断路器_动车论坛_

低压断路器 1 低压断路器的分类 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 低压断路器这一名称是我国在 1985 年公布低压断 路器标准后才得到统一使用的 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 欠压及漏电保护等 低压断路器可以手动直接操作和电动操作 也可以远方遥控操作 低压断路器的分类方式很多 其具体分类如下 按使用类别分为选择型 保护装置参数可调 和非选择型 保护装置参数不可调 按结构型式分为万能式 又称框架式 和塑壳式 按灭弧介质分为空气式和真空式 目前国产多为空气式 按操作方式分为手动操作 电动操作及弹簧储能机械操作 按极数分为单极 二极 三极及四极式 按动作速度分为一般型和快速型两种 快速型断路器又有交流快速型和直流快速型两 种 交流快速型断路器 通常称为限流断路器 其分断时间短到足以使短路电流在达到预 期峰值前即被分断 直流快速型断路器也可使分断时间短到足以使短路电流达到最大值之 前即被分断 按安装方式分为固定式 插入式 抽屉式及嵌入式等 按用途分为配电断路器 电动机保护用断路器 灭磁断路器和漏电断路器等几种 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及用电终端的控制和保护 2 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 1 触头系统 触头 静触头和动触头 在断路器中用来实现电路接通或分断 触头的基本要求为 能安全可靠地接通和分断极限短路电流及以下的电路电流 长期工作制的工作电流 在规定的电寿命次数内 接通和分断后不会严重磨损 常用断路器的触头型式有对接式触头 桥式触头和插入式触头 对接式和桥式触头多为面 接触或线接触 在触头上都焊有银基合金镶块 大型断路器每相除主触头外 还有副触头 和弧触头 断路器触头的动作顺序是 断路器闭合时 弧触头先闭合 然后是副触头闭合 最后才是主触头闭合 断路器分断时却相反 主触头承载负荷电流 副触头的作用是保护 主触头 弧触头是用来承担切断电流时的电弧烧灼 电弧只在弧触头上形成 从而保证了 主触头不被电弧烧蚀 长期稳定的工作 2 灭弧系统 低压断路器的灭弧系统用来熄灭触头间在断开电路时产生的电弧 灭弧系统包括两个部分 一为强力弹簧机构 使断路器触头快速分开 二是灭弧室 一般在触头上方设有灭弧室 3 操作机构 断路器操作机构包括传动机构和脱扣机构两大部分 传动机构 按断路器操作方式不同可分为手动传动 杠杆传 动 电磁铁传动及电动机传动 按闭合方式可分为储能闭合和非储能闭合 自由脱扣机构 自由脱扣机构的功能是实现传动机构和触头系统之间的联系 4 保护装置 断路器的保护装置由各种脱扣器来实现 断路器的脱扣器型式有 欠压脱扣器 过电流脱 扣器及分励脱扣器等 过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路脱扣器 欠压脱扣器用来监视工作电压的波动 当电网电压降低至 70 35 额定电压或电网 发生故障时 断路器可立即分断 在电源电压低于 35 额定电压时 能防止断路器闭合 带延时动作的欠压脱扣器 可防止因负荷陡升引起的电压波动造成的断路器不适当地分断 延时时间可为 1s 3s 和 5s 分励脱扣器用于远距离遥控或热继电器动作分断电路 过电流脱扣器用于防止过载和负载侧短路 一般断路器还具有短路锁定功能 用来防止断路器因短路故障分断后 故障未排除前再合 闸 在短路条件下 断路器分断 锁定机构动作 使断路器机构保持在分断位置 锁定机 构未复位前 断路器合闸机构不能动作 无法接通电路 5 其他 断路器除上述四类装置外 还具有辅助接点 一般有常开接点和常闭接点 辅助接点供信 号装置和智能式控制装置使用 3 断路器相关符号含义及关系式 断路器相关符号及含义为 Inm 为断路器壳架等级额定电流 A In 为断路器额定电流 A Icu 为额定极限短路分断电流 A Ics 为额定运行短路分断电流 A Icw 为额定短时耐受电流 A Ib 为线路负载计算电流 A Id 为该断路器负载侧短路电流 A 断路器符号关系式为 IdIcs Icw 7 1 Inm In IB 7 2 4 自动开关有哪些特点 常用的有哪几种自动开关 自动开关的特点是动作后不需要更换元件 电流值可随时整定 工作可靠 运行安全 断 流能力大 安装和使用方便 自动开关可分为塑料外壳式自动开关 原称装置式自动开 关 框架式自动开关 原称万能式自动开关 快速自动开关及限流式自动开关等几 种 5 自动空气开关的一般选用原则是什么 自动空气开关的一般选用原则如下 自动空气开关的额定电压 线路额定电压 自动空气开关的额定电流 线路计算负载电流 热脱扣器的整定电流 所控制负载的额定电流 电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流 