车间的单机控制与保护。二、产品型号及意义
XLCPS ( )
电机过载脱扣器脱扣级别（10A、10、20、30），10A不标注
过载电子脱扣器额定工作电流范围
操作电压（380V、220V、110V等），220V不标注
附件（辅助触头40），无不标注
极数（3），无附件时不标注
负载性质（电机M/配电L）
额定电流（16A、32A、45A、63A、80A、100A）
XLCPS主体壳架电流等级（45、100）
G表示带隔离功能；消防型（B-报警不保护）
智能型（N）
扬州新菱电器控制与保护开关电器
注：
一、 在正常情况下，当额定电流在45A以下时开关选用45A主体壳架，45A~100A开关选用100A主体壳架。45A以下开关也可选用100A主体壳架。
二、 开关基本配置=开关本体+电子过载脱扣器+短路报警触头+过载报警触头（XLCPSB型为消防报警触头）+一组辅助触头（二常开一常闭）。
为实现XLCPS系列控制与保护开关电器产品的设计及应用，针对电气系统的有关要求，根据设计院电气工程设计人员和生产企业
的需求，依据国家与行业执行的有关标准、规范和规定，并参考了常用电机控制电路图集，特编制了XLCPS系列控制与保护开关电器
的二次控制原理图等，供广大设计人员及企业参考选用。
一、XLCPS 系列控制与保护开关电器介绍
一、 新型多功能的控制与保护开关电器（CPS）
CPS是英文 Control and Protective Switching Device的缩写，代表控制与保护开关电器。它是低压电器中的新型产品。CPS是国际
电工委员会IEC给出的标准代号，出版的标准为IEC947-6-2 1992，我国相应的国家标准为GB14048.9-1998，标准名称为《低压开关设
备和控制设备 第6部分-多功能电器第2节-控制与保护开关电器》。
CPS的第一代产品体积比较大，保护采用的双金属片技术；第二代产品尽管解决了体积大的问题，但保护技术没有什么大的突破；
一直到上世纪九十年代中期，才出现了以微电子为保护技术的第三代产品。本公司研制开发的XLCPS 系列控制与保护开关电器就是以
此技术为基础，并在此基础上通过应用新的微电子技术，使控制与保护开关电器保护技术得到了新的发展。
二、 XLCPS 系列控制与保护开关电器介绍
1、 XLCPS的关键技术：
1）以接触器为主体的模块式组合结构技术。产品采用了以接触器为主体的模块式组合结构，以一个具有独立结构形式的单一
产品实现隔离电器、断路器、接触器等分离元件的主要功能。代表当今世界同类产品最高水平的法国 TE 公司，其生产的
LD系列CPS采用的就是这种技术。
2）限流触头灭弧技术。限流触头灭弧系统是开关保护的执行部分，是产品的心脏，特别是瞬时脱扣部分及触头灭弧系统，决
定了产品的分断能力和电寿命指标。
3）电磁控制技术。电磁控制系统是接触器部分的关键部件，XLCPS采用的电磁控制技术，可保证接触器部分的各个技术参数，
如动作的可靠性、分断能力、电寿命、机械寿命、电磁兼容等大大好于传统产品。
4）微电子保护技术。过载保护和短路短延时保护采用国际上最先进的微电子保护技术、CPU核心芯片。5）多功能自配合保护技术。在产品的过载长延时、短路短延时和短路瞬时三段保护系统中，除短路保护采用快速电磁机构外，
还有过载保护的延时和执行机构以及欠压保护机构，这些机构之间良好的配合大大地提高了整个产品的自配合保护性能。
6）智能控制技术：
①具有断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、三相不平衡、启动延时等诸多功能。
②监控器对各种故障运行状态采用液晶显示。
③应用微机和数字处理技术， 测量精度高、线性好、故障分辨准确可靠，抗干扰能力强。
④采用E2PROM 存储记忆技术，实现参数设定，断电后设定参数仍保存下来，无须再设定。
⑤配有设置键、移位键、数据键、复位键，可对各种参数进行设定和修改。
⑥故障查询功能：可查询最近5次动作的故障数据。
⑦模拟故障电流功能：可进行模拟实际运行电流或过电流进行检测。
7）关键零部件加工技术。产品对零部件加工有非常高的精度要求，对工装夹具、生产设备等也有很高加工精度的要求。
8）模拟过电流检测：根据现场实际情况和现场要求，有时无法带负载进行运行调试，即使可以带负载有时也很麻烦，我公司
根据这一现状，在本公司开关中增加模拟过电流功能。即在不加负载的情况下可模拟电机的正常运行电流和过电流的大小
和数值。可方便显示开关的动作特性。
2．XLCPS系列产品与其他产品技术性能分析比较
1）与分立元件构成的系统相比
（1）具有控制与保护自配合的特性
XLCPS系列控制与保护开关电器集控制与保护功能于一体，相当于塑壳断路器（熔断器）+接触器+热继电器+辅助电器，
很好地解决了分立元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题，使保护与控制特性配合更完美合理（具有
反时限、定时限和瞬时三段特性），只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品，代替以往的包括自电源进线至负载
端的各种电器元件，大大地减轻了设计人员的设计工作量，大大方便了安装、调试和维修。
