低压断路器及低压断路器在作用

1、低压断路器低压断路器 (曾称自动开关 是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷 电流, 还可以接通和分断短路电流的开关电器。 低压断路器在电路中除起控制作 用外,还具有一定的保护功能,如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路 器的分类方式很多, 按使用类别分, 有选择型 (保护装置参数可调 和非选择型 (保 护装置参数不可调 , 按灭弧介质分,有空气式和真空式 (目前国产多为空气式 。 低压断路器容量范围很大,最小为 4A ,而最大可达 5000A 。 低压断路器广泛应 用于低压配电系统各级馈出线, 各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保 护。低压断路器分为万能式断路器和塑料外壳式断

2、路器两大类, 目前我国万能式断路 器主要生产有 DWl5、 DWl6、 DWl7(ME、 DW45等系列, 塑壳断路器主要生产有 DZ20、 CMl 、 TM30等系列。断路器都是由本体和附件组成。 本体是不带任何附件, 但能确保顺利合、 分电路, 并且有在电路或设备发生过载、 短路等事故时, 自动切断故障的功能。 而附件作 为断路器功能的派生补充, 为断路器增加了控制手段和扩大保护功能, 使断路器 的使用范围更广、保护功能更齐全、操作和安装方式更多。目前断路器附件已成为断路器不可分割的一个重要部分, 但附件并不是越齐全越 好, 这就要根据具体的控制线路和保护线路来合理地应用附件, 避免造成不

3、必要 的浪费,同时要分清电压等级,交流或直流,辅助触头的对数等,如应用不当, 不但不起保护作用, 而且还会造成很大的经济损失。 下面对断路器的附件功能和 应用进行分析,使用户在应用断路器附件时有所帮助。低压断路器在作用?一、引言低压断路器分为万能式断路器和塑料外壳式断路器两大类, 目前我国万能式 断路器主要生产有 DWl5、 DWl6、 DWl7(ME、 DW45等系列,塑壳断路器主要 生产有 DZ20、 CMl 、 TM30等系列。断路器都是由本体和附件组成。 本体是不带任何附件, 但能确保顺利合、 分 电路, 并且有在电路或设备发生过载、 短路等事故时, 自动切断故障的功能。 而附件作为断

4、路器功能的派生补充, 为断路器增加了控制手段和扩大保护功 能,使断路器的使用范围更广、保护功能更齐全、操作和安装方式更多。 目前断路器附件已成为断路器不可分割的一个重要部分, 但附件并不是越齐 全越好, 这就要根据具体的控制线路和保护线路来合理地应用附件, 避免造 成不必要的浪费,同时要分清电压等级,交流或直流,辅助触头的对数等, 如应用不当, 不但不起保护作用, 而且还会造成很大的经济损失。 下面对断 路器的附件功能和应用进行分析,使用户在应用断路器附件时有所帮助。 二、内部附件1.辅助触头:与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头,主要用于断 路器分、 合状态的显示, 接在断路器的控制电路

5、中通过断路器的分合, 对其 相关电器实施控制或联锁。 例如向信号灯、 继电器等输出信号。 万能式断路器有六对触头 (三常开、三常闭 , DW45有八对触头 (四常开、四常闭 。塑 壳断路器壳架等级额定电流 100A 为单断点转换触头, 225A 及以上为桥式触 头结构,约定发热电流为 3A ;壳架等级额定电流 400A 及以上可装两常开、 两常闭,约定发热电流为 6A 。操作性能次数与断路器的操作性能总次数相 同。2.报警触头:用于断路器事故的报警触头,且此触头只有当断路器脱扣分 断后才动作, 主要用于断路器的负载出现过载短路或欠电压等故障时而自由 脱扣, 报警触头从原来的常开位置转换成闭合位

6、置, 接通辅助线路中的指示 灯或电铃、 蜂鸣器等, 显示或提醒断路器的故障脱扣状态。 由于断路器发生 因负载故障而自由脱扣的机率不太多, 因而报警触头的寿命是断路器寿命的 1/10。报警触头的工作电流一般不会超过 1A 。3.分励脱扣器:是一种用电压源激励的脱扣器,它的电压可与主电路电压 无关。 分励脱扣器是一种远距离操纵分闸的附件。 当电源电压等于额定控制 电源电压的 70%-110%之间的任一电压时,就能可靠分断断路器。分励脱 扣器是短时工作制,线圈通电时间一般不能超过 1S ,否则线会被烧毁。塑 壳断路器为防止线圈烧毁, 在分励脱扣线圈串联一个微动开关, 当分励脱扣 器通过衔铁吸合, 微