负载电路正常工作时的峰值电流 自动空气开关欠电压脱扣器的额定电压 线路额定电压 6 断路器常见的触头形式有几种 断路器是一种开关电器 需要有极高的通断能力 因此 断路器主触头的形式极为重要 也就是主触头在进行多次接通或分断后 不致引起触头的烧坏 变形或温升过高 断路器 常见的触头有三种 插入式 可通过极大的短路电流而不会使触头分开 有电动补偿作用 主要适用在没 有电弧产生的接触处 常用于板后出线的插入式连接 桥式 一种双断点结构的触头 由于断点的增多 对灭弧十分有利 从而灭弧系统得 到简化 这种方式很适合用于容量较小的断路器上 对接式 有一对动 静触头 为了较好地保护触头使之不受大电流的损害 因此有三 挡触头 主触头 弧触头和副触头 双挡触头 主触头 弧触头 及单挡触头 在断路 器容量较小的情况下 常可制成单挡触头 对接式触头形式常用于容量较大的断路器上 7 什么叫做二段保护特性和三段保护特性 为了实现几种过电流保护装置动作特性的协调配合 达到选择性保护的目的 要求断路器 具有分段保护特性 例如 既要有反时限的过载保护段 也要有故障电流超过某一规定值 的瞬时动作段 甚至还要有定时延时动作段 如果只要求断路器有过载长延时动作和短路 瞬时动作 这就是二段保护特性 为了获得更完整的选择性及实现上下级断路器之间的 协调配合 要求断路器有过载长延时动作 短路短延时动作和特大短路瞬时动作 这就是 三段保护特性 8 简述限流断路器及其类型 所谓限流断路器 是指其分断时间短到足以使电流尚未达到预期峰值前即被分断的断路器 这种断路器大致可分为以下四种类型 由限流熔断器和通用型断路器组合而成的限流断路器 由自复式熔断器和通用型断路器组合而成的限流断路器 由金属限流线 一种电阻温度系数值很大的铁基合金线 和通用型断路器组合而成的 限流断路器 电动斥力式限流断路器 这种断路器利用短路电流通过触头 回路时所产生的巨大电动斥力 在预期短路电流达到峰值前就断开电路 目前 使用最 多的是电动斥力式限流断路器 主要有 DWX15 系列万能式限流断路器 以及由此派生 的带抽屉式安装结构的 DWX15C 系列限流断路器 此外 还有 DZX10 DZX16 系列塑 壳式限流断路器等 9 配电用断路器和电动机保护用断路器有何差别 配电用断路器主要用于配电系统 对配电线路中的导线 电缆及变压器等起到保护和通断 作用 因此 配电用断路器的规格较多 额定电流较大 短路分断能力较高 保持特性较 迟钝 这种断路器分为选择型和非选择型两类 选择型的既能按时间原则整定 也能按电 流原则整定 可使上下级有选择性地分闸 以切断故障电流 这种断路器若用来作为主开 关 除了有过载保护特性外 还具有短路延时动作特性 因此可实现选择性保护 其过电 流脱扣器也有返回特性 在规定时间内 几秒 如果在预定延时动作前过电流已回降 便自动返回而不脱扣 电动机保护用断路器用于频繁启动的电动机 有一定的短路分断 能力 视具体情况而定 短路保护要求较灵敏 不需要短路延时分断 但要避开启动电 流 即对 6Ie 时的动作时间有所要求 如可返回时间超过 5s 对机械寿命和电寿命要 求较高 有些断路器既可用于配电 也可用于保护和控制电动机 10 断路器的额定极限和额定运行短路分断能力如何确定 用户在设计 选择低压断路器的 短路分断能力时 应遵循的基本原则是 断路器的额定短路分断能力 线路可能出现 预 期 的短路电流 国际电工委员会 IEC947 2 和我国等效采用 IEC 的 GB14048 2 低压开关设备和控制设 备低压断路器 标准规定的短路分断能力有两种 额定极限短路分断能力 Icu 和额定运行 短路分断能力 Ics 1 Icu 和 Ics 的定义 Icu 为按规定的试验程序所规定条件 不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力 Ics 为按规定的试验程序所规定的条件 包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力 Icu 的试验程序为 o t co Ics 的试验程序为 o t co t co o 表示分断操作 co 表示接通操 作后紧接着分断操作 t 表示时间间隔 一般为 3min Ics 比 Icu 的试验程序多了一次 co 经过程序试验 能完全分断 熄灭电弧 并无超出规定的损伤 被认为 Icu 试验通 过 而 Ics 的合格标准 除与 Icu 相同外 还要增加温升和 5 寿命次数的接通 断开额 定电压 额定电流的试验 Ics 试验条件更苛该 2 Icu 和 Ics 的关系 Icu 和 Ics 都是断路器的一项重要技术性能指标 从实际情况出发 根据线路保护的需要 和断路器的不同结构 IEC947 2 和 GB14048 2 确定的 Ics 有 4 个或 3 个值 分别是 25 50 75 和 100 Icu 对 A 类断路器 即塑料外壳式 或 50 75 和 100 Icu 对 B 类断路器 