（2） 具有可比拟的运行保护可靠性和系统的连续运行特性
XLCPS系列控制与保护开关电器采用了双断点触头灭弧结构，在分断短路电流后无需维护即可投入使用，即具有分断短路
故障后的连续运行性能。XLCPS 系列控制与保护开关电器在进行了分断短路电流I cs（额定运行短路电流）试验后，仍具
有6000次以上的AC4 电寿命，这是由分立器件构成的系统难以达到的。XLCPS系统控制与保护开关电器的这一特性极大
地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行性能，其中Ics 可达80KA，这个指标为同类产品国际领先、国内的最高指标。2）与塑壳断路器相比
（1） 具有分断能力高、飞弧距离小的特性
XLCPS系列控制与保护开关电器在 380V额定运行时，它的短路分断能力Ics达到高分断型的80KA（标准型为50KA，经
济型为 15KA-35KA）。在 80KA 预期短路电流下的分断时间仅为 2-3ms，限流系数达到 0.2 以下，达到塑壳断路器的领先
水平，接近熔断器的限流水平，大大限制了短路电流对系统的动、热冲击，并且 XLCPS 系列控制与保护开关电器的飞弧
距离（最小安全区域）仅为20-30mm。
（2） 与塑壳断路器构成的保护系统相比，具有保护整定电流的特性
XLCPS系列控制与保护开关电器的过载、过流保护电流均可在面板上进行调整，即除了常规的过载保护电流根据负载功率
进行整定外，过流保护整定电流也可在面板上进行调整（配电负载的调整范围为3-6Ie，电动机负载的调整范围为6-12 Ie）。
克服了塑壳断路器出厂后用户无法调整过流保护整定电流的缺点，使得XLCPS 系列控制与保护开关电器产品即使安装在线
路末端，由于线路阻抗大导致短路电流较小时，同样具有很好的短路保护功能。
3）与接触器的控制性相比
（1）具有寿命长、操作方便的特性。XLCPS 系列控制与保护开关电器的机械寿命达500-1000万次，电寿命AC3 为120-150
万次。
（2）既可就地手动操作，又可实现远距离自动控制功能。
3、XLCPS系列控制与保护开关电器的经济效益、社会效益分析
1）与国外同类产品相比，XLCPS 系列控制与保护开关电器产品的主要性能指标相当，但总体价格仅为国外同类产品的 30
％左右，在市场竞争中具有很高的性能价格比。
2）与高性能的分立元件相比，XLCPS 系列控制与保护开关电器的各项性能指标接近或超过由分立元件包括断路器（或熔
断器）+接触器+过载继电器+辅助电器等组成的控制保护系统，考虑到成套安装、调试等因素，总体价格基本相当或有
所降低。如果再考虑到其连续运行性能等因素，它的综合经济性能指标远高于由分立元器件组合的电器设备。
3）与中低档的分立元件相比，虽然 XLCPS 系列控制与保护开关电器的价格显得较高，但考虑到成套安装及调试维护、产
品寿命、连续运行性能、系统可靠性等因素，二者的综合经济性能指标基本接近。
4）设计选用简单明了，成套装配十分方便，调试维护非常简单，既可以节省大量的人力资源，又可以节省大量的材料、空
间等，加之产品性能指标高、功能多样化、运行可靠，因此，XLCPS 系列控制与保护开关电器产品的总体经济性能比
传统的由分立元件组成的控制保护系统要好得多。5）XLCPS 系列控制与保护开关电器完全可以替代进口产品，可以为国家节省外汇，它的使用，又极大地提高了我国低压
电器基础元件的水平，因此，社会效益特别明显。
4、CPS系列控制与保护开关电器的应用
1）主要功能
XLCPS采用模块化的单一产品结构型式，集成了断路器（熔断器）、接触器、过载（或过流）保护器、欠电压保护器
等电器元件的综合功能，根据需要选配功能模块或附件，即可实现对一般的电动机负载、配电负载的控制与保护。
2）主要用途
XLCPS主要用于交流 50Hz（60Hz）、额定电压380V、电流自0.16A至100A的电力系统中接通、承载和分断正常条
件下包括规定的过载条件下的电流，且能够接通、承载并分断规定的非正常条件下的电流（如短路电流）。
3）适用领域
（1）现代化建筑中的泵、风机、空调、消防、照明等电控系统。
（2）冶金、煤矿、钢铁、石化、港口、船舶、铁路等领域的电动机控制与保护。
（3）电动机控制中心（MCC），尤其是智能化电控系统或要求高分断的MCC（如要求Ics 达到80KA的配电控制系统）。
（4）工厂或车间的单机控制与保护。二、产品型号及意义
XLCPS ( )
电机过载脱扣器脱扣级别（10A、10、20、30），10A不标注
过载电子脱扣器额定工作电流范围
操作电压（380V、220V、110V等），220V不标注
附件（辅助触头40），无不标注
极数（3），无附件时不标注
负载性质（电机M/配电L）
额定电流（16A、32A、45A、63A、80A、100A）
XLCPS主体壳架电流等级（45、100）
G表示带隔离功能；消防型（B-报警不保护）
智能型（N）
扬州新菱电器控制与保护开关电器
注：
一、 在正常情况下，当额定电流在45A以下时开关选用45A主体壳架，45A~100A开关选用100A主体壳架。45A以下开关也可选用100A主体壳架。
二、 开关基本配置=开关本体+电子过载脱扣器+短路报警触头+过载报警触头（XLCPSB型为消防报警触头）+一组辅助触头（二常开一常闭）。