7、动开关从常闭状态转换成常开, 由于分励脱扣器电源的 控制线路被切断, 即使人为地按住按钮, 分励线圈始终不再通电就避免了线 圈烧损情况的产生。 当断路器再扣合闸后, 微动开关重新处于常闭位置。 但 万能式 DW45产品在出厂时要由用户在使用时在分励脱扣器线圈之前串联一 组常开触头。4.欠电压脱扣器:欠电压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时,使 断路器有延时或无延时断开的一种脱扣器, 当电源电压下降 (甚至缓慢下降 到额定工作电压的 70%至 35%范围内,欠电压脱扣器应运作,欠电压脱扣 器在电源电压等于脱扣器额定工作电压的 35%时,欠电压脱扣器应能防止 断路器闭全;电源电压等于或大于 8

8、5%欠电压脱扣器的额定工作电压时, 在热态条件下, 应能保证断路器可靠闭合。 因此, 当受保护电路中电源电压 发生一定的电压降时, 能自动断开断路器切断电源, 使该断路器以下的负载 电器或电气设备免受欠电压的损坏。 使用时, 欠电压脱扣器线圈接在断路器 电源侧,欠电压脱扣器通电后,断路器才能合闸,否则断路器合不上闸。 三、外部附件1.电动操作机构,是用于远距离自动分闸和合闸断路器的一种附件,电动 操作机构有电动机操作机构和电磁铁操作机构两种, 电动机操作机构为塑壳 式断路器壳架等级额定电流 400A 及以上断路器和万能式断路器,电磁铁操 作机构适用于塑壳断呼器壳架等级额定电流 225A 及以下

9、断路器,无论是电 磁铁或电动机, 它们的吸合和转动方向都是相同, 仅由电动操作机构内部的 凸轮的位置来达到合、 分, 断路器在用电动机构操作时, 在额定控制电压的 85%-110%之间的任一电压下,应能保证断路器可靠闭合。2.释能电磁铁:这种释能电磁铁适用于万能式断路器有电动机预储能机构 (由电动储能机构使它的操作弹簧机构储能 。 当用户按下按钮, 电磁铁线圈 激励后,电磁铁闭合使储能弹簧释放,断路器合闸。3.转动操作手柄,适用于塑壳断路器,在断路器的盖上装转动操作手柄的 机构, 手柄的转轴装在它的机构配合孔内, 转轴的另一头穿过抽屉柜的门孔, 旋转手柄的把手装在成套装置的门上面所露出的转轴头

10、, 把手的圆形或方形座用螺钉固定的门上, 这样的安装能使操作者在门外通过手柄的把手顺时针 或逆时针转动, 来确保断路器的合闸或分闸。 同时转动手柄能保证断路器处 于合闸时, 柜门不能开启; 只有转动手柄处于分闸或再扣, 开关板的门才能 打开。 在紧急情况下, 断路器处于 " 合闸 " 而需要打开门板时, 可按动转动手 柄座边上的红色释放按钮。4.加长手柄:是一种外部加长手柄,直接装于断路器的手柄上,一般用于 600A 及以上的大容量断路器上,进行手动分合闸操作。5. 手柄闭锁装置:是在手柄框上装设卡件, 手柄上打孔然后用挂锁锁起来。 主要用于断路器处于合闸工作状态时,不容许

11、其他人分闸而引起停电事故, 或断路器负载侧电路需要维修或不允许通电时,以防被人误将断路器合闸, 从而保护维修人员的安全或用电设备的可靠使用。6.接线方式:断路器的接线方式有板前、板后、插入式、抽屉式,用户如 无特殊要求,均按板前供货,板前接线是常见的接线方式。(1板后接线方式:板后接线最大特点是可以在更换或维修断路器,不必重 新接线, 只须将前级电源断开。 由于该结构特殊, 产品出厂时已按设计要求 配置了专用安装板和安装螺钉及接线螺钉, 需要特别注意的是由于大容量断 路器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用,因此安装时必须引起重 视,严格按制造厂要求进行安装。(2插入式接线:在成套装置的安装

