第3节低压断路器

1、低压断路器原理、结构和选择一、定义一、定义二、分类二、分类三、工作原理、主要参数三、工作原理、主要参数四、低压断路器的结构四、低压断路器的结构五、选用指导五、选用指导六、失效分析介绍六、失效分析介绍内容提纲内容提纲一.定义什么是断路器什么是断路器? 能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。 1)正常电路条件:接通、承载及分断额定电流。2)非正常电路条件：a.过载：接通、承载一定时间和分断过载电流b.短路：接通、迅速分断短路电流一、定义一、定义二、分类二、分类三、工作原理、主要参数三、工作原理、主要参数四、低压断

2、路器的结构四、低压断路器的结构五、选用指导五、选用指导六、失效分析介绍六、失效分析介绍内容提纲内容提纲断路器的分类按结构形式万能框架式，塑料外壳式，模数化小型断路器按使用类别选择型、非选择型按保护类型基本保护、选择性保护、选择性+接地保护、选择性保护+漏电保护按用途配电用，家用及类似场所用，电动机保护用，漏电保护用，特殊用途等按极数单极，双极，三极和四极按灭弧介质空气式，真空式按结构分类万能式框架断路器塑料外壳断路器小型断路器电动机保护断路器漏电保护断路器液压电磁式断路器按用途分类按极性分类：单极双极三级四级一、定义一、定义二、分类二、分类三、工作原理、主要参数三、工作原理、主要参数四、低压断

3、路器的结构四、低压断路器的结构五、选用指导五、选用指导六、失效分析介绍六、失效分析介绍内容提纲内容提纲三. 工作原理、主要参数1.断路器的工作原理断路器的工作原理断路器种类多，但基本结构和工作原理是基本相同的。额定电流或以下，不会动作过载电流时，双金属片发热变形，推动牵引杆操作机构的传动，触头断开短路电流时，磁脱扣器迅速动作，推动牵引杆操作机构的传动，触头断开1）双金属片（延时脱扣器、热脱扣器）双金属片（延时脱扣器、热脱扣器）热脱扣原理原理 将两片不同的金属薄片熔接在一起形成一个双金属片。当温度升高（降低），两层金属膨胀（收缩），其中一层膨胀（收缩）得更多，双金属片发生弯曲。 2)磁脱扣器（瞬

4、动脱扣器）磁脱扣器（瞬动脱扣器）一般利用电磁原理制成，又称为电磁脱扣器。整定值内，磁力弹簧力, 衔铁不运动;短路时，产生强磁，吸力克服弹簧阻力，衔铁（动铁芯）被吸引，迅速运动。磁脱扣原理三.工作原理、主要参数3.主要技术参数主要技术参数三.工作原理、主要参数塑壳断路器塑壳断路器1额定电压2额定绝缘电压3额定电流4壳架等级额定电流5使用类别6保护特性7分断能力8动作时间9寿命(1)额定电压额定电压(3)额定电流额定电流(2)额定绝缘电压额定绝缘电压 在规定条件下长期运行的工作电压。常用的有220V、380V、500V、690V、1000V等；在规定条件下，用来度量电器在不同电位部分的绝缘强度、电

5、气间隙和爬电距离的标称电压值；在规定条件下，可长期通过的电流；三.工作原理、主要参数(4)壳架等级额定电流壳架等级额定电流 同一壳架的电器，额定电流不同，但外形尺寸和结构相同三.工作原理、主要参数框架或塑料外壳同中能装的最大脱扣器电流；（5)使用类别使用类别电流种类类别典型用途标准AC和DCA无额定短时耐受电流要求的电路保护 GB14048.2B具有额定短时耐受电流要求的电路保护6)额定短时耐受电流额定短时耐受电流在规定实验条件下短时间所能承受的电流值，短时时间为0.05，0.1，0.25，0.5，1s。三.工作原理、主要参数三.工作原理、主要参数(7)分断能力分断能力分断短路电流的能力，是断