即万能式或称框架式 断路器制造厂确定其产品的 Ics 值 凡符合上面标准规定的 Icu 百分值都是有效的 合格的产品 万能式断路器的绝大部分 不是所有规格 都是有过载长延时 短路短延时和短路瞬动的三段保护功能 能实现选 择性保护 因此大多数主干线 包括变压器的出线端 都采用它作主 保护 开关 塑壳 式断路器一般不具备短路短延时功能 仅有过载长延时和短路瞬动的二段保护 不能 做选择性保护 它们只能使用于支路 由于使用 适用 的情况不同 IEC92 船舶电 气 标准建议 具有三段保护的万能式断路器 偏重于它的 Ics 而大量使用于分支线路 的塑壳式断路器 应确保它有足够的 Icu 对此的理解是 主干线切除故障电流后更换新 断路器要慎重 主干线停电时间较久要影响一大片用户的供电 所以发生短路故障时要 求有 2 个 co 并且还要求继续承载一段时间的额定电流 而使用于支路的仅有二段保护 的断路器 在经过极限短路电流的分断和再次的接通分断后 已完成其使命 它不再承 载额定电流 可以更换新的 更换时停电的区域仅限于支路 因此影响较小 而它的 Ics 就可小于极限短路电流 Ics 在两类断路器上规定值也有所不同 塑壳式最小允许的 Ics 是 25 Icu 而万能式的 Ics 最小是 50 Icu Ics Icu 的断路器是很少的 即使是万能式 也很少有 Ics 100 Icu 有一种采用旋转双分断 点 技术的塑壳式断路器 它的限流性 能极好 短路分断能力的裕度很大 可以做到 Ics Icu 但价格很高 我国的 DW15 型万能式断路器 Ics 60 75 Icu DW45 智能型万能式断路器 Ics 62 5 65 Icu 国际上 ABB 公司的 F 系列 施耐德公司的 M 系列 Ics 也不 过达到 70 左右的 Icu 而塑壳式断路器 国内各种新型号的 Ics 大多数在 50 75 Icu 之间 有些厂商的广告或样本中称它的断路器 Ics Icu 如果不是限流型 则是有水分 的 选用它 最可靠 最严肃的办法是向他们索取 Ics Icu 的试验证书或型式试验报告 3 Icu 和 Ics 的选用 选择断路器的一个重要原则是断路器的短路分断能力 线路的预期短路电流 这个断路器 的短路分断能力通常是指它的极限短路分断能力 无论 A 类或 B 类断路器 它们的运 行短路分断能力绝大多数是小于它的极限短路分断能力 Icu 的 A 类 DZ20 系列 Ics 50 77 Icu CM1 系列 Ics 58 72 Icu TM30 系列 Ics 50 75 Icu 个别产品 Ics Icu B 类 DW15 系列 Ics 60 左右的 Icu 个别的如 630AIcs Icu 但短路分断能力仅 400V 时 30kA DW45 系列 Ics 62 5 80 Icu 不管是 A 类或 B 类断路器 只 要其 Ics 符合 IEC947 2 或 GB14048 2 标准规定的 Icu 百分比值都是合格产品 一 台容量为 1600kVA 的变压器 其副边的额定电流为 2312A 阻抗电压百分数 uK 取 6 最大预期短路电流应为 38 5kA 做保护用的断路器额定短路分断能力应 40kA 若 选 DW15 2500Y 的 2500A 或 DW45 3200 的 2500A 做主开关是能胜任的 由于现代 的动力中心的变压器与配电柜相距很近 甚至安装在一起 因此即使是支路 额定电流在 100A 它的预期短路电流也是很大的 因此 也要求线路中的塑壳断路器的短路分断能力 应达到 380V 40kA 例如 对某一新型塑壳式断路器 壳架等级电流为 160A Icu 为 380V 50kA Ics 为 380V 35kA 断定不能选用 理由是它的 Ics 仅为 35kA 小于线 路预期电流 38 5kA 这是一种误解 该型号断路器使用于支路 即使通过支路的短路电流 为 38 5kA 但此断路器 Icu 为 50kA 完全可以胜任 因此判断塑壳式断路器能否胜任某 一线路保护开关 是看它的 Icu 能否大于线路的预期短路电流 而它的 Ics 即使小一点 也无碍于它的作用的发挥 因为短路事故多种多样 如两相短路 其短路电流为三相短路 值的 2 3 或者离电源较远的地方 如 50m 100m 即使是三相短路 由于阻抗的 原因 三相短路时 事故电流大约是 50 60 的三相最大预期值 应提到的是 所有 断路器的短路分断能力 无论是 Icu 还是 Ics 都是周期分量有效值 在短路试验中接通的 电流是峰值电流 Ich 在试验站进行短路分断试验时 电压 短路电流 有效值 和功率 因数 cos 已调整好 它的接通电流也就被确定了 接通电流试验 c 试验 是 以峰值电流来考核触头和其他导电体承受的电动斥力和热稳定性的能力 有什么样的有效 值电流 分断电流 在其相应的功率因数下 便有什么样的峰值电流 使用者无需去考 虑峰值电流这个参数 11 简述低压断路器的接线方式 断路器垂直正向安装或横向安装时 以断路器面板上铭牌的字或标识做参数 将断路器 