低压断路器简单介绍.docx

低压断路器的简单介绍2012年3月17日北京区域管制中心UPS B组电源输出配电柜的总输入开关故障跳闸并锁定禁止备用开关自动闭合，造成北京区域管制中心的管制设备的正常运行受到影响。此开关采用的。默勒公司生产的IZM32H-1250型断路器。北京区域管制中心低压配电系统共选用18台此系列的断路器。在低压配电系统中断路器是非常重要且必须的设备，下面就断路器的常用名词和结构作个简单介绍供与大家讨论。一、 低压、高压划分工频交流电高压和低压的标准是：我们习惯上将额定电压在1千伏以上称为高压，额定电压为1千伏及以下称为低压。二、 断路器断路器是一种能够分合和保护电路的开关，它能够长时间地承受一定的电流，并能够切断一定的过载和短路电流。过载和短路电流的切断是通过保护装置来实现的，该保护装置就是通常所说的脱扣器。脱扣器分热磁式和电子式。断路器的操作寿命（分合闸次数）一般从几千次到几万次不等。(一) 断路器的类型：断路器的类型一般可分为以下三种：空气断路器ACB（Air Circuit-Breaker）、塑壳断路器MCCB（Molded Case Circuit-Breaker）、微型断路器MCB（Miniature Circuit-Breaker）。空气断路器的电流等级一般较大，从630A6300A；塑壳断路器的电流等级一般从几十安培到1600A，通常用到630A；微型断路器的电流等级一般在63A以下，但也有到125A的。空气断路器的外型较大，可以配置更多的附件，可以手动操作，也可以加装电动操作；可以是固定安装，也可以是抽出式安装；它的大部分技术参数和性能都高于塑壳断路器和微型断路器。塑壳断路器外型较小，也可以配置较多的附件，但不如空气断路器多；可以手动操作，也可以加装电动操作；可以是固定安装，也可以是插拔式或抽出式安装；它的大部分技术参数和性能都高于微型断路器。微型断路器外型最小，可以握在手掌心中，它可以配置一些基本的附件，如辅助触点、故障触点、分励或欠压脱扣器等，但在实际使用中很少配置；微型断路器只能手动操作、固定安装；它的技术参数和性能都较低；它一般用在线路末端的小型用电设备上。(二) 断路器的安装方式：断路器的安装方式可范围三种：固定式（F）、插入式（P）、抽出式(W)。1. 固定式安装：固定式安装指断路器本体直接固定在配电柜内安装板或安装支件上，进出线电缆直接连接在断路器本体的接线端子上。需要检修时，需使用工具将电缆及断路器的固定螺钉拆卸后方可检修或更换。2. 插入式安装：插入式断路器由固定底座和可移动本体两部分组成，类似插座和插头。固定底座一般由螺钉固定在配电柜内，进出线电缆连接在底座上。可移动本体含有断路器的所有主要部件，包括主触头（静触头、动触头）、灭弧室、储能弹簧、脱扣器及可附加的各种附件，包括辅助触点、故障触点、分励脱扣器、欠压脱扣器、电动操作机构等等。工作时，可移动本体插装在固定底座上。需要检修时，断路器必须在分闸位置，可移动本体才可以直接从固定底座上拔下来；这个过程一般不需要使用工具，如螺丝刀等；也不需要拆卸电缆。插拔式断路器可由人手直接插拔，一般它的电流等级和外型尺寸都不大。默勒的LZM1、2系列，电流到250A，可以使用插拔的形式；施耐德的NS系列、ABB的T系列，电流到630A，可以使用插拔的形式；ABB的S系列，电流到400A，可以使用插拔的形式。3. 抽出式安装及其三个位置抽出式断路器与插拔式断路器类似，也是由固定底座和可抽出式本体两部分组成。抽出式断路器的电流等级和外型尺寸都较大，如默勒的LZM3、NZM4,电流400A1600A；IZM系列，电流630A6300A。抽出式断路器抽出时一般要使用工具（摇杆）。抽出式断路器一般有三个位置：连接位置、试验位置、断开位置。在连接位置时，可抽出式本体完全插入固定底座中，一、二次插头和插座完全接通。在试验位置时，可抽出式本体被摇杆从固定底座上摇出一定距离，此时一次插头和插座已分离，二次插头和插座仍然连通。可抽出式本体被摇杆从固定底座上继续摇出，就到了断开位置，此时，一、二次插头和插座完全断开。然后，可抽出式本体可以从固定底座上拿下来。在固定底座上有三个位置的指示牌，可以指示本体当前位置。