6、路器技术指标中最重要的一项。1）极限短路分断能力Icu按规定程序动作之后，不考虑断路器继续承载它的额定电流。2）运行短路分断能力Ics按规定程序动作之后，须考虑断路器继续承载它的额定电流。注意：额定工作电流为In3）设置）设置Icu和和Ics的意义：的意义：哪一个能代表断路器的额哪一个能代表断路器的额定短路分断能力，定短路分断能力，Icu还还是是Ics？Icu切断最大故障电流。Ics重复切断故障电流。三.工作原理、主要参数(8)保护特性保护特性 延时脱扣 瞬时脱扣 t I/InL3510I热磁脱扣器的“跳闸”保护曲线1三.工作原理、主要参数过载电流时,由过载脱扣器感测电路，有一定的延迟时间；短

7、路电流时，需要迅速切断电路，由瞬动脱扣器感测，迅速反应，使断路器跳闸。一般用电流大小与动作时间的关系曲线来表示。ab段-过载长延时部分ce段-短路短延时部分df段-瞬时动作部分1）特性曲线ab + df段ab + ce段ab + cg + hf段，过载长延时、短路短延时、严重短路瞬动两段保护特性三段保护特性三.工作原理、主要参数2)断路器的保护特性和使用类别的关系：电流使用类别 特性常用断路器AC和DCAAbdf段小型断路器 多数塑壳断路器BAbce 段abcghf段少数塑壳断路器 框架断路器三.工作原理、主要参数三. 工作原理、主要参数(9)动作时间动作时间从出现过电流的瞬间开始到触头分离电

8、弧熄灭电路被完全分断所需要的全部时间，又称为全分断时间一般断路器的动作时间为3060ms，快速断路器的动作时间一般小于20ms。正常工作电流增大到脱扣器整定电流所需要的时间；过电流脱扣器行到信号开始动作传动机构触头分离，称为固有时间；触头分离产生电弧开始，到电弧完全熄灭，称为燃弧时间。(10)使用寿命使用寿命使用寿命包括电气寿命和机械寿命，这是指在规定的正常负载条件下动作而不必更换零部件的操作次数。断路器属于非频繁操作类器件，电气寿命和机械寿命要求不高，一般电气寿命为0.2 1.2万次，机械寿命为0.2 2万次。三. 工作原理、主要参数一、定义一、定义二、分类二、分类三、工作原理、主要参数三、

9、工作原理、主要参数四、低压断路器的结构四、低压断路器的结构五、选用指导五、选用指导六、失效分析介绍六、失效分析介绍内容提纲内容提纲低压断路器的结构低压断路器由触头、灭弧装置、操作机构和保护装置等组成一、定义一、定义二、分类二、分类三、工作原理、主要参数三、工作原理、主要参数四、低压断路器的结构四、低压断路器的结构五、选用指导五、选用指导六、失效分析介绍六、失效分析介绍内容提纲内容提纲四、选用指导1.断路器的选型断路器的选型（1）类型的选择（2）电气参数的确定（3）保护特性的选择2.断路器的应用断路器的应用（1）选择性配合（2）级联保护（3）串联、并联使用（4）上进线与下进线问题（5）隔离功能四

10、、选用指导1.断路器的选型断路器的选型（1）类型的选择根据电流大小来初步选型断路器的应用场合和保护要求结构特点主路开关用还是分支路开关用保护线路还是保护设备是否有漏电保护要求需要考虑断路器的尺寸和接线，如80A，100A和125A电流等级，有塑壳式开关和小型断路器。600A以上，框架断路器600A以下，塑壳断路器125A以下，小型断路器四、选用指导（2）电气参数的确定关键电气参数:额定电压、额定电流和分断能力；一般选用原则如下:额定电流额定电流线路实际工作电流线路实际工作电流额定电压额定电压电源和负载的额定电压电源和负载的额定电压分断能力分断能力线路的最大预期短路电流线路的最大预期短路电流选用