上方的接线端作为电源的进线端 又名电源端 将断路器下方的接线端作为负载的连接端 又名负载端 这种接线方式 称为上进线 反之将断路器上进线中的电源端当做负载端 负载端作为电源端来使用的接线方式 称下进线 1 典型的母联形式 断路器连线通常为上进线方式 但往往也因安装场合的缘故 对断路器要求以下进线方式 接线 例如 电源处于配电柜的下方 电源进线至断路器负载端较方便 也有柜子里上 下装有两台或两排的断路器 电源进线从中间部位引入 对上 下两台或两排的断路器分 别用下进线和上进线的接线方式 还有一种特殊场合 不管采用何种措施都避免不了下进 线的方式 即在建筑电气中较为经典的母联形式 如图 7 1 所示 图 7 1 典型的母联形式 图 7 1 中的 QF1 QF2 QF3 三台断路器是互为串联的形式 只能有两台断路器同时处于 合闸状态 并必须有一台处于断开状态 在实际运行中 常用三锁二钥匙来保证其连锁的 可靠性 如 HSW1 系列智能型万能式断路器就有此功能 三台断路器均具有相同的锁 能可靠地锁住机构的脱扣部位 三台断路器只能配有两把相同的钥匙 当钥匙插入并解锁 断路器的机构才能运作 使断路器正常合闸 正常运行时 QF3 不配备钥匙 断路器 QF3 处于断开位置 当两个电源中任一电源 如 QF2 不能供电时 将 QF2 的钥匙移至 QF3 上 则 QF2 断开 QF3 能合闸 所有负载通过 QF1 和 QF3 由同一电源供电 此时 QF3 为上进线方式 而当 QF1 不能供电时 所有负载通过 QF2 和 QF3 由同一电源供电 此 时 QF3 为下进线方式 因此 对于断路器 QF3 来讲 不管怎样的连线方式 分别对两 个电源而言 总有一个是上进线方式 一个是下进线方式 因此这种场合是避免不了采用 下进线方式的 2 不同的结构有不同的上下进线方式 是不是所有的断路器都能同时满足上进线和下进线的方式呢 按 GB14048 2 94 国家 低 压开关设备和控制设备低压断路器 标准规定 在断路器铭牌上或在制造厂提供的有关资 料中 注明电源端和负载端 如有必要区别的话 DW15 200 400 630 万能式断路 器 在制造厂家的样本或使用说明书中都明确指出 断路器的接线方式为上进线 用户不能将 电源端和负载端反接 在 DZ20 系列塑壳断路器行业标准 JB589 1997 则规定 断路 器有电源端和负载端标志 分别以 1 3 5 表示电源端 2 4 6 表示负载端 有 些厂家在 DZ20 系列产品盖的模具直接刻上了 1 3 5 和 2 4 6 阿拉伯数字 也 有些塑壳断路器的塑料盖上直接压制有英文 Line 和 Load 或者压制汉字 电源端 和 负载端 还有用不干胶标牌 标牌上有 Line 电源端 Load 负载端 字 样 凡有此字样均说明该断路器只能上进线 万能式断路器大多数在样本或制造说明书中 都有规定 若没有这种标识或说明 则意味着可以互为电源端和负载端 同样是 DW15 系列 壳架电流大于 630A 的断路器 如壳架电流为 1600A 2500A 4000A 的断路器 不仅能上进线 也能下进线 HSW1 系列 DW45 系列智能型万能式断路器中所用规格均 能上进线和下进线 而且在型式试验过程中 极限断路器分断能力 运行断路器分断能力 和短时耐受的试验时 均采用下进线方式考核 试验结果符合断路器所采用的标准 12 为什么有的断路器只能上进线不能下进线 而有的断路器既 能上进线又能下进线 这 主要跟产品的结构有关 静触点至断路器接线端距离较短 动触点焊至动触杆连着软连接 经脱扣器至连线端的距离较长 传统的断路器设计总是以连着静触头的接线端作为电源端 在动 静触点之间有灭弧系统隔离 在电源端各相之间的相间隔离电弧措施均在设计中给 予充分考虑 当断路器的动 静触点及连接部分 因绝缘采取相应的隔离措施 只要灭弧 系统正常熄弧 断路器也就能正常开断 但采用下进线的断路器在短路分断时 动 静触 点断开后 各相动触点连接部位均为带电体 在一段较长区域内 如轴间脱扣区有空隙 极限分断时产生的电弧因电动力及灭弧室缘故 大部分在灭弧系统中熄灭 但总有小部分 的带电游离气体与邻相带电体相遇 就可能产生相间短路 破坏了断路器正常断开 DW15 系列中壳架电流 1600A 及以上的规格 由于相间间距比壳架电流 630A 的断路器大 并采用隔离和绝缘手段 因此 虽然同为 DW15 系列 但却能同时满足上进线和下进线 要求 在 HSW1 和 DW45 系列的结构上 均将每相用塑壳结构隔离成独立小室 因此所 用规格都能上进线和下进线 目前国内应用较多的 HSW1 CM1 DZ20 和 H TO TG 各个系列塑壳断路器都只能上进线 而不能下进线 若一定要下进线 就要使产品的结构 有异 下降幅度也应不同 因此 用户应当按下进线的极限分断能力试验报告 才可判断 下降幅度 如果断路器垂直倒装 则断路器原负载端在上面 并作为电源端 断路器原电 源端在下面 作为负载端 其工作条件比垂直正装时更严格 因此在极限短路分断 除 