(三) 断路器的保护：断路器通常可以有四种保护，分别为：过载长延时保护，用字母L表示；短路短延时保护，用字母S表示；短路瞬时动作保护，用字母I表示；接地保护，用字母G表示。1. 过电流（过载），过载长延时保护断路器采用热磁脱扣器时，过载保护又可称为热保护（T：Thermal）。回路中的线缆和用电设备所能够承受的电流是有限的，因为P= I2R，线缆和设备的电阻R是固定的，所以，当电流越大时，热损耗P就成倍地变大。如果线缆和设备的发热超过它们的承受能力，线缆和设备就会烧毁。如上例，短路发生时的电流极大，电缆会在极短的时间内烧毁。但如果回路中的电流超过线缆或设备的安全设定值，又没有大到短路电流那种程度，这种情况被称为过电流或过载。当过载发生时，线缆或设备的发热超过安全设定值，这种发热经过长时间的积累也会将线缆或设备烧毁。为了避免过载对线缆和设备的损害，回路中的断路器大部分都具有过载保护功能。当回路电流超过断路器的过载保护设定值时，断路器的脱扣器经过一定时间的延时，就会使断路器跳闸，断路器的主触点断开，从而切断回路中的电流。如果回路电流超过断路器的过载保护设定值越多，那么，断路器的脱扣器经过更短的时间延时就使断路器跳闸，这被称为反时限。例如，断路器的过载设定值为100A，回路中的实际电流为120A，那么断路器可能经过10分钟跳闸；如果回路中的电流为150A，那么断路器可能经过3分钟就跳闸。2. 短路、短路电流、短路保护断路器采用热磁脱扣器时，短路保护又可称为磁保护（M：Magnetic）。在正常情况下，电流从电源流出，流过负载，再流回电源，构成一个闭环回路。电流的大小等于电源的电压除以回路中的总阻抗，即：I=U（R1+R2+R3），R1是电源内部的阻抗，这个值通常很小；R2是线缆的阻抗，这个值跟线缆的截面、长度都有关，通常也很小；R3是负载（如电灯）的阻抗，回路中的阻抗主要由它产生。在计算回路中的电流时，通常可以忽略R1和R2，即：I=UR3。例如：U=220V，R1=0.1，R2=0.1，R3=10。则I=U（R1+R2+R3）=220（0.1+0.1+10）=21.57A或I=UR3=22010=22A21.57A22A在短路发生时，因为某些原因，电流没有流经负载，而直接流回电源，这种情况被称为短路。短路发生时，回路中的电流被称为短路电流，短路电流值很大；如上例，短路电流值：I=U（R1+R2）=220（0.1+0.1）=1100A。如此大的短路电流会在回路中产生极大的发热，P=I2R；所以，在电源中产生的热损耗为：P= I2R1=110011000.1=121000W，在回路线缆中的热损耗也同样。如此大的热损耗会在极短的时间内将电源和线路烧毁，为了保护电源和线路，在短路发生时，必须尽快切断短路电流，这就是断路器所需要做的工作。断路器一般能在短路发生后1020ms内，将短路电流切断，这个动作是由断路器的脱扣器控制的。断路器所具有的自动切断短路电流的功能被称为断路器的短路保护功能。3. 短路短延时保护短路短延时保护也是断路器的保护之一。当短路发生时，断路器的脱扣器并不马上使断路器跳闸，而是经过一个较短的时间延时，通常在01000ms之间可调，然后再使断路器跳闸，这又被称为定时限保护，该功能在实际使用中起到防越级跳闸的作用。4. 漏电保护和接地保护漏电保护和接地保护也是断路器的保护之一，一般较少配置，并且这两个保护不会同时出现。打个比方，电流在线缆中流动就好比水在水管中流动；如果水管破裂，就会有水流出，如果破裂较小，或者在水管连接处，水的泄漏可能是一滴一滴的，这种情况就好似电流回路中的漏电；如果破裂较大，水的泄漏很快，甚至达到喷射的状态，这种情况就好比电流回路中的接地。当漏电或接地发生时，断路器能够自动将回路切断，回路中没有电流，也就没有电的泄漏，断路器的这种保护被称为漏电保护和接地保护。5. 断路器的保护类型所有的断路器都有短路瞬动保护，其它为可选项。如果一个断路器同时有过载长延时保护、短路瞬动保护，就称断路器具有二段保护；如果在二段保护的基础上增加短路短延时保护，就称断路器具有三段保护；如果在三段保护的基础上增加接地保护，就称断路器具有四段保护。大部分的断路器都是二段保护，作为进线的总断路器一般具有三段保护。例如：一个额定电流1000A的断路器，具有四段保护。