12、板上,先安装一个断路器的安装座,安 装座上 6个插头, 断路器的连接板上有 6个插座。 安装座的面上有连接板或 安装座后有螺栓, 安装座预先接上电源线和负载线。 使用时, 将断路器直接 插进安装座。如果断路器坏了,只要拔出坏的,换上一只好的即可。它的更 换时间比板前,板后接线要短,且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此 目前我国的插入式产品,其壳架电流限制在最大为 400A 。从而节省了维修 和更换时间。 插入式断路器在安装时应检查断路器的插头是否压紧, 并应将 断路器安全紧固,以减少接触电阻,提高可靠性。(3抽屉式接线:断路器的进出抽屉是由摇杆顺时针或逆时针转动的,在主 回路和二次回路中均采

13、用了插入式结构, 省略了固定式所必须的隔离器, 做 到一机二用,提高了使用的经济性,同时给操作与维护带来了很大的方便, 增加了安全性、可靠性。特别是抽屉座的主回路触刀座,可与 NT 型熔断路 器触刀座通用,这样在应急状态下可直接插入熔断器供电。四、结束语由于分励脱扣器、 欠电压脱扣器, 电动操作机构和闭锁电磁铁具有不同的电 压等级和交流、 直流不同的电源, 用户在订货时加以说明, 同时用户在选用 时不可能用单一的附件,如需两台断路器电气联锁 (当一台合闸时,另一台 必须分闸 则可选用辅助触头和分励脱扣器或电动操作机构,在进行板前和 板后接线时一定要把螺钉紧固,以免烧坏断路器。五、其他事项交流断

14、路器可以派生为直流电路的保护,但必须注意三点改变:1、过载和短路保护过载长延时保护。 采用热动式 (双金属元件 作过载长延时保护时, 其动作 源为 I2R ,交流的电流有效值与直流的平均值相等,因此不需要任何改制即 可使用。 但对大电流规格, 采取电流互感器的二次侧电流加热者, 则因互感 器无法使用于直流电路而不能使用。如果过载长延时脱扣器是采用全电磁式 (液压式, 即油杯式 , 则延时脱扣特 性要变化,最小动作电流要变大 110% 140%,因此,交流全电磁式脱扣 器不能用于直流电路 (如要用则要重新设计 。短路保护。 热动电磁型交流断路器的短路保护是采用磁铁系统的,它 用于经滤波后的整流电

15、路(直流 ,需将原交流的整定电流值乘上一个 1. 3的系数。全电磁型的短路保护与热动电磁型相同。2、断路器的附件,如分励脱扣器、欠电压脱扣器、电动操作机构等;分励、 欠电压均为电压线圈, 只要电压值一致, 则用于交流系统的, 不需作任何改 变,就可用于直流系统。辅助、报警触头,交直流通用。电动操作机构,用 于直流时要重新设计。3、 由于直流电流不像交流有过零点的特性, 直流的短路电流 (甚至倍数不大 的故障电流 的开断;电弧的熄灭都有困难,因此接线应采用二极或三极串 联的办法,增加断口,使各断口承担一部分电弧能量。4、除传统的热磁脱扣器外,电子脱扣器也得到了广泛应用。电子脱扣器的 一个重要优点

16、在于在环境温度变化的情况下,仍能稳定地工作。摘 要 :本文介绍了低压 断路器 的限流作用和供配电系统中选择性保护、级联保护的重要 性 , 并提出了实际解决方案 , 对提高低压配电系统的可靠性、 选择性、 安全性有很好的借鉴作 用。关键词 :断路器 ; 选择性 ; 级联保护中图分类号 : TM561 文献标志码 :A 文章编号 :100820155 (2010 0620116202 1. 概述随着我国国民经济的飞速发展 , 新上用户配电所越来越多 , 用电要求也越来越高。 低压断 路器是直接面向广大电力用户的重要设备 , 低压断路器如何选用得安全、经济、合理显得尤 为重要。在设计低压配电系统时