因与正装下进线安装形式而引起相间短路外 还因灭弧在下方 分断时产生热气流方向是 向上的 对电弧进入弧室也稍有不利 断路器横向安装上进线时 极限断路分断时 电弧 主要是由于电动力驱动进入灭弧栅片灭弧 即使是触点断开时产生的热气流向上时 其上 方仍然是灭弧室的金属栅片 只不过是灭弧室也处于横放位置 断路器横向安装上进线时 对其性能影响不大 当然断路器横向安装也是不能下进线的 如果是漏电断路器 则更不 能将上进线和下进线接反 因为电子式漏电断路器的脱扣线圈只有在得到动作信号的时候 瞬时带电 而当漏电断路器断开分断电路后即刻断电 如接线相反 造成漏电断路器动作 后 电压依然加在脱扣器线圈上 就会烧毁线圈 整个漏电断路器丧失了漏电保护功能 13 简述常用低压断路器的特性 常用的低压断路器的特性如下所述 1 万能式断路器 标准型式为 DW 万能式断路器容量较大 可装设多种脱扣器 辅助接点的数量也多 不同的脱扣器组合可 形成不同的保护特性 故可作为选择性 非选择性和具有反时限动作特性的电动机保护 它通过辅助接点可实现远方遥控和智能化控制 其额定电流为 630 5000A 一般用于变 压器 400V 侧出线总开关 母线联络开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关 我 国自行开发的万能式断路器系列有 DW15 DW16 及 CW 系列 引进技术的产品有德国 AEG 公司的 ME 系列 DW17 日本寺崎公司的 AH 系列 DW914 日本三菱公 司的 AE 系列 DW19 及西门子公司的 3WE 系列等 以及目前国内各生产厂家以各自 产品命名的高新技术开关 2 塑壳式断路器 标准型式为 DZ 塑壳式断路器的主要特征是 所有部件都安装在一个塑料外壳中 没有裸露的带电部分 提高了使用的安全性 新型的塑壳断路器也可制成选择型 小容量的断路器 50A 以下 采用非储能式闭合 手动操作 大容量断路器的操作机构采用储能式闭合 可以手动操 作 亦可由电动机操作 电动机操作可实现远方遥控操作 额定电流一般为 6 630A 有单极 二极 三极和四极 目前已有额定电流为 800 3000A 的大型塑壳式断路器 塑壳断路器一般用于配电馈线控制和保护 小型配电变压器的低压侧出线总开关 动 力配电终端控制和保护及住宅配电终端控制和保护 也可用于各种生产机械的电源开关 我国自行开发的塑壳式断路器系列有 DZ20 系列 DZ25 系列及 DZ15 系列 引进技术生 产的有日本寺崎公司的 TO TG 和 TH 5 系列 西门子公司的 3VE 系列 日本三菱公 司的 M 系列 ABB 公司的 M611 DZ106 和 SO60 系列 施耐德公司的 C45N DZ47 系列等 以及生产厂家以各自产品命名的高新技术塑壳断路器 其派生 产品有 DZX 系列限流断路器 带剩余电流保护功能 漏电保护功能 的剩余电流动作保 护断路器 缺相保护断路器等 14 低压断路器的主要技术特性参数 我国低压电器标准规定低压断路器应有下列特性参数 1 型式 断路器型式包括相数 极数 额定频率 灭弧介质 闭合方式和分断方式 2 主电路额定值 低压断路器主电路额定值有 额定工作电压 额定电流 额定短时接通能力 额定短时耐受电流 万能式断路器的额定电流还分主电路的额定电流和框架等级的额定电流 3 额定工作制断路器的额定工作制可分为 8h 工作制和长期工作制两种 4 辅助电路参数 断路器辅助电路参数主要为辅助接点特性参数 万能式断路器一般具有常开接点 常闭接 点各 3 对 供信号装置及控制回路用 塑壳式断路器一般不具备辅助接点 5 其他 断路器特性参数除上述各项外 还包括脱扣器型式及特性 使用类别等 15 简述智能型断路器的特性 智能型断路器是把微处理机技术 网络技术和信息通信技术与现代机电一体化集成在一起 的高新技术产品 其主要特征是内置智能脱扣器 目前在配电自动化系统中应用较为广 泛的智能断路器产品有西门子公司的 3WN 系列产品 ABB 公司的 F 系列产品及国产的 CW1 系列产品 由智能断路器构成的智能型开关柜与现场总线技术及上位机构成的自动 化配电系统 具有功能强 系统完善 可靠性更高 编程简易 控制简便及通信协议开放 等特点 智能型断路器的核心技术是智能脱扣器 它是利用微处理机芯 片 对各极电流分对采样 把各电路信号转换成对应的数字量 用软件模拟电流的发热效 应 并应用存储器积累电流的 热能量 当积累量超过设定能量时 微处理器发出控 制指令 控制相应的硬件动作 实现各种保护功能 其主要功能有三段过电流保护 欠压 接地保护及智能控制功能 其三段保护特性中的短延时可设置成 I2 t 特性 以便与后一级保护更好匹配 并可实现接地故障保护 带微处理器的智能化脱 扣器的保护特性可方便地调节 还可设置预警特性 智能化断路器可反映负载电流的有效 值 消除输入信号中的高次谐波 避免高次谐波造成的误动作 采用微处理器还能提高 断路器的自身诊断和监视功能 可监视检测电压 电流及保护特性 并可用液晶显示 当 