11、指导选用指导目前国标是和目前国标是和IEC标准相同！标准相同！选用指导四、选用指导（3）保护特性的选择原则:被保护对象的发热特性必须在保护特性曲线的右边.四、选用指导小型断路器的脱扣特性选择特特性性简简 述述应用示例应用示例 A快速（无延时）脱扣的使用场合，故障电流通常是23In；半导体设备保护 B允许通过的峰值电流3In；如变压器二次线路保护 C适用于大部分的电气回路，允许通过的峰值电流5In如电气线路保护 D较高的峰值电流10In如变压器一次保护四、选用指导ABCD热脱扣t 1h1.13I In1.13I In1.13I In1.13I Int1h1.45I In1.45I In1.45I

12、 In1.45I In磁脱扣t 0.1s2I In3I In5I In10I Int0.1s3I In5I In10I In20I In四. 选用指导（1）上下级选择性配合问题在不引起上级保护装置动作的情况下，只在发生故障的分支路保护断开。断路器之间的选择性配合上级断路器必须具备短路短延时的保护特性2.断路器的应用断路器的应用最好办法将上下级的保护特性绘制在同一坐标上,比较特性的配合情况；注意：上、下级断路器的保护特性不能交叉四. 选用指导四、选用指导断路器与熔断器的选择性配合一般情况下，熔断器作为后备保护，目的是扩大线路分断短路电流的能力。a.过载区域 熔断器的短时间允许特性不应与断路器的动

13、作特性相交，且应比断路器动作要慢；b.短路区域 应选择交接电流IB小于断路器的短路极限分断能力80%，当短路电流小于IB时，应由断路器动作。 A-熔断器弧前特性 B-熔断器动作特性 C-断路器的动作特性 Is-选择性极限电流 IB-交接电流 I-cu额定极限短路分断能力四、选用指导（2）断路器级联应用四、选用指导断路器级联，实际上是一种后备保护，目的是借助上级断路器，共同切断短路故障电流。四、选用指导级联(后备保护)与选择性保护比较级联保护选择性保护上级断路器无短路短延时带短路短延时下级断路器分断能力可以选小一些分断能力相对大一些保护对象下级所有负载将会停电，不会造成严重影响重要设备，只切断故

14、障回路而不涉及无故障回路。优选配置上、下级二段保护特性上级三段保护，下级二段保护特性保护效果效果差，上下级一起跳闸可能性高效果好，上下极一起跳闸可能性低经济性投入少，费用相对较低投入多，费用相对较高（3）串、并联使用四、选用指导四、选用指导（4）断路器的上进线与下进线问题为什么有的断路器只能上进线而不能下进线，而有的既能上进线又能下进线？主要跟断路器的结构有关。通常电源端用1、3、5表示，负载端用2、4、6表示，或直接标识“Line”(电源端)，Load(负载端)。凡是在规格书或产品上没有标识，则认为既能上进线又能下进线；进线方法（5）断路器的隔离功能 四、选用指导符号符号：在分闸位置，必须有

15、明显标记表明触头处于断开位置；断路器在分闸位置的触头开距 小型断路器4mm，塑壳断路器6mm；分闸位置，能承受6kV的冲击耐压试验；在1.1Ue,进线口和出线口之间的泄漏电流小于0.5mA安装一、定义一、定义二、分类二、分类三、工作原理、主要参数三、工作原理、主要参数四、低压断路器的结构四、低压断路器的结构五、选用指导五、选用指导六、失效分析介绍六、失效分析介绍内容提纲内容提纲低压断路器作为电路的关键保护装置，切断故障电路的可靠性要求是非常高的，一般不容易失效，但应用不当可能会造成不必要的损失。常见失效模式有：五.失效分析介绍失效模式失效机理特性不符合选用断路器和所保护对象特性不符，断路器起不到保护作用，或断路器不符合标准特性要求；开路（触头不导通）应用不当造成断路器意外跳闸触头受污染或内部机构装配问题短路（触头熔焊）时间非常短的冲击电流，断路器来不及动作，造成损伤，如雷电流五.失效分析介绍（1）断路器额定电流过大，没能及时切断故障电流如图，负荷开关的额定电流是400A，选用了额定电流1600A的断路器保护五.失效分析介绍（2）接线端子没有压紧，断路器意外跳闸。