17、, 应注意低压断路器的选择性和级联保护性。目前我们在设计 变压器 低压侧出线系统时 , 大量采用塑壳断路器 , 国内外目前生产的塑 壳断路器大多是能够快速开断而有限流作用的 , 但在配电 开关 的选择性配合上往往忽略了断 路器或 熔断器 组成选择性好的保护配合。 下面本人根据自己的实践经验浅谈一下塑壳断路器 在线路发生短路时的限流作用及配电开关的选择性配合。2. 断路器的限流作用断路器的负载出现短路时 , 由于断路器具有极快的分断速度 , 在短路电流未来得及达到 预期峰值前即被切断 , 使实际短路电流产生的能量比预期能量减少 , 使得电网、 用电电器受到 的机械应力及热耗大大减小。短路电流从零

18、迅速上升到峰值的时间是在短路发生后半周波 (10ms 的时刻 , 使得断路器起到限制短路电流和通过能量的作用 , 也就是说在短路电流上升 未达到峰值之前 (10ms 之内 断开。限流型断路器比一般断路器多一个限流系数 , 就是指实际分断电流峰值与预期短路电流 峰值之比。 限流断路器的快速动作是利用短路电流所产生的电动力作为推动断路器触头快速 动作的力。断路器固有动作时间后即触头斥开后电弧出现 , 利用电弧电阻的迅速增加限制短 路电流的上升至断弧。一般限流型断路器具有快速断开和限制短路电流上升的特点 , 特别适用于可能发生特大 短路电流的网络中。但正因为限流断路器在短路电流大于或等于其瞬时 脱扣

19、器 的整定值时 , 将会在数毫秒内脱扣 , 故一般不宜用于有下级断路器情况下的选择性保护。当前国内外生产 的塑壳断路器产品仅注明有限流能力 , 缺少限流能力应有具体指标 , 只有运用这些指标 , 通过 设计的实际计算 , 才能在工程中具体使用。3. 配电断路器选择性保护的重要性低压配电设计规范 ( GB50054 - 95 第 4. 1. 2条规定:“配电线路采用的上下级 保护电器 , 其动作应具有选择性 ; 各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器 , 可 采用无选择性切断。”民用建筑电气设计规范(J GJ 16 - 2008 第 7. 6. 1. 2 条规定:“配电线路采用 的上下

20、级保护电器,其动作应具有选择性,各级之间应能协调配合。当有困难时,对于非重要 负荷除第一、二级之间具有选择性动作外,其他可无选择性动作。” 上下级断路器之间的选择性配合,就是在线路上发生故障时,靠近故障点的断路器最先 动作,切断故障部分,从而使系统的其他部分迅速恢复正常运行。 配电系统设计的主要任务是使所设计的系统,尽可能在最短的时间内消除故障,同时维 持高度的供电连续性,尽可能地限制断电的范围,最佳保护和最优供电连续性的目标,应由正 确选择和调整保护设备来最大限度地实现。为了正确地选择和调整保护设备,必须进行保护 设备配合的研究。 4. 选择性配合保护的实现 选择性配合保护,就是在下一级保护

21、电器的保护范围内发生短路,过电流故障时应该由 该保护电器动作,上一级保护电器不动作,而当该保护电器拒动时,上一级保护电器才动作, 要分范围和有先后次序要求。选择性保护技术是断路器限流特性的应用形式,它利用上级断 路器的分断能力大于或等于下级预期短路电流的特点。 当下级选用的额定分断能力低于预期 短路电流的断路器时,通过线路的短路电流由上级限流型断路器进行限制,使原来分断不了 的短路电流,由上级和下级断路器同时分断,这样可使下级断路器较顺利地分断比它额定分 断能力要大的短路电流,无形中下级断路器的实际分断能力相对增强了。 低压配电系统中使用的断路器按其保护性能可分为,选择性和非选择性两类。如果上一级断 路器采用选择性断路器,下一级断路器采用非选择性断路器或选择性断路器,主要是利用短 延时脱扣器的延时动作或延时动作时间的不同,以获得选择性。通过上一级断路器的延时动 作,无论下一级断路器是选择性还是非选择性断路器,上一级断路器的瞬时过电流脱扣器整 定电流一般不得小于下一级断路器出线端的最大三相短路电流的 1. 1 倍;如果下一级是非 选择性断路器,为防止在下一级断路器所保护回路发生短路电流时,