断路器内部温升超过允许值 或触头磨损量超过限定值时能发出警报 智能型断路器能 保护各种启动条件的电动机 并具有很高的动作准确性 整定调节范围宽 可以保护电动 机的过载 断相 三相不平衡及接地等故障 智能型断路器通过与控制计算机组成网络 还可自动记录断路器运行情况和实现遥测 遥控及遥信 16 简述智能脱扣器的技术特性 智能脱扣器的技术特性如下 1 三段过电流保护 该功能包括过载长延时 短路短延时 短路瞬时和接地故障延时保护功能 过载长延时保 护整定范围为 1 05 1 3 倍的额定电流 为了使电网中保护功能匹配 过载长延时的时间 调整范围为 15 480s 短路短延时保护整定范围为 1 3 10 倍额定电流 其时间调整范 围为 0 1 0 4s 短路瞬时保护一般整定在大于 10 倍的额定电流 接地保护功能的整定范 围在 0 2 0 8 倍的额定电流 接地延时故障时间整定范围为 0 1 0 4s 这些时间的调 整可以实现主开关与各级分支开关之间保护的配合 以提高系统的可靠性和缩小系统的故 障范围 2 通信功能 智能脱扣器具有标准的 RS 485 接口电路 可与上位计算机进行数据交换 并可接受上 位机命令 由上位机进行遥控操作 也可由上位机对断路器的设备参数和保护整定值进行 遥调 向上位机传送断路器的工作参数 故障参数 以实现上位机对断路器运行的系统 遥测 3 显示及故障记忆功能 智能脱扣器在断路运行时 适时显示主电路电流 故障发生时显示其保护特性规定的区段 并在分断后锁存故障 显示故障电流 在整定时 显示整定区段的电流 时间及区段类别 试验时显示试验电流 延时时间 试验指示及动作区段 4 MCR 功能 智能脱扣器具有低倍数故障电流瞬时分段功能 即断路器在合闸时遇到短路短延时故障电 流 能立即转为瞬时分闸 5 其他功能 智能脱扣器还具有自诊断功能及热模拟功能 为断路器自检及自试验建立完备的手段 17 智能型万能式空气断路器产品性能 智能型万能式空气断路器有代表性的产品 国内产品为 MA40 CW1 RMW1 SDW1 等 国外产品为 MMT F AE 3WN6 等 上述低压断路器的显著特点为 体积小 分断电 流大 国内产品最高可达 100kA 国外产品最高可达 150kA 和零飞弧 其智能型脱扣器 具有长延时 短延时及瞬时三段保护特性 可在整定范围内整定所需要的电流值和延时时 间 短延时整定时间一般为 0 1s 0 2s 0 3s 0 4s 除 AE 型为 0 1s 0 2s 0 3s 0 5s F 型为 0 1 1s 外 同时还具有接地故障保护 自检 试验 数显 监控和通信接口等多种功能 该类型断路器可方便地接入计算机监控系统 实现远 方监控 该类型断路器为模块化 部件更换方便 极数为 3 极 4 极 结构型式为抽屉式 固定式 额定电流值 国内产品为 630 4000A 国外产品为 630 6300A 18 塑壳式空气断路器产品性能 塑壳式空气断路器产品具有代表性的 国内产品为 TM30 CM1 SM30 及 RMM1 等 国外产品为 NS C801 S 及 PSS 等 上述断路器的显著特点为 体积小 分断电流大 国内产品最高可达 100kA 国外产品最高可达 150kA 和零飞弧 仅 CM1 型为短飞弧 并可垂直与水平安装 不会降低其使用性能 该类型断路器国内产品 除 TM30 外 大部分均为瞬动 但 TM30 和国外产品却具有长延时 短延时 TM30 为 0 1s 0 2s 0 25s 0 3s 国外产品 NS 型为 0 06s 0 14s 0 23s 0 35s S 型为 0 05 0 5s 瞬时三段保护功能及接地保护和通信接口 亦能接入计算机监控装置 实 现远方遥控 该类型断路器极数为 3 极 4 极 TM30 NS 型断路器还有 2 极的产品 结构型式分为固定式 抽屉式和插入式 额定电流值分为 国内产品为 63 800A TM30 还可达到 2000A 国外产品为 100 1600A 19 简述断路器附件功能与选用 断路器的附件作为断路器功能的派生和补充 为断路器增加了控制手段和扩大了保护功能 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 因此 目前断路器的 附件已经成为断路器不可分割的一个重要部分 1 断路器附件的种类 断路器的附件分为机内附件和机外附件两类 机内附件是安装在断路器内部的附属装置 包括分励脱扣器 欠电压脱扣器 辅助开关及报警开关等四种 通常机内附件须开盖安装 但目前已有新型断路器其附件采用模块化结构 其安装和更换不需开盖 从而确保了断路 器的可靠性 也给用户带来了方便 机外附件则是安装在断路器外部的附属装置 包括辅 助手柄 外部操作手柄 电操机构 手柄闭锁装置 机械连锁装置 电气连锁装置 板后 接线装置 插入式安装台及辅助接点装置等 2 表示断路器状态的附件 辅助开关和报警开关都是用于显示断路器当前状态的机内附件 辅助开关和报警开关的区 别在于 辅助开关是在断路器分 合闸时改变状态 