过载长延时保护整定在1000A；短路短延时保护整定在8000A，延时时间为400ms；短路瞬动保护整定在12000A；接地保护整定在100A，动作延时200ms。当回路中的电流在1000A以下时，断路器可以长期正常工作；当回路中的电流在10008000A之间时，就是过载发生了，断路器会延时一段时间跳闸，电流越大，延时的时间越短，时间从数十分钟到几秒钟（按其特性曲线动作）；当回路中的电流在800012000A之间时，就是短路短延时动作，断路器会在延时400ms（事先已设定）后立即跳闸；当回路中的电流在12000A以上时，就是短路瞬时动作，断路器会立即跳闸，所用的时间只有大约1020ms。如果线路中有电流泄漏，并且超过了100A，那么断路器会在200ms（事先已设定）后立即跳闸。(四) 断路器的三个工作状态（合闸、分闸、跳闸）断路器有三个工作状态，合闸（主触点接通），分闸（主触点断开），跳闸（主触点断开）。在正常操作情况下，断路器一般在合闸状态（I）或者分闸状态（O）。当故障发生时，即过载或短路或接地发生时，断路器的脱扣器会使断路器脱扣到故障跳闸状态（+）。当断路器在故障跳闸状态时，这时不能对断路器进行合闸操作，即使强行操作，也不能使断路器合闸；此时，必须先对断路器进行复位操作，然后断路器才能进行合闸操作。针对塑壳断路器，复位操作就是对断路器进行一次分闸操作；针对空气断路器，复位操作是按一下断路器上的复位按钮。(五) 断路器的附件断路器的常用附件有：辅助触点、故障触点、分励脱扣器、欠压脱扣器、电动操作机构、插拔式或抽出式机构、机械联锁等等。辅助触点：辅助触点的动作与主触点一致，但辅助触点能承受的电流较小，一般为几安培到十几安培。它一般用来指示断路器的分合闸状态。故障触点：当断路器的保护动作时（如过载保护动作），断路器到故障跳闸位置，此时故障触点动作。它能承受的电流较小，一般为几安培到十几安培。对于塑壳断路器，当分励脱扣器或欠压脱扣器动作时，断路器也会到故障跳闸位置，故障触点也会动作。对于空气断路器，当分励脱扣器或欠压脱扣器动作时，断路器到分闸位置，故障触点不会动作。分励脱扣器：又被称为分励线圈。一般情况下，分励线圈不得电，当分励线圈通电的时候，分励脱扣器动作，断路器不能合闸。欠压脱扣器：又被称为欠压线圈。一般情况下，欠压线圈长期带电，当欠压线圈失电的时候，欠压脱扣器动作，断路器不能合闸。塑壳断路器只能带有一个分励脱扣器或一个欠压脱扣器，分励脱扣器和欠压脱扣器不能同时出现在塑壳断路器上。空气断路器可以同时组合分 励脱扣器和欠压脱扣器。电动操作机构：断路器都可以手动操作分合闸，为了操作更省力，或者需要远方操作断路器分合闸，可以选用电动操作机构。电动操作机构可以代替人手执行断路器的分合闸操作，我们只需要通过按钮来控制电动操作机构即可。机械联锁：两个或三个断路器之间可以加机械联锁附件，机械联锁保证两个断路器之间只能有一个断路器可以合闸；或者三个断路器之间只能有一个或两个断路器可以合闸，永远不会出现三个断路器同时合闸的情况。(六) 电弧和断路器的短路分断能力电压15V的电气回路在断开时基本都会产生电弧。在操作回路断开的过程中，触点虽已分离，但触点之间的空气被电离击穿，电流通过空气仍然是导通的；此时，空气也变成了导体。断开的触点之间的这段电流就是电弧，电弧产生时，在电弧内部的温度可高达10000以上，它可使触头材料气化。因此电弧对触头有极大的损害，必须采取措施使电弧尽快熄灭。在所有断路器的内部都有灭弧室，它可以切断一定强度的电弧。电弧的强度与许多因素有关，在低压系统中，电弧的强度主要受回路中的电流大小的影响。当短路发生的时候，回路中的电流极大，此时切断电流，产生的电弧极强。断路器切断电弧的能力是有限的，因此断路器切断短路电流的能力也是有限的，这被描述为断路器的短路分断能力。不同的断路器的短路分断能力是不同的。短路分断能力是衡量断路器性能的重要技术指标。1. 额定极限短路分断能力Icu （参照IEC/EN 60947操作顺序：O-t-CO）断路器能够分断短路电流的最大能力，比如：65KA；在这个值下，断路器可以切断一次短路电流；切断一次后，因为断路器的触头、灭弧室等都受到电弧的烧损，断路器不能再切断第二次短路电流；但是断路器仍然可以切断过载电流，不过对过载电流检测的准确性可能会降低。2. 额定运