能显示出断路器的接通状态和断开状 态 但无法区别断路器是否为故障脱扣 因此辅助开关主要用于断路器的分合状态的显示 过断路器的分合对其他相关电器实施控制或连锁 例如 向信号灯 继电器及逻辑电路等 输出信号 而报警开关则是在断路器因故障而断开时改变状态 能显示断路器的故障脱扣 状态 主要用于断路器因故障而断开时的状态显示 在断路器负载发生故障时及时向其他 相关电器实施控制或连锁 例如 向断路器外的报警装置 信号灯 继电器和逻辑电路等 输出信号 总之无论是辅助开关 还是报警开关 只能检测断路器主触头的状态 而不能 改变其状态 3 实现断路器欠电压保护功能的附件 欠电压脱扣器是一种保护性附件 当电源电压下降到欠电压脱扣器额定电压的 35 70 时 欠电压脱扣器能使断路器脱扣 当电源电压低于欠电压脱扣器额定电压的 35 时 欠电 压脱扣器能保证断路器不合闸 当电源电压高于欠电压脱扣器额定电压的 85 时 欠电压 脱扣器能保证断路器正常工作 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 例如 电动机负载 控制线路等 欠电压脱扣器有多种额定工作电压和不同电源频率 可供在不同场合 不同电源时选用 4 实现断路器操作功能的附件 实现断路器操作功能的附件包括分励脱扣器 电操机构 辅助手柄和外部操作手柄等 分励脱扣器是一种实现断路器的远距离分闸的附件 当分励脱扣器的外施电压为分励 脱扣器额定控制电压的 70 110 时 就能可靠地分断断路器 通常分励脱扣器用于应 急状态下对断路器进行远距离分闸操作和作为漏电继电器等保护电器的执行元件 目前较 多 使用在配电柜开门断电保护电路中 分励脱扣器也有多种额定控制电压和不同电源频率 可供不同场合 不同电源时选用 电操机构也是一种远距离操作断路器的机外附件 既可用来实现断路器的远距离分闸 操作 也能实现断路器的合闸操作 当断路器因故障而自由脱扣时 应先进行一次分闸操 作使断路器再扣 然后便可进行合闸操作 如采用断路器的报警开关或辅助开关的动合触 点 在断路器自由脱扣时 人为或过载等引起 由报警开关或辅助开关立即将电操机构 的分闸操作电路自动接通 电操机构就会立即进行分闸操作 使断路器实现再脱扣 以 确保远距离对断路器进行 合 分 闸操作 电操机构有电动操作机构和电磁操作机 构两种 电动操作机构由电动机驱动 一般适用于 400A 及以上大容量断路器的操作 电 磁操作机构由电磁铁驱动 适用于 100A 225A 等小容量断路器 辅助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 外部操作手柄是一种具有将断路器的上下扳动操作转换成旋转操作功能的机外附件 有逆时针或顺时针方向合闸等多种形式 使断路器更适合用户的各种操作需要 外部操作 手柄有旋钮型外操手柄和枪型外操手柄等多种形式 旋钮型外操手柄直接安装在断路器上 其手柄露在配电柜面板或抽屉外 枪型外操手柄的操作机构安装在断路器上 断路器安装 在配电柜底板上 而外操手柄的面板安装在配电柜门上 枪型外操手柄的手柄轴长度可调 生产厂家备有多种长度尺寸可供选择 断路器无论是垂直安装 还是左 右侧横向安装 外部 操作手柄均能按同一方向指示断路器的分合状态 5 实现断路器锁定功能和连锁功能的附件 实现断路器的锁定功能和连锁功能的附件包括 手柄闭锁装置 机械连锁装置和电气连锁装置等 手柄闭锁装置是一种能使断路器操作手柄可靠地处于打开或闭合位置 即分闸或合闸 锁定 而在机械上并不影响断路器自由脱扣的保护装置 当断路器负载侧电路需要维修 或不允许通电时 可用手柄闭锁装置将断路器锁定在分闸状态 以防被人误将断路器合闸 从而保证维修人员安全或用电设备的可靠使用 同理 当断路器合闸通电时 利用合闸锁 定也可防止非操作人员误将断路器断开 而引起停电事故 机械连锁装置也是一种保护装置 主要用于双电源供电电路中两台断路器不可同时通 电的场合 当 A 断路器和 B 断路器实现机械连锁后 若在 A 断路器合闸状态下需要 B 断路器送电 这时必须先将 A 断路器分闸 然后才能使 B 断路器合闸送电 从而避免了 双电源电路因误操作而发生错相短路故障 电气连锁装置 也称自动电源切换装置 为自动实现切换的双电源保护装置 通常若 A 断路器为常用电源断路器 则 B 断路器为备用电源断路器 当 A 断路器由于故障分 闸时 B 断路器就自动合闸 而无需人工操作 以确保负载正常供电 在一些不允许电源 断电的重要场所都应选用电气连锁装置 6 实现断路器多种安装接线方式的附件 断路器的安装接线方式除最常见的板前接线方 式外 还有板后接线方式和插入式接线方式 板后接线方式采用板后接线装置 板后接线装置最大特点是可以在更换或维修断路器 及附件电路时 不必重新接线 只需将前级电源断开 由于该装置结构特殊 产品出厂时 已按设计要求配置了专用的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 插入式接线方式采用插入式安装台 插入式安装台主要特点是维修和更换断路器时不 必断开前级电源 不必重新接线 从而可以节省维修和更换时间 插入式断路器在安装时 应检查断路器的插头是否压紧 并应将断路器完全紧固 以减小接触电阻 提高可靠性 7 其他 辅助接点装置是专门为带有机内附件的插入式接线方式配套的附属装置 辅助接点的静侧 接点安装在插入式安装台上 并与配电系统连接 其动侧接点安装在断路器底侧 接点与 断路器的机内附件相连 接线排列按一定规律 因此 在安装或更换断路器时 只需将断 路器插入插入式安装台 辅助接点的动 静侧接点自动接通 这样就已完成了机内附件的 接线工作 使用相当方便 20 如何正确选用低压断路器 额定电流在 600A 以下 且短路电流不大时 可选用塑壳断路器 额定电流较大 短路 电流亦较大时 应选用万能式断路器 一般选用的原则为 断路器额定电流 负载工作电流 断路器额定电压 电源和负载的额定电压 断路器脱扣器额定电流 负载工作电流 断路器极限通断能力 电路最大短路电流 线路末端单相对地短路电流 断路器瞬时 或短路时 脱扣器整定电流 1 25 断路器欠电压脱扣器额定电压 线路额定电压 21 如何正确选择支路低压断路器 低压断路器用途广泛 它不仅用于主干线 支路 电路末端等做线路 电缆 电线 及电 气设备的不频繁合 分和过载 短路 欠电压等故障的保护 还应用于各种负载 如照明 回路 电热回路 电动机回路 可控硅整流回路及电容器回路等的单独使用和保护 负载 的性质不同 选用断路器的额定电流和保护特性也有差异 1 照明 白炽灯 电热器回路 照明和电热器回路基本上是电阻负载 选用的是小型 断路器 微型断路器 断路器的额定电流理论上是 In IL In 为断路器额定电流 IL 为线路或电气设备的额定电流 若 In 取 IL 则微型断路器可能发生误动作 所 以国际上很多国家将用于白炽灯 电热回路的断路器 In 选为 1 1 1 15 IL 白炽灯和 电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流 由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程 最大 闪流可达 10IL 故在选用小型断路器时应选用 C 型 瞬动电流整定值 5 10 倍 In 2 高压汞灯 钠灯及金属卤化灯等的回路 高压汞灯 钠灯及金属卤化灯等回路使用的 小型断路器的 In 1 2 1 4 IL 水银灯等的特点是电流的畸变率 系数 达 15 启动时 因镇流器电感因素 将产生冲击电流 但启动的时间也较长 为此 水银灯等的 保护用断路器 其瞬动电流应选用 C 型 3 电动机回路 作为电动机回路直接保护的断路器可采用电动机保护型断路器 它的过载保护有 1 2In 1 5In 7 2In 可返回特性 短路瞬动为 12In 这种断路器的额定电流 In Im Im 为电动机的额定电流 如果无法找到电动机保护型断路器 也可使用一般配 电保护型断路器 但这种配电型断路器仅能作电动机的短路保护 线路的过载保护采用热 继电 器 由于这种配电型断路器无躲过电动机启动电流的可返回特性 为了避免电动机启 动时断路器动作 包括电动机采用 启动器等 在启动 运转瞬间的过渡性冲击电流 所以它的额定电流取得较高 日本有关标准 包括一些公司的产品样本介绍 规定 当 电动机额定电流 Im 50A 时 断路器的额定电流 In 3Im 当 Im 50A 时 In 2 5Im 而 瞬动电流仍取 10In 倘额定电流不放大 则瞬动电流必须大于 14Im 断路器的额定短 路分断能力 电动机的短路电流 4 电容器回路 国际电工委员会 IEC 和德国 DIN 标准都规定 电容器单元必须长期在这样的电流下工作 即它的有效值不会超过在正弦电压和额定频率时流过电流的 1 3 倍 对于大多数使用场合 中的电容器单元可不采用过载保护 它可使上一级电网通过滤波回路进一步消除谐波 对 于短路保护 最普遍的是采用熔断器 此时熔断器的额定电流应是电容器额定电流的 1 6 1 7 倍 也有很多使用电容器的地方 它的短路保护选择塑料外壳式断路器 电 容器的保护开关 熔断器 断路器 必须符合以下三条要求 应能承受电容器产生的涌流 保护开关 电器应有不重燃性 熔断器或断路器的短路分断能力应大于电容器的短路故障电流 电容器合闸投入运行 时 由于端电压不能发生突变 由零变到额定电压 其情况有如短路 因此有较高的频 率和较大幅值的浪涌电流 Ich 为了抑制电容器开断时的过电压和合闸涌流 集中补偿 的电容器一般是装切合电阻的 要求加装切合电阻后 将 Ich 降下来 加装切合电阻后 涌流 峰值 可降到 16Ic Ic 为电容器电流 有效值为 11 3Ic 选用的断路器额定电 流 In 1 3 2 0 Ic 对断路器来说 假如它的瞬动电流整定值为 10In 则完全可以躲过电 容器的峰值电流 Ich 用塑料外壳式断路器做电容器回路保护时 断路器的额定电流较 常见的是 In 1 5Ic 断路器的额定工作电压应